穿越火线职业:探究不同跨度及桥型对桥梁承载能力的影响
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课题名称 |
探究不同跨度及桥型对桥梁承载能力的影响 |
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课 题 组 成 员 及 有 关 情 况 |
姓名 |
性别 |
班级 |
职务 |
学号 |
付璐嘉 |
女 |
高一（17） |
班长 |
G03016202620210021 |
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王子卉 |
女 |
高一（22） |
团委 |
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夏子惠 |
女 |
高一（20） |
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潘奕辰 |
女 |
高一（18） |
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课 题 研 究 的 目 的 及 主 要 内 容 |
通过对三座不同跨度的梁式桥进行实验，探究不同跨度的同类型桥梁设计，对桥梁的承载能力的影响。 同时又探究了不同类型得到梁桥（即梁桥，拱桥，索桥）在三个相同跨度下的承载力。
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研 究 假 设 |
通过对三座不同跨度的梁式桥进行实验，观察不同跨度的同类型桥梁承载能力是否相同。同时，研究同跨度的不同类型梁桥的承载能力是否相同。 |
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研 究 方 法 |
用薄木板设计不同跨度的三座梁式桥，使用拉力器慢慢匀速向下拉，直到轻木板断裂，记录轻木板断裂时电子手提秤上的示数，将示数填写表格。 用薄木板设计相同跨度的三座不同类型桥，使用拉力器慢慢匀速向下拉，直到轻木板断裂，记录轻木板断裂时电子手提秤上的示数，将示数填写表格。 |
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研 究 步 骤 （各 阶 段 的 主 要 内 容 和 时 间 安 排） |
1. 探究桥梁不同跨度对其承载力的影响 1.1 实验步骤： ⑴取三个轻木分别画出长为17cm、22cm、27cm(实验跨度为15cm、20cm、25cm，左右各预留出1cm用于固定) 的长方形，标记中线位置； ⑵利用直尺和剪刀依次裁剪出来（用于制作桥面）； ⑶剪出一段长约13cm的编织绳，打结待用（用于悬挂手提秤）； ⑷将打好结的编织绳套到长17cm的轻木上，用双面胶和纸胶带将轻木条两头1cm的部分固定在松木块上（双面胶用于底面固定，纸胶带用于上面固定）； ⑸将编织绳调整到中线位置后，打开电子手提秤，将数字归零，并将单位调至公斤（即kg），将电子手提秤挂钩悬挂于编织绳上手拿电子手提秤圆环慢慢匀速向下拉，直到轻木板断裂，记录轻木板断裂时电子手提秤上的示数； ⑹将打好结的编织绳套在长22cm和27cm的轻木条上重复步骤 （4）和 （5），记录轻木板断裂时电子手提秤上的示数，将示数填写表格。 2. 探究不同桥型对桥梁承载力的影响 2.1 梁桥桥型承载能力实验测试 直接使用1.2中跨度为20cm的梁桥实验数据。 2.2 拱桥桥型承载能力实验测试 A. 取一个轻木板画出长为22cm (实验跨度为20cm) 的长方形，标记中线位置；利用直尺和剪刀将其裁剪下待用； B. 取一个轻木板画出长为23.5cm的长方形，将其裁剪下待用； C. 用双面胶和纸胶带将长为22cm的轻木条两头1cm的部分固定在松木块上； D. 将长为23.5cm的轻木条慢慢轻微弯曲成拱形后，放于22cm的轻木条之下，两松木块之间，形成拱桥造型。 E. 剪出一段长约13cm的编织绳，绕过拱桥跨中后打结； F. 将编织绳调整到中线位置用纸胶带固定后，打开电子手提秤，将单位调至公斤（即kg），将电子手提秤挂钩悬挂于编织绳上手拿电子手提秤圆环慢慢向下拉，直到桥梁被压断，记录桥梁断裂时电子手提秤上的示数； 2.3 索桥桥型承载能力实验测试 a. 制作桥梁：裁剪出长20cm的长方形轻木板，在木板两头1cm处用笔标记，然后向中间依次在2cm处标记，并标记中心位置； b. 制作吊索：先用图钉将轻木板上各点扎小孔，将棉线一端固定于漆包线上，依次通过轻木板上一侧各小孔，预留出约20cm长棉线后，将线剪断打结；同样的方式完成另一侧的穿线，使两侧线长相同。将相邻两孔的棉线拉出，保证每段线长相同，将回形针挂于棉线上； c. 制作悬索：另剪四段长约1m的棉线，用四根棉线把金属链绑于松木块上，使中间部分的金属链长约25cm，且同一个木块上，两个金属链固定点间距为3cm（于轻木条一样宽），保证两金属链条互相平行且等长，用纸胶带固定； d. 索桥组装：将已制作好的桥梁用回形针挂于悬索上，一手向下轻拉桥梁，一手调整吊索长度，使各吊索（棉线）等长； e. 剪出一段长约13cm的编织绳，绕过桥梁中线位置，打结； f. 将编织绳调整到中线位置，把电子手提秤挂钩悬挂于编织绳上进行实验，记录索桥断裂时电子手提秤上的示数； |
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成 果 形 式 |
制作实验PPT、海报、实验论文。
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论 证 小 组 意 见 |
通过实验一探究不同跨度对桥梁承载能力影响的实验结果和数据分析初步推断原因为：跨度越大的桥梁，承载能力越弱，在受集中荷载作用时，桥梁中心弯矩越大，越容易达到极限弯曲强度，从而造成断裂。 通过实验二探究不同桥型对桥梁承载能力的影响的实验结果和数据分析初步推断原因为： 1. 拱桥受压会将竖向的荷载转化为一部分水平推力，桥面受竖直方向的力较�。哦漳艿值沧≌飧隽�，拱桥就可以承载了很大的压力； 2. 梁桥受压不会产生水平向外推的力，桥墩主要提供了向上的支持力，桥面受压较大,承载能力就小于拱桥； 3. 悬索桥既不产生向外的推力，桥墩也对桥面没有支持力，桥面承重时受到的压力最大，所以承载能力最弱； 论证人签名： 付璐嘉 2021年 10月8日 |
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