关键词:赵州桥,拱形,力学
弁言小学教材的著名文章之一,便是赵州桥。赵州桥被誉为天下上现存最古老的一座石拱桥,它历经一千四百多年仍耸立不倒。但是,实际上,除了超过千年的爱情,超过千年的石头也敌不住岁月的摧残,石头会风化,终极变成尘埃。
破损的老赵州桥(梁思成拍摄)
修复后的赵州桥已经失落去了原有的样貌
赵州桥的构造对付古代技能而言,赵州桥是个大跨度桥梁,除了两侧外,没有其他桥墩。古赵州桥都是用石头堆叠而成,细节如下图。
局部细节
为了加固,石头与石头之间用腰铁连接。整座桥里的石头,会在自重的浸染下,相互挤压,所有的石头受到的都是挤压力。
拱形的力学事理正是由于拱桥的石头受到的都是挤压力,才让赵州桥能够超过千年。由于,大多数材料,包括石头,其抗压性能要远好于抗拉性能。普通点说,材料拉的话随意马虎坏,但是压的话不随意马虎坏。下图是低碳钢和铸铁的拉压比较。
低糖拉压比较
铸铁拉压比较
图中明显看出,压缩的力要比拉伸的力大很多。特殊是低碳钢,由于是韧性材料,是没办法压坏的,只会越压越扁。从承受力来讲,低碳钢的承受能力可以无穷大。实际上当然并不可能。特殊是对付构造而言,发生塑性变形就认为失落效了,塑性变形的应力与拉伸同等。
铸铁(左)和低碳钢(右)的压缩
总结超过千年的爱恋,来到了赵州桥的身边。然而物非人更非,由于石头的风化,修复后的赵州桥再也不是原来的那个赵州桥。只管如此,古赵州桥依然耸立了一千多年,见证了千年的爱恋。它之以是耸立不倒千年,便是由于采取了挤压的拱形构造,充分利用了石头的受压性能。
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