【拱形桥的优点有:可实现的跨径大,通航和泻洪能力较强,坚固耐用,就地取材,节约材料,形式优美等。】
1从宏观受力的角度分析,拱桥最大的特点是其构件主要是受压,而直桥形式应该是这样几种结构:梁桥、悬锁桥(吊桥)、斜拉桥,斜拉桥,梁桥的受力主要是跨中弯矩,悬锁桥(吊桥)主要是受拉。
通过比较,可以得出拱形桥是最实用的桥。
梁桥是车子到哪哪里就受压,拱桥是周围的都在受力,悬索桥除了自身以外还有绳索的力,所以,拱桥是受力最合理的桥梁,同时加工建筑材料造价低,但只抗压不抗拉,合理的拱桥拱圈结构只受压力不受拉力,加工建筑材料能够发挥最大的力学性能,桥上荷载通过拱圈传递推力给拱座,拱座一般为大体积重力式结构承受拱圈传递的推力
【桥梁从建筑材料角度来看,最主要是石材和木材,木材在强度和耐久性上远不及石材,石材的受压能力大大强于其受拉受弯能力。】
2桥梁从建筑材料角度分析
拱桥:利用石材的受压,可以通过一块一块的小石块挤压形成较大跨径,受力合理,适用广泛。 梁桥:受弯拉,简单说只能用厚重的条石搭在桥墩上实现,所以跨径小,浪费材料,也不便施工,而且桥下过水面积小不便通航和泻洪。 悬锁桥(吊桥)受拉,自重轻,跨径大,稳定性差,一般由铁链、藤锁类等材料建造,受材料地域和耐久性以及地质条件限制应用不是很广泛。
3从微观受力角度分析:
拱形桥是半圆凸弧,顶端F合=G-F压(即向心力),Vmax=根号GR ,到达顶端时,向心力全部由重力充当,根据圆周运动公式可得出以下结论:
车辆行人上桥到下桥过程中
1.线速度V=s/t=2πR/T
始终不变
2向心力F心=mV2/R=mω2R=m(2π/T)2R
始终不变
3对桥的压力比平地时要小
F合=G-N
所以N=G-F合〈G (F合=mg-ma)
综上所述,拱形桥在多方面比其他桥梁更普遍,更实用。