橋梁里的“小心思”

彭皓

你知道嗎，在最新的“世界十大最高橋梁榜”中，中國的橋梁占了九座，幾乎霸榜。我們的祖國越來越強大了！

但是這些上榜的橋大多為懸索橋、斜拉橋，那我們平時常見的拱橋都去哪兒了？而且老師教過我們，三角形是最穩定的結構，可是為什么沒有三角形的橋呢？那樣建出來的橋不是更穩固嗎？別著急，今天就由我來帶大家了解一下橋梁里的“小心思”吧！

三角形為什么穩定？

如果我們用木條和釘子做一個三角形，然后扭動它，會發現它是固定的，無法扭動。這是為什么呢？

確定一條直線需要兩個點。

確定一個平面只需要三個點。

也就是說，一個三角形只能存在于一個平面中。當三角形三條邊的長度都確定的時候，三角形的面積和形狀就完全確定了，這個性質叫作三角形的穩定性。

三角形的三條邊中，任意一條邊與其他兩條邊之間分別只有一個交點。如果其中一條邊變化，則其他兩條邊都會相應變化，并且這種變化具有唯一性。因此無論三角形的兩條邊怎樣變化，第三條邊都不會彎折。這就是三角形“穩如泰山”的秘密。

“長壽”橋

我們見到的中國古代橋梁多為拱橋，難道古人對拱形情有獨鐘？為什么不選用更穩定的三角形呢？

拱橋指的是在豎直平面內以拱作為結構主要承重構件的橋梁，因為橋身是彎曲的，所以也叫曲橋。拱橋外形優美，我們經常能在園林中看見它。

拱橋不僅美觀，還很牢固。車輛經過拱橋的時候，由車輛的重力（G）和橋的支撐力（FN）提供了一個向心力F，這能減少拱橋所承受的壓力，延長橋的壽命。所以，并不是古人偏心，獨“寵”拱橋，而是因為拱橋那頑強的“生命力”，使它得以大量地留存至今。而且拱形的表面比三角形的表面更加平緩，方便游人和車輛通行。

湖北省四渡河大橋是世界上第二高的橋，高560米，約有180層樓那么高。更特別的是，這是世界上首座有火箭參與修建的橋梁。

通往未來的橋

既然拱形有這么多優點，那為什么世界上第二高的橋——四渡河大橋不是拱形的呢？現在請你仔細回想一下，當你行走在拱橋上時，是不是比走平路更加費力？

這是因為拱形有一個爬升高度，會比平坦的地面讓人消耗更多的能量。與拱橋相比，平坦筆直的橋面更適合汽車高速行駛。

工程師們給四渡河大橋設計了魚鰭形的主梁。魚鰭形的主梁能改善受力結構，不僅節約鋼材，穩定性也更強，還可以抵擋峽谷里大風沒日沒夜的“騷擾”。如果大橋建成拱形結構，不僅會損耗大量鋼材，并且不如魚鰭形穩定。

你發現了嗎，四渡河大橋側面的鋼索與橋連成的圖形，正是一個個三角形！這也是四渡河大橋如此穩固的秘密之一。沒想到四渡河大橋的“小心思”竟然藏得這么深。

話說回來，修建這種新式橋梁的投資非常高，工程難度非常大，費時又費力。那么在全國各地修建這么多橋，真的值得嗎？

當然值得！這些高難度的大橋大多修建在崎嶇的山間，修建好大橋后，以前需要跋山涉水走好幾天的路，現在只需要幾個小時。這樣，山里的農作物能更快賣到山外，農民伯伯的錢袋子就能鼓起來了。