奔騰不息的黃河伴隨了濟南千年,它滋潤了這片土地,但同時也因“不可逾越”的跨度限制了地區(qū)的發(fā)展。但一代代人用自己的智慧不斷尋求突破,使得“天塹變通途”。濼口浮橋、濼口黃河大橋、高速大橋、黃河隧道、路軌兩用橋……一座座黃河大橋,溝通黃河兩岸,見證著泉城蝶變。
我們一直從現(xiàn)實的視角來觀察黃河大橋,它是實用的,美麗的。當我們把它放在數(shù)學(xué)的視角下,它又煥發(fā)出令人著迷的魅力。
用數(shù)學(xué)的眼光看黃河大橋,會發(fā)現(xiàn)它的設(shè)計是最美的。鳳凰大橋的三座錨塔在“華山記憶”主題燈光下,“山”字形態(tài)完美呈現(xiàn)了數(shù)學(xué)中的對稱性和立體感;懸索橋上柔韌流暢的鋼索則展現(xiàn)了數(shù)學(xué)中“懸鏈式”的優(yōu)美與力度;濟南黃河公路大橋橋塔整體造型源于“水滴”曲線線條,塔柱內(nèi)側(cè)外側(cè)線條融入了線條的舒展造型,弱化了大體量建筑線條的剛硬色彩,使橋梁與環(huán)境更有效地融合,也寓意著水文化對于濟南這座城市的特殊意義。
用數(shù)學(xué)的眼光看黃河大橋,會發(fā)現(xiàn)它的結(jié)構(gòu)是協(xié)調(diào)又安全的。每一座大橋的設(shè)計師在橋梁的設(shè)計圖紙里,都會用數(shù)學(xué)知識考量每一個細節(jié)。一般用函數(shù)表示大橋的高度與長度之間的關(guān)系,通過函數(shù)圖象結(jié)合實際情況確定橋梁高度和長度,以確保橋梁的穩(wěn)固性和耐用性。如濟南黃河大橋橋面分行車道和人行道兩部分,全寬為19.5米,雙向四車道,其中行車道為15米。利用微積分中的導(dǎo)數(shù)概念,確定某一點的斜率,利用積分公式可以計算曲線下方的面積,從而在分析大橋結(jié)構(gòu)時確定大橋的承載力和穩(wěn)定性;如鳳凰大橋采用三塔自錨式懸索橋設(shè)計,充分利用了懸索橋的受力特點,將主纜的拉力轉(zhuǎn)化為橋塔的支撐力,從而實現(xiàn)了大跨度的橋梁設(shè)計。利用圖形的特性,結(jié)合力學(xué)原理,確定不同構(gòu)件的形狀和連接方式,提高穩(wěn)固性和耐久性。如鳳凰路大橋的主纜采用雙索面空間線型設(shè)計,這是數(shù)學(xué)幾何學(xué)中的一種線型,能夠有效地分散主纜的受力,提高橋梁的承載能力。利用先進的數(shù)學(xué)模型和計算方法,對橋墩的位置、數(shù)量和分布進行了精確的計算和優(yōu)化,以確保橋梁的穩(wěn)定性和承載能力。
用數(shù)學(xué)的眼光看黃河大橋,會發(fā)現(xiàn)它的位置是科學(xué)合理的。通過對數(shù)據(jù)分析并結(jié)合數(shù)學(xué)的最優(yōu)化計算方案發(fā)現(xiàn)大橋的選址是最優(yōu)化的組合,它是社會發(fā)展的有力促進者。濼口黃河大橋與公路、鐵路連接,能夠極大地滿足交通運輸?shù)男枨螅瑸閮砂兜慕涣魈峁┍憷圾P凰大橋地勢平坦,能夠因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護,而且能夠為起步區(qū)的發(fā)展提供最有利的支持,促進經(jīng)濟的發(fā)展。每一座黃河大橋的建成,都為人們的出行提供了很大的便利,同時促進社會和經(jīng)濟的發(fā)展。
黃河濟南段上的每一座大橋都蘊含了多種數(shù)學(xué)理念,包括結(jié)構(gòu)力學(xué)、幾何學(xué)、組合數(shù)學(xué)等。這些數(shù)學(xué)理念的運用使得每一座大橋具有了獨特的藝術(shù)魅力和強大的功能。一座座大橋,溝通了黃河兩岸,更打通了城市發(fā)展的動脈。黃河大橋穩(wěn)穩(wěn)地矗立在黃河之上,它將見證濟南這座城市走向更值得驕傲的明天。