空心为什么比实心抗弯曲,为什么空心比实心抗弯能力强

首页 > 体育 > 作者:YD1662023-11-16 12:33:09

你知道吗?高铁架设的桥梁中间其实是空心的。为什么要这样设计呢?难道不怕桥梁倒塌吗?

空心为什么比实心抗弯曲,为什么空心比实心抗弯能力强(1)

高铁在建设时需要单独进行轨道铺设,但是难免会经过一些河流。因此这个时候就要搭建桥梁轨道,而这里的桥梁中间却被掏成了空心。之所以要这样设计,主要有以下几点原因。

首先,虽然我们看到的这些桥梁是空心的,但是在桥梁的两侧却是有翼缘的,这样的设计构造叫做“箱梁结构”,高铁桥梁属于双线预制箱梁。这种箱梁通常是由24米和32米两种规格,且平均重量大约在900吨左右。而把这些箱梁掏成空心,主要也是为了抵抗压力和弯曲度,从而提高桥梁的载重能力。因为高铁桥墩不仅需要承受桥梁上方行驶的高铁重量,还需要承受桥梁自身的重量,加在一起都是上万吨的级别。如果桥梁是实心的,会给桥墩造成更大压力,且造价也会提高很多。这样看来,空心设计既可以减少材料的使用量,也降低了建设成本。

空心为什么比实心抗弯曲,为什么空心比实心抗弯能力强(2)

结构上简单来说,截面越高,面积分布越靠近上下两端,抗弯性能越好。实心的桥梁中心部分材料,对抗弯曲性能的影响很小,反而增加了自重,所以桥梁的梁体大多都是空心的。

此外,桥梁的空心部分也并不是没有用处。在桥梁的桥腹位置设有排水管等设备,假如桥内出现问题,空心的设计也便于工作人员检测维修。一般来说,检修人员会定期爬进几乎全封闭的桥梁内部,对内壁、泄水管和桥臂通风口等位置,进行仔细排查记录,及时消除安全隐患,确保高铁行车安全。

说到这大家可能又有疑惑了,我们平时看到的高铁,即便没有经过河流也会在高架上行驶。这又是为什么呢?

空心为什么比实心抗弯曲,为什么空心比实心抗弯能力强(3)

大部分高铁之所以建在高架上。首先,是为了保证高铁的平稳快速运行。动车时速一般在200公里以上,这需要高铁的线路要保持平直,不能出现太多的弯道和起伏。而我国地广辽阔,途经各地区时的地形地势皆不相同,建在高架上可以避免线路产生的变化。没有了地形条件的限制,自然就降低了行驶风险,还能提高乘客乘坐的舒适度。

另外,那些建造在平地上的传统铁路,路基占用了很大的土地资源,在建造过程中也难免对生态环境造成破坏。近些年来生态环境恶化引发的自然灾害不在少数,并且随着城市的蓬勃发展,土地资源也变得越来越稀缺。将高铁建造在高架上,既节约了土地资源,桥下土地还能正常使用。

最后,就是成本问题了。与建造在平地上的铁路相比,高架桥铁路建设成本更低。因为在地面建设铁路首先要将整个地面挖开,接着再填充地基,并将适用的不同材料用在不同的地形地貌上,光是这一整套工程所耗费的费用数额就很庞大。而高架桥的建设最主要是依靠架桥机,这不仅节省了成本,还保证了高架桥的标准化以及安全可靠性。

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