A. 關於電橋 我想要全橋、半橋、四分之一橋的概念,但是找不到,誰知道啊
半橋電路的優缺點:
半橋整流輸出電壓的峰峰值只有輸入電壓的一半,因此在輸出功率相同的情況下,半橋整流需要承擔兩倍於全橋整流的反向電壓或者電流,因此半橋整流對二極體的規格有較高的要求。
半橋整流不僅需要中心抽頭型的變壓器,而且變壓器的原邊線徑一般要粗一些。
全橋電路的優缺點:
全橋整流需要使用4隻主開關管,但是存在同時通斷的問題,因此在驅動電路的設計上要花更多的心思。全橋整流則需要變壓器線圈匝數更多一些。
(1)全橋誰發明擴展閱讀:
橋式整流電路的工作原理如下:
當輸入電壓U2為正半周時,對D1和D3施加正向電壓,D1和D3接通。對D2、D4施加反向電壓,D2、D4切斷,電路中形成u2、D1、Rfz、D3,在Rfz上形成上下負半波整流電壓;
當輸入電壓U2為負半周期時,對D2和D4施加正向電壓,D2和D4導通;對D1、D3施加反向電壓,D1、D3切斷,電路中形成u2、D2、Rfz、D4的帶電電路,Rfz上也形成另一半波正上負下的整流電壓。
B. 全橋應變力感測器問題與發現
壓力感測器 壓力感測器是工業實踐、儀器儀表控制中最為常用的一種感測器,並廣泛應用於各種工業自控環境,涉及水利水電、鐵路交通、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。 力學感測器的種類繁多,如電阻應變片壓力感測器、半導體應變片壓力感測器、壓阻式壓力感測器、電感式壓力感測器、電容式壓力感測器、諧振式壓力感測器及電容式加速度感測器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力感測器,它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類感測器。 1、壓阻式壓力感測器原理與應用: 壓阻式壓力感測器是利用單晶硅材料的壓阻效應和集成電路技術製成的感測器。壓阻式感測器常用於壓力、拉力、壓力差和可以轉變為力的變化的其他物理量(如液位、加速度、重量、應變、流量、真空度)的測量和控制。 壓阻效應 當力作用於硅晶體時,晶體的晶格產生變形,使載流子從一個能谷向另一個能谷散射,引起載流子的遷移率發生變化,擾動了載流子縱向和橫向的平均量,從而使硅的電阻率發生變化。這種變化隨晶體的取向不同而異,因此硅的壓阻效應與晶體的取向有關。硅的壓阻效應不同於金屬應變計,前者電阻隨壓力的變化主要取決於電阻率的變化,後者電阻的變化則主要取決於幾何尺寸的變化(應變),而且前者的靈敏度比後者大50~100倍。 壓阻式壓力感測器結構 壓阻式壓力感測器採用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上,製成硅壓阻晶元,並將此晶元的周邊固定封裝於外殼之內,引出電極引線。壓阻式壓力感測器又稱為固態壓力感測器,它不同於粘貼式應變計需通過彈性敏感元件間接感受外力,而是直接通過硅膜片感受被測壓力的。硅膜片的一面是與被測壓力連通的高壓腔,另一面是與大氣連通的低壓腔。硅膜片一般設計成周邊固支的圓形,直徑與厚度比約為20~60。在圓形硅膜片(N型)定域擴散4條P雜質電阻條,並接成全橋,其中兩條位於壓應力區,另兩條處於拉應力區,相對於膜片中心對稱。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上擴散製作電阻條,兩條受拉應力的電阻條與另兩條受壓應力的電阻條構成全橋。 發展狀況 1954年C.S.史密斯詳細研究了硅的壓阻效應,從此開始用硅製造壓力感測器。早期的硅壓力感測器是半導體應變計式的。後來在N型矽片上定域擴散P型雜質形成電阻條,並接成電橋,製成晶元。此晶元仍需粘貼在彈性元件上才能敏感壓力的變化。採用這種晶元作為敏感元件的感測器稱為擴散型壓力感測器。這兩種感測器都同樣採用粘片結構,因而存在滯後和蠕變大、固有頻率低、不適於動態測量以及難於小型化和集成化、精度不高等缺點。70年代以來製成了周邊固定支撐的電阻和硅膜片的一體化硅杯式擴散型壓力感測器。它不僅克服了粘片結構的固有缺陷,而且能將電阻條、補償電路和信號調整電路集成在一塊矽片上,甚至將微型處理器與感測器集成在一起,製成智能感測器。這種新型感測器的優點是: ①頻率響應高(例如有的產品固有頻率達1.5兆赫以上),適於動態測量;②體積小(例如有的產品外徑可達0.25毫米),適於微型化;③精度高,可達0.1~0.01%; ④靈敏高,比金屬應變計高出很多倍,有些應用場合可不加放大器;⑤無活動部件,可靠性高,能工作於振動、沖擊、腐蝕、強干擾等惡劣環 境。其缺點是溫度影響較大(有時需進行溫度補償)、工藝較復雜和造價高等。缺點是: ①溫度特性差,由於壓阻式壓力感測器是用半導體材料製作的,受溫度影 響較大,因此,在溫度變化大的環境中使用時,必須進行溫度補償。 ②工藝復雜,對研製條件要求高而嚴格,尤其是擴散雜質、燒結、封裝工 藝等比其他感測器要復雜的多,因而成本也相對要高。應用 壓阻式感測器廣泛地應用於航天、航空、航海、石油化工、動力機械、生物醫學工程、氣象、地質、地震測量等各個領域。在航天和航空工業中壓力是一個關鍵參數,對靜態和動態壓力,局部壓力和整個壓力場的測量都要求很高的精度。壓阻式感測器是用於這方面的較理想的感測器。例如,用於測量直升飛機機翼的氣流壓力分布,測試發動機進氣口的動態畸變、葉柵的脈動壓力和機翼的抖動等。在飛機噴氣發動機中心壓力的測量中,使用專門設計的硅壓力感測器,其工作溫度達500℃以上。在波音客機的大氣數據測量系統中採用了精度高達0.05%的配套硅壓力感測器。在尺寸縮小的風洞模型試驗中,壓阻式感測器能密集安裝在風洞進口處和發動機進氣管道模型中。單個感測器直徑僅2.36毫米,固有頻率高達300千赫,非線性和滯後均為全量程的±0.22%。在生物醫學方面,壓阻式感測器也是理想的檢測工具。已製成擴散硅膜薄到10微米,外徑僅0.5毫米的注射針型壓阻式壓力感測器和能測量心血管、顱內、尿道、子宮和眼球內壓力的感測器。圖3是一種用於測量腦壓的感測器的結構圖。壓阻式感測器還有效地應用於爆炸壓力和沖擊波的測量、真空測量、監測和控制汽車發動機的性能以及諸如測量槍炮膛內壓力、發射沖擊波等兵器方面的測量。此外,在油井壓力測量、隨鑽測向和測位地下密封電纜故障點的檢測以及流量和液位測量等方面都廣泛應用壓阻式感測器。隨著微電子技術和計算機的進一步發展,壓阻式感測器的應用還將迅速發展。
C. 什麼叫半橋整流,什麼叫全橋整流
整流橋就是將整流管封在一個殼內里,分全橋和半橋。全橋是將連接好的橋式整流電路的四個二極體封在一起。
半橋是將橋式整流的兩個二極體封在一起,用兩個半橋可組成一個橋式整流電路,一個半橋也可以組成變壓器帶中心抽頭的全波整流電路。
資料擴展:
1.二極體是最常用的電子元件之一,他最大的特性就是單向導電,也就是電流只可以從二極體的一個方向流過,二極體的作用有整流電路,檢波電路,穩壓電路,各種調制電路,主要都是由二極體來構成的,其原理都很簡單,正是由於二極體等元件的發明,才有我們現在豐富多彩的電子信息世界的誕生。
2.既然二極體的作用這么大那麼我們應該如何去檢測這個元件呢,其實很簡單只要用萬用表打到電阻檔測量一下正向電阻如果很小,反相電阻如果很大這就說明這個二極體是好的。對於這樣的基礎元件我們應牢牢掌握住他的作用原理以及基本電路,這樣才能為以後的電子技術學習打下良好的基礎。
D. 有關橋的資料
趙州橋,又名安濟橋,也叫大石拱橋,座落在河北省趙縣城南五里的清水河上。它不僅是中國第一座石拱橋,也是當今世界上第一座石拱橋。唐代文人贊美橋如"初雲出月,長虹飲澗"。
這座橋建於隋朝公元605年至618年,由一名普通的石匠李春所建,距今已有1350多年的歷史。在漫長的歲月中,雖然經過無數次洪水沖擊、風吹雨打、冰雪風霜的侵蝕和8次地震的考驗,卻安然無恙,巍然挺立在清水河上。
李春設計的趙州橋,橋身長50.82米,寬9.60米,大拱的凈跨度長37.37米,拱高7.23米。他考慮,為使橋面坡度小,將橋高與跨度呈1:5的比例,這樣既便於行人來往,也便於車輛通行;拱頂高,又便於橋下行船。他又在大拱的兩肩上,各做兩個小拱,使得整個橋型顯得格外均衡、對稱,既便於雨季泄洪,又節省了建築材料。其結構雄偉壯麗、奇巧多姿、布局合理,多為後人所效仿。李春設計的橋面坦直,共分三股,中間走車馬,兩旁走行人,不僅可使秩序井然,且又能防止交通事故的發生。可見,在1300多年前,在技術十分落後的情況下,一個普通石匠李春有這樣高超的技術,實為難能可貴。
李春選用的石料和石料砌法技藝與眾不同。他採用長方形石料,每塊重約一噸,在1350多年前的隋朝,李春在沒有起重機和吊車的情況下,運這么重的大石頭是何等的艱辛。這充分顯示了我國勞動人民的偉大智慧。可見李春付出了多大的心血和代價!
李春帶領其他工匠,將石料各面部鑿有細密的斜紋,使石塊相互咬合扣緊。全橋由28道獨立的石拱縱向並列組成。他想,這樣可以使每道石拱圈各自獨立負荷載重,又便利於修繕。為了加強各拱圈的連接,他又採用9道鐵梁貫於拱背之上,接著用腰鐵嵌入拱石之間,使橋能"奇巧固護,用於天下"。
最後,李春又組織能工巧匠,在橋面的兩側石欄桿上,刻有許多精美的古典雕刻藝術,圖案細膩,刀法蒼勁有力,雕刻靈變,各種鳥獸龍騰虎躍,欲飛若動,形象逼真,堪稱隋唐時代雕刻藝術的佳作。這種拱上加拱、"敞肩拱"的新式橋型,這樣的布局,採用這樣的巨形跨度,構成這樣的優美的造型,是李春在世界上的首創。在歐洲,14世紀才出現法國泰克河上的賽雷橋,但是,比中國趙洲橋晚了700多年,並且早已被洪水毀壞無存。所以,李春造的趙州橋是全世界橋梁建築史上唯一尚存的時間最長的一座,在世界佔有重要地位,是相當有價值的。這是中國人民的驕傲和自豪。
這座歷史悠久、結構奇特、造型美觀、居世榜首的趙州橋,凝聚了李春的汗水和心血。李春成為中國、乃至世界建築史上第一位橋梁專家。
但是,關於李春的生平事跡卻沒有留下更多的記載。就連隋朝之後的唐朝人,也只有"製造奇特趙州橋的人是隋匠李春"等數語記載。在趙州橋建成100年以後的唐朝開元13年(公元726年)中書令張士貞在《安濟橋銘》中簡略提到:"趙州清水河石橋,隋匠李春之跡也,製造奇特,人不知其所為。"這說明,在封建社會里,勞動人民的創造發明,不知有多少被埋沒了。
特別值得提出的是趙州橋的基礎非常堅固。1350年來,兩邊橋基下沉水平只差5厘米,這說明李春橋址選擇科學合理。趙州橋橋基,是建築在清水河河床的白粗沙層上,既沒有打樁,也沒有其他石料,橋台僅用五層石料砌成,橋基很牢,結構簡單。在1350年前,李春就敢用這樣天然地基來承擔大橋的全部重量,可見李春對工程學、力學、建築學、水文、地質等都有深刻的理解。李春有這么多科學知識,無疑是他從勞動實踐中獲得和積累的。
趙州橋顯示了我國古代勞動人民的偉大智慧,李春的名字也永垂史冊。
E. 橋梁的歷史發展
橋梁是道路的組成部分。從工程技術的角度來看,橋梁發展可分為古代、近代和現代三個時期。 人類在原始時代,跨越水道和峽谷,是利用自然倒下來的樹木,自然形成的石樑或石拱,溪澗突出的石塊,谷岸生長的藤蘿等。人類有目的地伐木為橋或堆石、架石為橋始於何時,已難以考證。古巴比倫王國在公元前1800年(公元前19世紀)就建造了多跨的木橋。據史料記載,中國在周代(公元前11世紀~前256年)已建有梁橋和木浮橋,如公元前1134年左右,西周在渭水架有浮橋。,橋長達183米。古羅馬在公元前621年建造了跨越台伯河的木橋,在公元前 481年架起了跨越赫勒斯旁海峽的浮船橋。古代美索不達米亞地區,在公元前 4世紀時建起挑出石拱橋(拱腹為台階式)。
古代橋梁在17世紀以前,一般是用木、石材料建造的,並按建橋材料把橋分為石橋和木橋。
石橋的主要形式是石拱橋。據考證,中國在東漢時期(公元25~220年)就出現石拱橋,如出土的東漢畫像磚,刻有拱橋圖形。趙州橋(又名安濟橋),建於公元605~617年,凈跨徑為37米,首創在主拱圈上加小腹拱的空腹式(敞肩式)拱。中國古代石拱橋拱圈和墩一般都比較薄,比較輕巧,如建於公元816~819年的寶帶橋,全長317米,薄墩扁拱,結構精巧。
羅馬時代,歐洲建造拱橋較多,早在公元前200~公元200年間就在羅馬台伯河建造了8座石拱橋,其中建於公元前62年的法布里西奧石拱橋,橋有2孔,各孔跨徑為24.4米。公元98年西班牙建造了阿爾橋,高達52米。此外,出現了許多石拱水道橋,如現存於法國的加爾德引水橋,建於公元前1世紀,橋分為3層,最下層為7孔,跨徑為16~24米。羅馬時代拱橋多為半圓拱,跨徑小於25米,墩很寬,約為拱跨的三分之一.
羅馬帝國滅亡後數百年,歐洲橋梁建築進展不大。11世紀以後,尖拱技術由中東和埃及傳到歐洲,歐洲開始出現尖拱橋,如法國在公元1178~1188年建成的阿維尼翁橋,為20孔跨徑達34米尖拱橋。英國在公元1176~1209年建成的泰晤士河橋為19孔跨徑約 7米尖拱橋。西班牙在13世紀建了不少拱橋,如托萊多的聖瑪丁橋。拱橋除圓拱、割圓拱外,還有橢圓拱和坦拱。公元1542~1632年法國建造的皮埃爾橋為七孔不等跨橢圓拱,最大跨徑約32米。當時橢圓拱曾盛行一時。1567~1569在佛羅倫薩的聖特里尼塔建了三跨坦拱橋,其矢高同跨度比為1∶7。11~17世紀建造的橋,有的在橋面兩側設商店,如義大利威尼斯的里亞爾托橋。
石樑橋是石橋的又一形式。中國陝西省西安附近的灞橋原為石樑橋,建於漢代,距今已有2000多年。公元11~12世紀南宋泉州地區先後建造了幾十座較大型石樑橋,其中有洛陽橋、安平橋。安平橋(五里橋)原長2500米,362孔,現長2070米,332孔。英國達特穆爾現存的石板橋,有的已有2000多年。
木橋早期木橋多為梁橋,如秦代在渭水上建的渭橋,即為多跨梁式橋。木樑橋跨徑不大,伸臂木橋可以加大跨徑。中國 3世紀在甘肅安西與新疆吐魯番交界處建有伸臂木橋,「長一百五十步」。公元405~418年在甘肅臨夏附近河寬達40丈處建懸臂木橋,橋高達50丈。八字撐木橋和拱式撐架木橋亦可以加大跨徑。16世紀義大利的巴薩諾橋為八字撐木橋。
木拱橋出現較早,公元104年在匈牙利多瑙河建成的特拉楊木拱橋,共有21孔,每孔跨徑為36米。中國在河南開封修建的虹橋,凈跨約為20米,亦為木拱橋,建於公元1032年。日本在岩國錦川河修建的錦帶橋為五孔木拱橋,建於公元300年左右,是中國僧戴曼公獨立禪師幫助修建的。
中國西南地區有用竹篾纜造的竹索橋。著名的竹索橋是四川灌縣珠浦橋,橋為8孔,最大跨徑約60米,總長330餘米,建於宋代以前。
古代橋梁基礎,在羅馬時代開始採用圍堰法施工,即打木板樁成圍堰,抽水後在其中修築橋梁基礎和橋墩。1209年建成的英國泰晤士河拱橋,其基礎就是用圍堰法修築,但是,那時只能用人工打樁和抽水,基礎較淺。中國11世紀初,著名的洛陽橋在橋址江中先遍拋石塊,其上養殖牡蠣二三年後膠固而成筏形基礎,是一個創舉。 18世紀鐵的生產和鑄造,為橋梁提供了新的建造材料。但鑄鐵抗沖擊性能差,抗拉性能也低,易斷裂,並非良好的造橋材料。19世紀50年代以後,隨著酸性轉爐煉鋼和平爐煉鋼技術的發展,鋼材成為重要的造橋材料。鋼的抗拉強度大,抗沖擊性能好,尤其是19世紀70年代出現鋼板和矩形軋制斷面鋼材,為橋梁的部件在廠內組裝創造了條件,使鋼材應用日益廣泛。
18世紀初,發明了用石灰、粘土、赤鐵礦混合煅燒而成的水泥。19世紀50年代,開始採用在混凝土中放置鋼筋以彌補水泥抗拉性能差的缺點。此後,於19世紀70年代建成了鋼筋混凝土橋。
近代橋梁建造,促進了橋梁科學理論的興起和發展。1857年由聖沃南在前人對拱的理論、靜力學和材料力學研究的基礎上,提出了較完整的梁理論和扭轉理論。這個時期連續梁和懸臂梁的理論也建立起來。橋梁桁架分析(如華倫桁架和豪氏桁架的分析方法)也得到解決。19世紀70年代後經德國人K.庫爾曼、英國人W.J.M.蘭金和J.C.麥克斯韋等人的努力,結構力學獲得很大的發展,能夠對橋梁各構件在荷載作用下發生的應力進行分析。這些理論的發展,推動了桁架、連續梁和懸臂梁的發展。19世紀末,彈性拱理論已較完善,促進了拱橋發展。20世紀20年代土力學的興起,推動了橋梁基礎的理論研究。
近代橋梁按建橋材料劃分,除木橋、石橋外,還有鐵橋、鋼橋、鋼筋混凝土橋。
16世紀前已有木桁架。1750年在瑞士建成拱和桁架組合的木橋多座,如賴謝瑙橋,跨徑為73米。在18世紀中葉至19世紀中葉,美國建造了不少木橋,如1785年在佛蒙特州貝洛茲福爾斯的康涅狄格河建造的第一座木桁架橋,橋共二跨,各長55米;1812年在費城斯庫爾基爾河建造的拱和桁架組合木橋,跨徑達104米。桁架橋省掉拱和斜撐構,簡化了結構,因而被廣泛應用。由於桁架理論的發展,各種形式桁架木橋相繼出現,如普拉特型、豪氏型、湯氏型等。由於木結構橋用鐵件量很多,不如全用鐵經濟,因此,19世紀後期木橋逐漸為鋼鐵橋所代替。
鐵橋包括鑄鐵橋和鍛鐵橋。鑄鐵性脆,宜於受壓,不宜受拉,適宜作拱橋建造材料。世界上第一座鑄鐵橋是英國科爾布魯克代爾廠所造的塞文河橋,建於1779年,為半圓拱,由五片拱肋組成,跨徑30.7米。鍛鐵抗拉性能較鑄鐵好,19世紀中葉跨徑大於60~70米的公路橋都採用鍛鐵鏈吊橋。鐵路因吊橋剛度不足而採用桁橋,如1845~1850年英國建造布列坦尼亞雙線鐵路橋,為箱型鍛鐵梁橋。19世紀中以後,相繼建立起梁的定理和結構分析理論,推動了桁架橋的發展,並出現多種形式的桁梁。但那時對橋梁抗風的認識不足,橋梁一般沒有採取防風措施。1879年12月大風吹倒才建成18個月的陽斯的泰灣鐵路鍛鐵橋,就是由於橋梁沒有設置橫向連續抗風構。
中國於1705年修建了四川大渡河瀘定鐵鏈吊橋。橋長100米,寬2.8米,至今仍在使用。歐洲第一座鐵鏈吊橋是英國的蒂斯河橋,建於1741年,跨徑20米,寬0.63米。1820~1826年,英國在威爾士北部梅奈海峽修建一座中孔長 177米用鍛鐵眼桿的吊橋。這座橋由於缺乏加勁梁或抗風構,於1940年重建。世界上第一座不用鐵鏈而用鐵索建造的吊橋,是瑞士的弗里堡橋,建於1830~1834年、橋的跨徑為 233米。這座橋用2000根鐵絲就地放線,懸在塔上,錨固於深18米的錨碇坑中。
1855年,美國建成尼亞加拉瀑布公路鐵路兩用橋這座橋是採用鍛鐵索和加勁梁的吊橋,跨徑為250米。1869~1883年,美國建成紐約布魯克林吊橋,跨度為283+486+283米。這些橋的建造,提供了用加勁桁來減弱震動的經驗。此後,美國建造的長跨吊橋,均用加勁梁來增大剛度,如1937年建成的舊金山金門橋(主孔長為1280米,邊孔為344米,塔高為228米),以及同年建成的舊金山奧克蘭海灣橋(主孔長為704米,邊孔為354米,塔高為152米),都是採用加勁梁的吊橋。
1940年,美國建成的華盛頓州塔科瑪海峽橋,橋的主跨為853米,邊孔為335米,加勁梁高為2.74米,橋寬為11.9米。這座橋於同年11月7日,在風速僅為 67.5公里/小時的情況下,中孔及邊孔便相繼被風吹垮。這一事件,促使人們研究空氣動力學同橋梁穩定性的關系。
鋼橋美國密蘇里州聖路易市密西西比河的伊茲橋,建於1867~1874年,是早期建造的公路鐵路兩用無鉸鋼桁拱橋,跨徑為153+158+153米。這座橋架設時採用懸臂安裝的新工藝,拱肋從墩兩側懸出,由墩上臨時木排架的吊索拉住,逐節拼接,最後在跨中將兩半拱連接。基礎用氣壓沉箱下沉33米到岩石層。氣壓沉箱因沒有安全措施,發生119起嚴重沉箱病,14人死亡。19世紀末彈性拱理論已逐步完善,促進了20世紀20~30年代修建較大跨鋼拱橋,較著名的有:紐約的岳門橋,建成於1917年,跨徑305米;紐約貝永橋,建成於1931年,跨徑504米;澳大利亞悉尼港橋,建成於1932年,跨徑503米。3座橋均為雙鉸鋼桁拱。
19世紀中期出現了根據力學設計的懸臂梁。英國人根據中國西藏木懸臂橋式,提出錨跨、懸臂和懸跨三部分的組合設想,並於1882~1890年在英國愛丁堡福斯河口建造了鐵路懸臂梁橋。這座橋共有6個懸臂,懸臂長為206米,懸跨長為107米,主跨長為519米。20紀初期,懸臂梁橋曾風行一時,如1901~1909年美國建造的紐約昆斯堡橋,是一座中間錨跨為190米、懸臂為 150和180米、無懸跨、由鉸聯結懸臂、主跨為300米和360米的懸臂梁橋。1900~1917年建造的加拿大魁北克橋也是懸臂鋼橋。1933年建成的丹麥小海峽橋為五孔懸臂梁公路鐵路兩用橋,跨徑為137.50+165+200+165+137.5米。
1896年比利時工程師菲倫代爾發明了空腹桁架橋。比利時曾經造了幾座鉚接和電焊的空腹桁架橋。
鋼筋混凝土橋
1875~1877年,法國園藝家莫尼埃建造了一座人行鋼筋混凝土橋,跨徑16米,寬4米。1890年,德國不萊梅工業展覽會上展出了一座跨徑40米的人行鋼筋混凝土拱橋。1898年,修建了沙泰爾羅鋼筋混凝土拱橋。這座橋是三鉸拱,跨徑52米。1905年,瑞士建成塔瓦納薩橋,跨徑51米,是一座箱形三鉸拱橋,矢高5.5米。1928年,英國在貝里克的羅亞爾特威德建成 4孔鋼筋混凝土拱橋,最大跨徑為110米。1934年,瑞典建成跨徑為181米、矢高為26.2米的特拉貝里拱橋;1943年又建成跨徑為264米、矢高近40米的桑德拱橋。
橋梁基礎施工,在18世紀開始應用井筒,英國在修威斯敏斯特拱橋時,木沉井浮運到橋址後,先用石料裝載將其下沉,而後修基礎及墩。1851年,英國在肯特郡的羅切斯特處修建梅德韋橋時,首次採用壓縮空氣沉箱。1855~1859年,在康沃爾郡的薩爾塔什修建羅亞爾艾伯特橋時,採用直徑11米的鍛鐵筒,在筒下設壓縮空氣沉箱。1867年,美國建造伊茲河橋,也用壓縮空氣沉箱修建基礎。壓縮空氣沉箱法施工,工人在壓縮空氣條件下工作,若工作時間長,或從壓縮氣箱中未經減壓室驟然出來,或減壓過快,易引起沉箱病。
1845年以後,蒸汽打樁機開始用於橋梁基礎施工。 20世紀30年代,預應力混凝土和高強度鋼材相繼出現,材料塑性理論和極限理論的研究,橋梁振動的研究和空氣動力學的研究,以及土力學的研究等獲得了重大進展。從而,為節約橋梁建築材料,減輕橋重,預計基礎下沉深度和確定其承載力提供了科學的依據。現代橋梁按建橋材料可分為預應力鋼筋混凝土橋、鋼筋混凝土橋和鋼橋。
預應力鋼筋混凝土橋1928年,法國弗雷西內工程師經過20年的研究,用高強鋼絲和混凝土製成預應力鋼筋混凝土。這種材料,克服了鋼筋混凝土易產生裂紋的缺點,使橋梁可以用懸臂安裝法、頂推法施工。隨著高強鋼絲和高強混凝土的不斷發展,預應力鋼筋混凝土橋的結構不斷改進,跨度不斷提高。
預應力鋼筋混凝土橋有簡支梁橋、連續梁橋、懸臂梁橋、拱橋、桁架橋、剛架橋、斜拉橋等橋型。簡支梁橋的跨徑多在50米以下。連續梁橋如1966年建成的法國奧萊隆橋,是一座預應力混凝土連續梁高架橋,共有26孔,每孔跨徑為79米。1982年建成的美國休斯敦船槽橋,是一座中跨229米的預應力混凝土連續梁高架橋,用平衡懸臂法施工。懸臂梁橋如1964年聯邦德國在柯布倫茨建成的本多夫橋,其主跨為209米;1976年建成的日本濱名橋,主跨240米;中國1980年完工的重慶長江橋,主跨174米。桁架橋如1960年建成的聯邦德國芒法爾河谷橋,跨徑為 90+108+90米,是世界上第一座預應力混凝土桁架橋。1966年蘇聯建成一座預應力混凝土桁架式連續橋,跨徑為106+3×166+106米,用浮運法施工剛架橋如1957年建成的法國圖盧茲的聖米歇爾橋,是一座160米、5~65米的預應力混凝土剛架橋;1974年建成的法國博諾姆橋,主跨徑為186.25米,是目前最大跨徑預應力混凝土剛架橋。預應力鋼筋混凝土吊橋是將預應力梁中的預應力鋼絲索作為懸索,並同加勁梁構成自錨式體系,1963年建成的比利時根特的梅勒爾貝克橋和瑪麗亞凱克橋,主跨徑分別為 56米和100米,就是預應力鋼筋混凝土吊橋。斜拉橋如1962年建成委內瑞拉的馬拉開波湖橋。這座橋為5孔235米連續梁,由懸在 A形塔的預應力斜拉索將懸臂梁吊起。斜拉橋的梁是懸在索形成的多彈性支承上,能減少梁高,且能提高橋的抗風和抗扭轉震動性能,並可利用拉索安裝主梁,有利於跨越大河,因而應用廣泛。預應力混凝土斜拉橋如1971年利比亞建造的瓦迪庫夫橋,主跨徑282米;1978年美國建造的華盛頓州哥倫比亞河帕斯科-肯納威克橋,主跨299米;1977年法國建造的塞納河布羅東納橋,主跨320米。中國已建成十多座預應力混凝土斜拉橋,其中1982年建成的山東濟南黃河橋主跨為220米。
鋼筋混凝土橋二次世界大戰以後,世界上修建了多座較大跨徑的鋼筋混凝土拱橋,如1963年通車的葡萄牙亞拉達拱橋,跨徑為270米,矢高50米;1964年完工的澳大利亞悉尼港的格萊茲維爾橋,跨徑305米。
中國1964年創造鋼筋混凝土雙曲拱橋。橋由拱肋和拱波組成,縱向和橫向均有曲度,橫向也用拱波形式。拱肋和拱波分段預制,因此可用輕型吊裝設施安裝。這樣,在缺乏重型運輸工具和重型吊裝機具下,也可以修建較大跨徑拱橋。第一座試驗雙曲拱橋,建於中國江蘇無錫,跨徑為9米。此後,1972年建成湖南長沙湘江大橋,是一座16孔雙曲拱橋,大孔跨徑為60米,小孔跨徑為50米,總長1250米。
鋼筋混凝土桁架拱橋是拱和桁架組合而成的結構,其用料少,重量輕,施工簡易。
鋼橋二次世界大戰後,隨著強度高、韌性好、抗疲勞和耐腐蝕性能好的鋼材的出現,以及用焊接平鋼板和用角鋼、板鋼材等加勁所形成輕而高強的正交異性板橋面的出現,高強度螺栓的應用等,鋼橋有很大發展。
鋼板梁和箱形鋼梁同混凝土相結合的橋型,以及把正交異性板橋面同箱形鋼梁相結合的橋型,在大、中跨徑的橋樑上廣泛運用。1951年聯邦德國建成的杜塞爾多夫至諾伊斯橋,是一座正交異性板橋面箱形梁,跨徑206米。1957年聯邦德國建成的杜塞爾多夫北橋,是座6孔72米鋼板梁結交梁橋。1957年南斯拉夫建成的貝爾格萊德的薩瓦河橋,是一座鋼板梁橋,跨徑為75+261+75米,為倒U形梁。1973年法國建成的馬蒂格斜腿剛架橋,主跨為300米。1972年義大利建成的斯法拉沙橋,跨徑達376米,是目前世界上跨徑最大的鋼斜腿剛架橋。1966年美國完工的俄勒岡州阿斯托里亞橋,是一座連續鋼桁架橋,跨徑達376米。1966年日本建成的大門橋,是一座連續鋼桁架橋,跨徑達300米。1968年中國建成的南京長江橋,是一座公路鐵路兩用的連續鋼桁架橋,正橋為128+9×160+128米,全橋長6公里。1972年日本建成的大阪港的港大橋為懸臂梁鋼橋,橋長980米,由235米錨孔和162米懸臂、186米懸孔所組成1964年美國建成的紐約維拉扎諾吊橋,主孔1298米,吊塔高210米。1966年英國建成的塞文吊橋,主孔985米。這座橋根據風洞試驗,首次採用梭形正交異性板箱形加勁梁,梁高只有3.05米。1980年英國完工的恆比爾吊橋,主跨為1410米,也用梭形正交異性板箱形加勁梁,梁高只有3米。
20世紀60年代以後,鋼斜拉橋發展起來。第一座鋼斜拉橋是瑞典建成的斯特倫松德海峽橋,建於1956年,跨徑為 74.7+182.6+74.7米。這座橋的斜拉索在塔左右各兩根,由鋼筋混凝土板和焊接鋼板梁組合作為縱梁1959年聯邦德國建成的科隆鋼斜拉橋,主跨為334米;1971年英國建成的厄斯金鋼斜拉橋,主跨305米;1975年法國建成的聖納澤爾橋,主跨404米。這座橋的拉索採用密束布置,使節間長度減少,梁高減低,梁高僅3.38米。通過對鋼斜拉橋抗風抗震性能的改進,其跨徑正在逐漸增大。
鋼橋的基礎多用大直徑樁或薄壁井筒建造。
F. 茅以升發明了什麼
茅以升
茅以升,字唐臣。1896年1月9日出生於江蘇省丹徒縣(今鎮江市)。先世經商,祖父茅謙為舉人,思想進步,傾向革命,曾創辦《南洋官報》,是鎮江市的名士。茅以升出生不久,全家遷居南京。
茅以升6歲讀私塾,7歲就讀於1903年在南京創辦的國內第一所新型小學——思益學堂,1905年入江南商業學堂,1911年考入唐山路礦學堂。1912年孫中山先生在唐山路礦學堂講演時,指出開礦山、修鐵路的重要性,堅定了茅以升走「科學救國」、「工程建國」的道路,他從此更加奮發讀書,把建設祖國視為己任。每次考試,成績都是全班第一,5年各科總平均92.5分,為該學堂歷史上所罕見。1916年茅以升通過了美國康奈爾大學研究生入學考試,其成績之優秀,使該校教授們大為驚訝和贊嘆。一年後的畢業典禮上校長當場宣布:今後凡是唐山工業專門學校(原唐山路礦學堂)的研究生一律免試注冊,茅以升為母校在國外爭得極大聲譽。1917年,獲碩士學位。經導師賈柯貝(H·S·Jacoby)介紹,在匹茲堡橋梁公司實習,同時又利用業余時間到卡利基理工學院夜校攻讀工學博士學位。1919年成為該校首名工學博士。博士論文《橋梁桁架次應力》的創見被稱為「茅式定律」,並榮獲康奈爾大學優秀研究生「斐蒂士」金質研究獎章。1979年應邀訪問卡利基—梅隆大學母校時,校長授予他「卓越校友」獎章,以表彰他對世界工程技術方面作出的貢獻。
1920年,茅以升應邀回母校任教授,時年24歲,是國內最年輕的工科教授。從此,開始了前後30餘年的工科教育事業。次年,任交通大學唐山學校副主任(副院長)。1922年7月,他受聘為東南大學教授。1923年,該校成立工科,任第一任工科主任,1924年,東南大學工科與河海工程專門學校合並,成立河海工科大學,茅以升任首屆校長。1926年,任北洋大學教授。1928年,任北平大學第二工學院(即北洋工學院)院長。1930年,任江蘇省水利局長,主持規劃象山新港。1932年,又回北洋大學任教。他在任校長期間,對校務管理、教學體制,課程設施、教學設備等,都作過重大改進,使學校出現生機勃勃、欣欣向榮的局面,深受師生的擁護與愛戴。
茅以升五次出任唐山交通大學校長,始終關心母校興衰,為母校贏得了榮譽和功績。1991年,西南交通大學(文化大革命以後唐山鐵道學院遷四川省易名西南交通大學)樹茅以升銅像永志紀念。
茅以升開創了「學生考先生」的啟發式教學方法,終身致力於教育改革,發表了《工科教育之研究》等20餘篇論著,倡導「先習後學,邊習邊學」,理論結合實際的教育制度。
茅以升從選擇橋梁專業時起,就把培養橋梁建設人才和在祖國江河上修建橋梁視為自己的終身目標。1933年,他辭去舒適的教授工作,接受浙江省的邀請,擔任錢塘江橋工委員會主任委員、錢塘江橋工程處處長職務。茅以升用不到兩年半的時間,於1937年11月,在極其復雜的水文地質條件下,克服重重困難,建成了錢塘江大橋,打破了外國人壟斷中國近代化大橋設計和建造的局面,這是中國橋梁建設史上的一項重大成就,也是中國橋梁史上一個里程碑。因建橋功績,1941年,中國工程師學會授予茅以升榮譽獎章。
1942年,他赴貴陽任橋梁設計工程處處長,籌備中國橋梁公司。著眼未來,他將錢塘江橋工處的同仁和有志深造的工程技術人員,吸收到橋梁公司,培養他們成為橋梁建設的技術骨幹。
茅以升深知科學技術進步對於國家建設的重要性,1950年,他又欣然接受鐵道技術研究所所長(後為院長)的職務。這時他雖已年過半百,仍以過人的精力,不辭辛勞,開始了鐵道科學研究院的創業。經32年的辛勤耕耘,該院已發展成專業齊全,實力雄厚的綜合研究機構,為鐵路科技發展做出了突出貢獻。他是鐵道科學研究院的奠基人,是鐵道科研事業的開拓者,在科研領導工作中一貫主張理論結合實際,強調繼續教育,倡導專題經濟核算,支持新生事物。
茅以升一生勤奮學習、不斷研究創新。結合錢塘江橋的設計與施工,他與工程師們共同研究「流沙與沖刷的關系」、「如何將木樁頭深深埋入江底」、「傾斜岩層上的沉箱如何穩定」、「合金、鉻鋼桿件的性質」等,研究力學中的基本概念和古代橋梁等問題。在武漢長江大橋建設中和人民大會堂的結構設計和審定中,他的技術、經驗和智慧都發揮了關鍵性的作用。「文化大革命」期間,一切工作均無法正常進行,他以古稀之年仍然孜孜不倦的學習和研究。這期間,他應大橋局總工程師之請,研究橋梁振動問題,解除了人們對武漢長江大橋在大量群眾步行過橋,橋身晃動所產生的困惑。
茅以升是最早從事科普事業的科學家之一。1950年,中華全國科學技術普及協會成立,他當選為副主席。他是最勤奮的科普作家,在他發表的200多篇論著中,有關科普工作的論著和科普文章約佔1/3。他的《沒有不能造的橋》一文,在1981年榮獲全國新長征科普創作一等獎。
為加強國際科技交流,提高中國的國際威望,他曾先後率團訪問捷克、蘇聯、義大利、瑞士、法國、葡萄牙、英國、瑞典、日本、美國,並作學術報告。他在華僑知識分子中從事大統一、大團結工作,號召兩岸科技工作者為祖國統一「大橋」各修一座「引橋」,使海外華人、港台同胞深受鼓舞。
他積極參加人民政權的建設,先後擔任全國人大代表、常委,1984年當選為全國政協副主席。歷任國務院科技規劃委員會委員、中國科學院技術科學部副主任、中國科學技術協會副主席、全國科普協會副主席、中華全國自然科學專門學會聯合會北京分會主任委員、北京市科協主任委員、中國科技報研究會理事長。他是中國土木工程學會的主要創建者,任第一、二、三屆理事會理事長和第四、五屆理事會名譽理事長。主持成立了土力學及基礎工程學術委員會,任主任委員,該會經茅以升與太沙基教授聯系,被國際土協接受為團體會員,為我國土力學界在國際社會中取得了應有的地位。
茅以升積極致力於黨的愛國統一戰線事業,1952年,他參加九三學社,後任中央副主席。為密切黨和科技工作者的聯系和九三學社的進步與發展,做出了重要貢獻。茅以升早就立志為共產主義事業奮斗終身,由於黨的統一戰線工作的需要,直到1987年,黨組織才接受他的申請,批准他為中國共產黨黨員,92歲高齡的茅以升終於實現了多年的夙願。
他終身奮斗、追求,正如他總結自己的一生所說,人生征途「崎嶇多於平坦,忽深谷,忽洪濤,幸賴橋梁以渡。橋何名歟?曰奮斗。」他終身堅持實事求是的科學精神,治學嚴謹,善於獨立思考,勇於開拓創新;他謙虛謹慎,平易近人,嚴於律己,寬以待人;他數十年如一日,艱苦奮斗,嘔心瀝血,把畢業精力、知識和智慧毫無保留地奉獻給了祖國的教育、科技和橋梁建設事業,贏得了廣大知識分子的敬佩和愛戴。他的崇高形象永遠是中國科技工作者的楷模。
中國近代橋梁事業的先驅
1933年3月,浙江省決定在錢塘江上興建大橋,以貫通浙江省鐵路、公路交通。浙江省建設廳長曾養甫、浙贛鐵路局長杜鎮遠和浙江公路局長陳體誠一致推舉茅以升擔此重任。消息傳來,他非常興奮。盡管面臨籌款能否成功,面臨能否打破當時大一些的橋梁都是「洋人」修建的局面,能否擊敗「洋人」的競爭,以及在險惡大江上造橋能否勝任等尖銳復雜的問題,他還是鼓起勇氣,知難而上,開始了對錢塘江大橋從籌辦、設計、建造、炸毀、直到修復的領導工作。
茅以升當時在北洋大學任教。他兩下杭州調查研究錢塘江建橋的可行性。錢塘江上水、風、土都不比尋常。上游山洪暴發時,水流湍急,下游怒潮倒灌時,波濤險惡,如果上下同時並發,或遇到台風,江水翻騰激盪,勢不可擋。江底流沙深達40米以上,受水流沖刷,變遷莫測,突然刷深的最大變化可達10米以上。茅以升仔細研究分析了錢塘江的水文、氣象和地質資料,經過調查考慮之後,結論是雖然難度極大,但「在有適當的人力、物力條件下,從科學方面看,錢塘江造橋是可以成功的」。他以無比的勇氣和信心,要在錢塘江上施展抱負,為國爭光。
茅以升白手起家,就任「錢塘江橋工委員會」主任委員,開始籌建工作,擬成建橋計劃書。翌年,浙江省政府成立「錢塘江橋工程處」,茅以升任處長,他邀請羅英任總工程師,延聘了4位工程師,吸收了29位剛從大學工科畢業不久的青年,組成了橋工處的技術隊伍。
在此以前,浙江省交通廳已清鐵道部顧問美國橋梁專家華德爾提出錢塘江橋工程設計方案。經研究認為,華德爾方案全橋長1872米,正橋29孔,公鐵兩線路平列,孔徑小,墩子多,水上工程量太大,不適合江水與河床地質條件,需758萬元(銀元),造價太高。茅以升獨立思考,自行設計出6個方案進行比較。在評選工程設計方案時,茅以升的設計方案以其經濟合理性一舉奪標。
中選方案橋址選在閘口六和塔旁。其優點是地質較好;江面較窄,再經堤岸整治,約束江流,使江面寬度縮為1000米;主流穩定,建橋50多年來,通航孔道不變。大橋全長1453米,正橋長1072米,由16孔跨度為65.84米簡支鋼桁梁組成,鋼梁選用鉻銅合金鋼,強度高,重量輕,抗銹蝕。北岸引橋3孔,南岸引橋1孔,都是用50米的鋼拱梁和鋼筋混凝土框架及平台組成。全橋方圓配合,色調稠和,主次分明,渾然一體。全橋設計方案明顯優於華德爾方案的特點有:全橋長度減少;鋼梁自重減輕;採用雙層結構,橋墩長度減去約一半;墩距加大到67米,減少橋墩數量,水下工程量銳減,從而工期縮短,工程造價大幅度下降;採用等跨度梁,遭破壞時便於修復。全橋造價(決算)僅531.64萬元(法幣)。
在施工上,採取了因地制宜結合實際的措施,如利用錢塘江的水來克服錢塘江的流沙,利用潮汐漲落浮運架梁等。在施工組織上,採用了「上下並進,一氣呵成」的新辦法,有效地組織五家承包公司,基礎、橋墩、鋼梁等工程同時進行,只要兩個相鄰墩子完工,即可架梁,從而保證了在困難叢生的情況下,工程得以提前完成。
在施工中他克服困難,不斷改進施工技術與創新,例如,沉箱下水浮運問題,在修建船塢、滑道失敗後,成功地採用了水平軌道運輸;沉箱浮運就位後,因洪水猛漲、潮水激盪,多次發生錨走繩斷,沖走沉箱事故,後改用10噸混凝土大錨、並用高壓射水將重錨埋入泥沙,才使沉箱得以定位;為使長30米的木樁樁頂入土10—15米而設計專用送樁;採用獨特的射水打樁法,使原來每24小時打樁1—2根,增加到20根以上;在墩位處沉放柴排和石籠,防止沉箱移動和傾斜;此外,還設計製造了不少特殊工具與設備,如特製打樁船、送樁、沉箱起吊設備,鋼梁浮運專用托架等。
1937年抗日戰爭開始,大橋處於關系國家安危的戰略地位,茅以升決定組織趕工,他幾乎每天都下到橋基氣壓沉箱內,與員工研究措施。經全體員工努力奮戰,於9月26日通了火車,宣告大橋建成。從1935年4月6日動工起,歷時不到兩年半。不幸的是,戰局惡化,於同年12月23日茅以升不得不揮淚親自參與將橋炸毀。直至1953年茅以升親臨主持大橋修復工程,才使其得到新生。
中華人民共和國建立40多年來,這座大橋始終是南北交通的樞紐,擔負著繁重的運輸任務,為祖國建設事業作出巨大貢獻。茅以升始終關心大橋的運營、養護、維修情況,並於1984年視察運行近50年的大橋後,就另建第二座錢塘江橋向中央提出可行性建議。
中國鐵路橋梁史這樣評價錢塘江橋:「20世紀30年代,在自然條件比較復雜的錢塘江上,以當時尚不發達的施工技術,用不到3年時間,由我國工程師自行設計並監造,建成了一座基礎深達47.8米的雙層公鐵兩用橋,這是舊中國鐵路橋梁建設史上的一項重大成就,也是中國鐵路橋梁史上的一個里程碑。」
培養造就了一批橋梁工程科技人才
茅以升在修建錢塘江橋時已下決心,要使已組成的橋梁技術班子,在錢塘江橋建設中得到鍛煉,成長壯大,讓他們在祖國的江河上修建各式各樣的大橋。為此,他把錢塘江大橋工地辦成了訓練培養橋梁技術人才的學校。為了給國家培養更多未來的建橋隊伍,在大橋施工期間,每年暑假前還致函國內各工科院校,請他們選派三年級大學生80人來工地參觀實習兩個月,每天上課12小時,其餘時間分派至各工點實習。橋工處不僅供應食宿,熱情接待,還指定專人講解、輔導。茅以升本人也在百忙中抽時間為他們講課。這一創舉,受到各大學的熱烈歡迎。
錢塘江橋工處在完成本身任務之處,為了鍛煉隊伍,還接受一些其他橋的設計任務,如廣州「六二三」橋;福建省峽兜烏龍江橋的測量鑽探、初步設計;1936年,為籌建武漢長江大橋,進行了鑽探和橋址比較工作,並作出了建橋計劃書。抗日戰爭勝利後,又提出「武漢大橋計劃草案」。這些工作,雖因經費無著落而無結果,但鍛煉了人才,為以後的建橋者提供了有益的資料。
1941年唐山交大恢復正常教學以後,他又一次虛席讓賢,自己去開拓新的工作領域,就任交通部橋梁設計工程處處長,開始謀劃抗戰勝利後修復鐵路、修建橋梁等工作。抗日戰爭時期,生活艱苦,很多有志造橋的工程技術人員,謀生無路。他籌建了橋梁公司,把這些技術人員和原錢塘江橋工處的部分員工,集中到橋梁公司,當時,雖然沒有橋梁設計施工工程,就組織他們學習,研究橋梁的設計和施工,布置橋梁標准設計系列,並搜集參考資料,為武漢長江大橋、上海越江工程及修復遭破壞橋梁等工程准備方案。1946年,茅以升代表上海「越江工程委員會」提出了《上海市越江工程研究報告》,接著又承擔了部分橋梁修復工程,其中包括承辦錢塘江橋正式修復的設計與施工。盡管這些工作無利可圖,卻培養了掌握新技術的人才,對祖國的建設有十分重大的戰略意義。
茅以升不顧責難,派人經營商業,以其收入作為這批職員的生活費用。1944年,橋梁公司經濟十分困難瀕於倒閉,茅以升籌劃未來,從培養人才著眼,還毅然送大量人員去美國實習。對出國人員的家屬,照支工資,直到回國。這批留美人員各有專攻,收獲很大,歸國後,大都成為祖國大型橋梁建設的前驅和骨幹,在祖國建設中發揮了重要作用。
致力於工科教育,倡導教育革命精心培育科技人才
1920年起,前後約30餘年,茅以升在教育戰線上,傾注了不少心血。他曾出任東南大學、河海工程專門學校、北洋大學、唐山工學院等多座大學校長,立基創業,功績顯著,是知名的教授和傑出的教育家。
茅以升在各校任職期間,對校務管理、學校體制、課程設置、教學設備、科學研究、學術活動、教學作風、學生工作和校園管理等,都親自過問,並作了重大改進。
他在教學工作中,治學嚴謹,實事求是,素以認真、嚴格、誨人不倦著稱。授課時講求概念清楚,邏輯嚴密,注意深入淺出,根據學生的知識水平,用事例解釋理論概念,力求講清每一理論原則的實踐意義,使學生透徹領悟,融會貫通。課外與學生交流,盡心輔導,並徵求意見,以改進教學。
他不斷研究和改進教學方法。他認為教師的責任不僅是授業,更重要的是培養學生自力學習、自力研究的習慣和能力。他反對把學生當作「受體」的灌注式教學,實行啟發式教學,使學生成為「主體」。他以自己的治學經驗「博聞強記,多思多問,取法乎上,持之以恆」要求學生。他獨特的教學方法是通過「考先生來考學生」。每次上課的前十分鍾,先指定一名學生,讓他就前次學習課程提出一個疑難問題,從學生所提問題的深淺,可知他對課程是否作過深入的鑽研和探討及領會程度。問題提得好,或教師都不能當堂解答的提問者,給滿分。如提不出問題,則由另一學生提問,前一學生作答。此法推行後,學生由被動學習變主動學習,學習思想極為活躍,學業大進,深受學生歡迎。同時,學生所提問題,能使教師受到啟發,起到教學相長的作用。著名教育家陶行知先生曾親自帶領教育科學生來聽茅以升的課,對他的教學方法評價很高,認為「這的確是個嶄新的教學上的革命,是開創了我國教育的一個先例,值得推廣」。
茅以升認為舊教育的弊病是理論與實際脫節,通才與專才脫節,科學與生產脫節,片面追求理論教育的「質」,嚴重忽視培養人才的「量」。他於1926年在上海交大30周年紀念刊和《工程》雜志上發表《工程教育之研究》的論文,批判理論脫離實際的歐美教育制度,呼籲建立適合我國現狀的教育制度。主張「先授工程科目,次及理論科學,將現行程序完全倒置」。並且從學制、招生、課程、考核、教授、實習、服務等方面,提出大破大立的改革方案。中華人民共和國成立後,他認為為新社會培育人才,更應進行教育革命。1949—1950年,他撰寫專論《教育的解放》、《習而學的工程教育》等,強調按照人的認識規律,由感性知識入手,進而傳授理性知識,先讓學生「知其然」,而後逐漸達到「知其所以然」,從而把理論與實際、科學與生產、讀書與勞動、學校與現場緊密結合起來。1962年,他將自己的教育思想系統整理寫成《建設一個為社會主義服務的教育制度》,在全國人大常委會小組會上發言,受到周總理高度評價。
此外,他還強調要努力提高全民族的文化和科技水平,投身科普工作,抓業余教育和科技人員的繼續教育。他重視教育、重視培養人才,幾十年如一日,鍥而不舍,嘔心瀝血,直至生命的最後一刻。
中國土力學的開拓者
30年代,國際上對土力學的研究還剛剛開始。茅以升在錢塘江大橋施工中遇到樁打不下和沉井下沉發生歪斜等現象,經過對錢塘江流沙的研究,他感到土力學是當前迫切需要研究的課題,立即開始刻苦鑽研,很快掌握了這門新興學科。他對庫倫土壓力經典理論中所存在的問題有獨到的見解,經常與國際土力學及基礎工程學會的創始人太沙基教授通信討論研究。1938-1941年間,他在唐山工學院開課講授,是我國第一個講授土力學課的人。同時向全校師生作「Stresses on Retaining Wall」等學術報告。1940年,與其兄、弟捐款,請中國工程師學會設「石渠獎金」,專獎研究土力學的優秀會員。1948年,在上海發起「中國土力學及基礎工程學會」。中華人民共和國建立後,基本建設工作全面鋪開,面臨許多復雜的地基基礎問題,急需土力學與基礎工程方面的人才與技術,這時,茅以升認為應盡一切努力普及並提高土力學知識,他於1952年在中國土木工程學會組織成立了土力學小組,舉辦土力學學術交流和普及講座。在他的倡儀下,這種土力學學術活動逐漸傳播到天津、上海、南京各地。1957年,茅以升主持成立了全國土力學及基礎工程學術委員會,並成為國際土協的團體會員。同年,他代表我國土力學學會參加了在倫敦舉行的第四屆國際土力學及基礎工程學術會議,為我國土力學界在國際上取得了應有的地位。幾十年來,我國土力學與基礎工程科學技術已有顯著的提高與發展,這一切與茅以升的長期領導和關懷是分不開的,他對我國這一科學技術的開拓、發展有著不可磨滅的功績。
鐵道科學研究院的奠基人鐵道科技事業的開拓者
茅以升擔任鐵道科學研究院院長工作,長達32年之久。1950年,他被任命為鐵道技術研究所(後改為研究院)所長時,全所只有60人,4個研究組,只能從事一些試驗工作。他不計較單位大小,職位高低,他考慮的是,要發展鐵路運輸事業,必須發展鐵道科學技術,鐵道科學是一門內容極其復雜而理論又比較高深的綜合性的「技術科學」,這是一個需要開拓和發展的領域。他一方面親自主持院務工作,另一方面以研究院為基地,研究科學管理、科研方針,中國鐵路建設與鐵路科研的關系,進一步發展他的教育、生產、科研相結合的思想。這一期間,他結合在科研管理上遇到的問題,先後發表了20多篇論文和文章,如《科學研究的組織和體制問題》、《我國鐵路科學研究的遠景》等,闡述了科學與生產之間的關系,基礎科學、技術科學(應用科學)、生產技術之間的關系。他認為「在基礎科學與生產專業之間,技術科學是橋梁」,產業部門的研究機構的任務是使技術經驗理論化,學科理論實用化。「生產技術是技術科學的實踐,實驗技術則是基礎科學與技術科學的實踐。對生產而言,實驗技術是生產技術的前導,有時生產技術亦有實驗技術的性質,這就是『中間工廠』中的生產」,指出生產技術需要綜合的技術科學中學科的綜合理論。
首先,他肯定了鐵道科學研究院主要從事技術科學研究,他明確提出:「鐵道科研工作當然應該為鐵道運輸服務,也就是在提高鐵路運輸效率的要求上,負有解決技術問題的主要責任」。他針對鐵路專業技術綜合性的特點,強調鐵道科學研究院也要辦成鐵路專業齊全的綜合性研究機構。
茅以升的辦院思想,始終貫穿著理論結合實際,科研為生產服務這一條紅線。他參加主持制訂的1956、1963、1977年鐵道科學研究工作遠景規劃,都是「針對運輸生產建設的技術關鍵,選定鐵路發展中的重大、綜合、長遠、理論方面的課題,引進、消化國外先進技術,解決實現鐵路現代化的各種科學技術問題。」
1956年編制鐵道科技發展規劃時,他站在全路科技發展的高度,強調要把鐵道系統中的全部科學力量組成全國性的分門分類大小成套的科學工作網,把鐵道科學研究院作為整個鐵道科研力量,全國科研工作網的一個組成部分和核心來考慮。
他主張「生產中來,生產中去,科學為生產服務」,科研立題要結合運輸生產需要,而且強調要盡快把科研成果應用到生產上去,要求「加強發展研究,安排好中間試驗,及時組織科研成果的審查、鑒定和推廣、形成運輸生產力」。他主張對課題進行經濟核算,認為只有通過經濟核算,才能體現出科研工作投入少、產出高的特點,進一步明確科技在國民經濟發展中的重要作用。
早在60年代初,他就面對科技迅速發展這個現實情況,強調職工繼續教育和研究生培養的重要性。組織各種專業訓練班,建立大學生進院摸底考試制度和導師制度,對他們進行有針對性的補課和培養。先後在院內成立了紅專大學、科技學院和教育中心(研究生部)。鐵道科學研究院是國務院批準的首批具有碩士、博士學位授予權的單位。茅以升80歲高齡還親自招收研究生。
茅以升歷任鐵道科學研究院歷屆學術委員會主任,離職後,還兼任院學術委員會名譽主任。他提倡學術民主,主張學術爭鳴。
鐵道科學研究院在茅以升的領導下,經過全院職工的努力,到1980年,全院職工已達3532人,其中科技人員1827人;全院設有10個研究所,1個實驗工廠,1個環形鐵道試驗段;30多年來共取得1800多項研究成果,其中約60%在鐵路運輸生產建設中發揮了作用。鐵道科學研究院現已建成為具有相當規模的鐵道科技研究試驗中心
G. 橋的發展史
我國的橋梁,大致經歷了四個發展階段。
第一階段以西周、春秋為主,包括此前的歷史時代,這是古代橋梁的創始時期。此時的橋梁除原始的獨木橋和汀步橋外,主要有梁橋和浮橋兩種形式。
當時由於生產力水平落後,多數只能建在地勢平坦,河身不寬、水流平緩的地段,橋梁也只能是寫木樑式小橋,技術問題較易解決。而在水面較寬、水流較急的河道上,則多採用浮橋。
第二階段以秦、漢為主,包括戰國和三國,是古代橋梁的創建發展時期。秦漢是我國建築史上一個璀璨奪目的發展階段,這時不僅發明了人造建築材料的磚,而且還創造了以磚石結構體系為主題的拱券結構,從而為後來拱橋的出現創造了先決條件。
戰國時鐵器的出現,也促進了建築方面對石料的多方面利用,從而使橋梁在原木構梁橋的基礎上,增添了石柱、石樑、石橋面等新構件。不僅如此,它的重大意義,還在於由此而使石拱橋應運而生。
石拱橋的創建,在中國古代建橋史上無論是實用方面,還是經濟、美觀方面都起到了劃時代的作用。石樑石拱橋的大發展,不僅減少了維修費用、延長了橋的使用時間,還提高了結構理論和施工技術的科學水平。
因此,秦漢建築石料的使用和拱券技術的出現,實際上是橋梁建築史上的一次重大革命。故從一些文獻和考古資料來看,約莫在東漢時,梁橋、浮橋、索橋和拱橋這四大基本橋型已全部形成。
第三階段是以唐宋為主,兩晉、南北朝和隋、五代為輔的時期,這是古代橋梁發展的鼎盛時期。隋唐國力較之秦漢更為強盛,唐宋兩代又取得了較長時間的安定統一,工商業、運輸交通業以及科學技術水平等十分發達,是當時世界上最先進的國家。
東晉以後,由於大量漢人貴族官宦南遷,經濟中心自黃河流域移往長江流域,使東南水網地區的經濟得到大發展,經濟和技術的大發展,又反過來刺激橋梁的大發展。
因此,這時創造出許多舉世矚目的橋梁,如隋代石匠李春首創的敞肩式石拱橋--趙州橋,北宋廢卒發明的疊梁式木拱橋--虹橋,北宋創建的用筏形基礎、植蠣固墩的泉州萬安橋,南宋的石樑橋與開合式浮橋相結合的廣東潮州的湘子橋等。
這些橋在世界橋梁史上都享有盛譽,尤其是趙州橋,類似的橋在世界別的國家中,晚了七個世紀方才出現。縱觀中國橋梁史,幾乎所有的重大發明和成就,以及能爭世界第一的橋梁,都是此時創建的。
第四階段為元、明、清三朝,這是橋梁發展的飽和期,幾乎沒有什麼大的創造和技術突破。這時的主要成就是對一些古橋進行了修繕和改造,並留下了許多修建橋梁的施工說明文獻,為後人提供了大量文字資料。
此外,也建造完成了一些像明代江西南城的萬年橋、貴州的盤江橋等艱巨工程。同時,在川滇地區興建了不少索橋,索橋建造技術也有所提高。 到清末,即1881年,隨著我國第一條鐵路的通車,迎來了我國橋梁史上的又一次技術大革命。
(7)全橋誰發明擴展閱讀:
歷史發展
橋梁是道路的組成部分。從工程技術的角度來看,橋梁發展可分為古代、近代和現代三個時期。
人類在原始時代,跨越水道和峽谷,是利用自然倒下來的樹木,自然形成的石樑或石拱,溪澗突出的石塊,谷岸生長的藤蘿等。人類有目的地伐木為橋或堆石、架石為橋始於何時,已難以考證。古巴比倫王國在公元前1800年(公元前19世紀)就建造了多跨的木橋。
據史料記載,中國在周代(公元前11世紀~前256年)已建有梁橋和木浮橋,如公元前1134年左右,西周在渭水架有浮橋。,橋長達183米。古羅馬在公元前621年建造了跨越台伯河的木橋,在公元前 481年架起了跨越赫勒斯旁海峽的浮船橋。
古代美索不達米亞地區,在公元前 4世紀時建起挑出石拱橋(拱腹為台階式)。
古代橋梁在17世紀以前,一般是用木、石材料建造的,並按建橋材料把橋分為石橋和木橋。
石橋的主要形式是石拱橋。據考證,中國在東漢時期(公元25~220年)就出現石拱橋,如出土的東漢畫像磚,刻有拱橋圖形。
趙州橋(又名安濟橋),建於公元605~617年,凈跨徑為37米,首創在主拱圈上加小腹拱的空腹式(敞肩式)拱。中國古代石拱橋拱圈和墩一般都比較薄,比較輕巧,如建於公元816~819年的寶帶橋,全長317米,薄墩扁拱,結構精巧。
羅馬時代,歐洲建造拱橋較多,早在公元前200~公元200年間就在羅馬台伯河建造了8座石拱橋,其中建於公元前62年的法布里西奧石拱橋,橋有2孔,各孔跨徑為24.4米。
公元98年西班牙建造了阿爾橋,高達52米。此外,出現了許多石拱水道橋,如現存於法國的加爾德引水橋,建於公元前1世紀,橋分為3層,最下層為7孔,跨徑為16~24米。羅馬時代拱橋多為半圓拱,跨徑小於25米,墩很寬,約為拱跨的三分之一。
羅馬帝國滅亡後數百年,歐洲橋梁建築進展不大。11世紀以後,尖拱技術由中東和埃及傳到歐洲,歐洲開始出現尖拱橋,如法國在公元1178~1188年建成的阿維尼翁橋,為20孔跨徑達34米尖拱橋。英國在公元1176~1209年建成的泰晤士河橋為19孔跨徑約 7米尖拱橋。
西班牙在13世紀建了不少拱橋,如托萊多的聖瑪丁橋。拱橋除圓拱、割圓拱外,還有橢圓拱和坦拱。公元1542~1632年法國建造的皮埃爾橋為七孔不等跨橢圓拱,最大跨徑約32米。當時橢圓拱曾盛行一時。
1567~1569在佛羅倫薩的聖特里尼塔建了三跨坦拱橋,其矢高同跨度比為1∶7。11~17世紀建造的橋,有的在橋面兩側設商店,如義大利威尼斯的里亞爾托橋。
石樑橋是石橋的又一形式。中國陝西省西安附近的灞橋原為石樑橋,建於漢代,距今已有2000多年。公元11~12世紀南宋泉州地區先後建造了幾十座較大型石樑橋,其中有洛陽橋、安平橋。安平橋(五里橋)原長2500米,362孔,現長2070米,332孔。英國達特穆爾現存的石板橋,有的已有2000多年。
木橋早期木橋多為梁橋,如秦代在渭水上建的渭橋,即為多跨梁式橋。木樑橋跨徑不大,伸臂木橋可以加大跨徑。中國 3世紀在甘肅安西與新疆吐魯番交界處建有伸臂木橋,「長一百五十步」。公元405~418年在甘肅臨夏附近河寬達40丈處建懸臂木橋,橋高達50丈。
八字撐木橋和拱式撐架木橋亦可以加大跨徑。16世紀義大利的巴薩諾橋為八字撐木橋。
木拱橋出現較早,公元104年在匈牙利多瑙河建成的特拉楊木拱橋,共有21孔,每孔跨徑為36米。中國在河南開封修建的虹橋,凈跨約為20米,亦為木拱橋,建於公元1032年。日本在岩國錦川河修建的錦帶橋為五孔木拱橋,建於公元300年左右,是中國僧戴曼公獨立禪師幫助修建的。
中國西南地區有用竹篾纜造的竹索橋。著名的竹索橋是四川灌縣珠浦橋,橋為8孔,最大跨徑約60米,總長330餘米,建於宋代以前。
古代橋梁基礎,在羅馬時代開始採用圍堰法施工,即打木板樁成圍堰,抽水後在其中修築橋梁基礎和橋墩。1209年建成的英國泰晤士河拱橋,其基礎就是用圍堰法修築,但是,那時只能用人工打樁和抽水,基礎較淺。中國11世紀初,著名的洛陽橋在橋址江中先遍拋石塊,其上養殖牡蠣二三年後膠固而成筏形基礎,是一個創舉。
參考資料來源:網路-橋梁
H. 三階魔方橋式解法是誰發明的
法國的Roux,因此橋式解法也叫Roux法。
I. 橋式整流電路誰發明的
在1896 由Polish波蘭 electrotechnician電氣技術員 Karol Pollak發明 ,在同一時間德國物理學家Leo Graetz亦研究同一樣東西,所以橋式整流也叫Graetz橋或Graetz電路。
J. 誰有關於"橋"的資料
1.橋的名稱的由來
(1).五亭橋 位於楊州瘦西湖內。橋基為12條青石砌成大小不同的橋墩;橋身為拱卷形,由3種不同的卷洞聯合,共15孔,孔孔相通,亭亭之間的廊相連。
(2).十字橋 位於山西太原市晉祠內。橋梁為十字形。全橋由34根鐵青八角石支撐,柱頂有柏木斗拱與縱、橫梁連接,上鋪十字橋面。
(3).鐵索橋(瀘定橋) 位於四川瀘定縣的大渡河上。全長136米,寬3米,由13根碗口粗的鐵鏈系在兩岸的懸崖峭壁上。其中9根並排著的鐵鏈上面鋪有木板,就是橋面,另外各2根在橋面兩側,就是扶手。每根鐵鏈重約2000千克。
(4).五音橋 位於河北東陵順治帝孝陵神道上。橋面兩側裝有方解石欄板126塊,敲擊能發出奇妙的聲音。
(5).玉帶橋 位於北京頤和園。用白石建成,拱圈為蛋尖形,橋面呈雙向反彎曲。橋身用漢白玉雕砌,兩側雕刻精美的白色欄板和望柱。有「海上仙島」美稱。
2.有關橋的詩歌:
(1). 驛外斷橋邊,寂寞開無主——陸游《詠梅》
(2).枯藤老樹昏鴉,小橋流水人家,古道西風瘦馬——馬致遠《天凈沙•秋思》
(3).天下風光數會稽,靈汜橋前百里鏡——元稹《寄樂天》
(4).柳疏橋盡見,水落路全通——陸游《柳橋秋夕》
(5).靈汜橋邊多感傷,分明湖派繞回塘——李紳《靈汜橋》
對聯:
(1).一線橋光通越水,半帆寒影帶吳歌; 春入船唇流水綠,人歸渡口夕陽紅。
(2).一泓月色含規影;兩岸書聲接榜歌。
(3).「一門鼎盛,二姓同村,三代展鴻圖,四海揚名,五指峰巒鍾沛國」;
「六朵荊花,七行樓屋,八方齊慶賀,九如獻壽,十分聲價壯橋溪!」
(4).淑氣風光架嶺送登彼岸,洞天雲漢橫梁穩步長堤。
(5).暴雨驟傾萬斛珍珠浮水面;長虹多掛一條金帶束天腰。
俗語:
(1).橋頭上跑馬------走投無路
(2).橋是橋,路是路------一清二楚
(3).橋孔里插扁擔-------擔當不起
(4).船到橋頭自然直...
(5).你走你的獨木橋,我走我的陽關道.
(6)我走過的橋比你走過的路還要多
(7).多一個朋友多一條路,結一個仇人拆一座橋。
謎語:
(1).門前斷橋余殘雪(打一字)--霖
(2)駝背公公,力大無窮,愛馱什麼?車水馬龍。(謎底:橋)
(3).地下的彩虹-橋