青少年VEX IQ机器人实训课程(初级)
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第2课 桁架桥

学习目标

(1)认识中国两条最长河流——长江、黄河。

(2)认识什么是桁架桥。

(3)了解运用三角形搭建出来的桁架桥有什么特点。

(4)能够自己搭建一个作品,并能介绍给小伙伴作品的特点。

阅读与探索

说到桥,我们先来认识一下中国两大河流—长江和黄河,如图1.2-1和图1.2-2所示。

图1.2-1 长江

图1.2-2 黄河

小知识

  •  长江:全长六千三百公里,是中国以及亚洲第一长河。
  •  黄河:仅次于长江,是中国第二大河。而且是世界上含沙量最多的河流,河水为黄色。

观察与思考

同学们都知道在需要过河的时候,只要搭建一座桥人们就可以从桥上渡河了。同学们知道不同结构的桥有哪些种类吗?下面我们一起来认识一下吧!

  •  拱桥:拱桥在中国历史悠久,是集实用与美观于一体的桥型,如图1.2-3所示的便是中国第一座石拱桥,也是当今世界上保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥——赵州桥。赵州桥开创了中国桥梁建造的崭新局面,在漫长的岁月中,虽然经过无数次洪水冲击、风吹雨打、冰雪风霜的侵蚀和8次地震的考验,依旧安然无恙。

图1.2-3 赵州桥

  •  悬索桥(吊桥):悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁,由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索,它主要承受拉力,一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢缆等)制作。如图1.2-4所示的日本明石海峡大桥便是目前世界上跨距最大的悬索桥。

图1.2-4 明石海峡大桥

  •  斜拉桥:斜拉桥是将主梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥,主要由索塔、主梁、斜拉索组成。斜拉索的水平力由梁承受,梁除了支承在墩台上外,还支承在由塔柱引出的斜拉索上,如图1.2-5所示。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。

图1.2-5 斜拉桥的结构

  •  梁式桥:梁式桥是我国最早出现的桥型,以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁,如图1.2-6所示。主梁可以是实腹梁或者是桁架梁(空腹梁),实腹梁外形简单,制作、安装、维修都较方便,因此广泛用于中、 小跨径桥梁。

图1.2-6 梁式桥

  •  桁架桥:桁架桥指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。桁架桥一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。如图1.2-7所示的南京长江大桥就属于一种桁架桥类型。

图1.2-7 南京长江大桥

这一课就来介绍用VEX材料搭建一座桁架桥,观察图1.2-7中南京长江大桥的结构,回忆我们第1课中讲的形状,同学们发现桁架桥都有什么特点?

南京长江大桥就属于一种桁架桥类型。桁架桥一般都是由桁架作为重要的桥梁,桁架就是由杆搭建成三角形的结构,如图1.2-8所示。

图1.2-8 桁架桥模型

观察生活中的桁架桥,分析要制作一个桁架桥需要几部分组成呢?

设计与制作

根据观察之后的结果和记录,自动动手搭建一座桁架桥。思考:

  •  怎样搭建出稳定的三角形?
  •  怎样将三角形相互衔接成稳定的桁架桥?
  •  桁架桥用什么材料更合适?
材料准备
设计过程

使用所准备的材料,搭建出如图1.2-9和图1.2-10所示的简单桁架桥模型,观察所搭建的桁架桥是否符合真实桁架桥的结构?思考是否还能搭建出更棒的桁架桥。

图1.2-9 桁架桥正面

图1.2-10 桁架桥侧面

评估与测试

评估自己搭建的桁架桥是否稳定,承重能力怎么样呢?测试自己搭建的桥,根据测试情况,改进搭建自己的桁架桥,让它更稳定,实用。

结论与拓展

跟同学讨论,他们对搭建桁架桥有什么想法?你们之间的作品存在什么差异?然后尝试提出解决方案并用我们的VEX IQ套具来搭建验证和整改,让我们的作品结构更稳固,更优秀哦。