桥梁为什么能够转移压力？
桥梁主要分为三类:梁式桥、拱式桥和悬 索桥。它们的本质区别在于单孔跨径的大 小。跨径的意思就是指，支持桥身的个事物之间的距离，它们有可能是柱、塔，也有可能 是峡谷内部。例如，现代梁式桥的跨径一般 小于或等于60米，而一座安全的现代拱式桥的跨径需要介于240〜300米之间。 悬索桥 对技术要求较高，跨径可长达2100米。是什么原因导致拱式桥的跨径可达梁式 桥的四倍以上，而悬索桥的跨径又远远大于 拱式桥。这是因为各种桥梁处理压力和张力 两种力的方法不同。压力就是挤压或缩短作用物的作用力。 张力就是延展或拉长作用物 的作用力。弹簧可以很好地解释压力和张 力。向下挤压或把从两端向中间挤压弹簧 ...全部
桥梁主要分为三类:梁式桥、拱式桥和悬 索桥。它们的本质区别在于单孔跨径的大 小。跨径的意思就是指，支持桥身的个事物之间的距离，它们有可能是柱、塔，也有可能 是峡谷内部。例如，现代梁式桥的跨径一般 小于或等于60米，而一座安全的现代拱式桥的跨径需要介于240〜300米之间。
悬索桥 对技术要求较高，跨径可长达2100米。是什么原因导致拱式桥的跨径可达梁式 桥的四倍以上，而悬索桥的跨径又远远大于 拱式桥。这是因为各种桥梁处理压力和张力 两种力的方法不同。压力就是挤压或缩短作用物的作用力。
张力就是延展或拉长作用物 的作用力。弹簧可以很好地解释压力和张 力。向下挤压或把从两端向中间挤压弹簧 时，弹簧就产生了压力。而向上拉伸或将弹 簧两端往外拉时，张力的作用就会使弹簧伸长。是桥梁就会同时受到压力和张力，要平 衡各种力的作用，防止桥梁变形或断裂就是 桥梁设计的目的。
当压力超出物体承受范 围，就会导致物体形变;当物体抵抗张力的能 力小于张力时，物体便很容易断裂。桥梁设 计的目标就是通过耗散或转移作用力来建造 桥梁。耗散作用力，说的是将力延伸到更大的区域内，以防止某一点受力过多。
把较弱 的受力区的力转移到较强的受力区。拱式桥 是力的耗散的绝佳代表，而悬索桥则完美体 现了力的转移。从根本上看，梁式桥是搭建在两个平行 桥墩上的刚性水平结构。桥的自重及桥上所 通过人或物的重要都压在桥墩上。
桥和桥身 上的物体的重量都会直接向下作用力。压力对梁式桥的桥面（或路面）表层会有挤压作 用。受到压力，桥面的表层就变短。而此压 力又导致桥的里层产生了张力。受到张力后，桥的钢梁下端变长。为了防止桥的形变 或断裂，必须分散桥面的压力。
我们可以知道，混凝土或钢筋梁常用于 过街天桥的梁式桥的承重梁。设计桥梁时， 尤其是高度，决定了梁的跨径。耗散张力的 程度会随着梁的高度而增加。想要造出高耸的梁，可以将一种格状结构加入梁中，这种结 构称为桁架。
梁的刚性经由辅助桁架得以提 高，很好地分散梁上的压力和张力。如果梁 受到压力，桁架就会起作用，帮助力的耗散。虽然增加桁架是不错的选择，但是梁式 桥跨径的延伸很有限。假如增加跨径，那么 桁架也需要变大，直到桥梁的重量超过桁架 所能承受的限度。
拱式桥呈半圆形，两侧有拱肋。压力顺着拱弧到拱肋往外延伸。拱一 般呈半圆形，能使拱肋承受桥面的重力，即进 行压力的耗散。拱的半圆形及其往外分散压 力抵消了很多拱下端承受的张力。但是，拱的自然弧度增加，拱下端产生的张力也增大。
就像梁式桥，拱形的长处最后还是敌不过有 限的尺寸。悬索桥有缆索（绳或链）连接桥的两边， 而桥面被悬挂在缆索上。而现代悬索桥的缆 索与桥两侧的高塔相连，也即桥面的大多压 力被分散到两边的高塔。
桥面及其交通流量产生向下作用的压力，因为桥面是悬挂着的， 压力沿着缆索被转移到高塔，高塔又将压力 耗散且导入到地下。一些缆索架设在两个锚固上，可以耗散 桥的张力。因为受到桥和桥面物体的重量压 力，维系桥两侧锚固的缆索伸长。
张力作用 于锚固，但是锚固深入地基，和高塔一样张力在这里得到完全的耗散。依靠缆索支撑外， 一般还会在桥面下加入一个桁架。桁架起着 固定桥面，减小桥面摇晃的作用。排除压力和张力，一些其他的作用力也必须在设计时计算在内。
桥梁建造的地点或 桥梁的设计都会产生不同影响的作用力。物 体转动或扭动时就产生了扭力。拱天然的形状和梁式桥增加的桁架结构都可以消除扭力 对这些桥梁的破坏性影响。因为悬索桥的独 特构造，扭力对这种桥的影响较大，尤其是大 风天气时影响更大。
要解决这个问题就要在设计上有所突破，尤其是桁架结构。相同时间里外力引起的振动与物体本身 振动次数一样就形成共振。共振可能导致桥 梁断裂，因此在设计桥梁时需要特别注意。 桥的每个部分都会受到共振产生的振动影响。
要想降低共振带来的风险，可以在桥上 安装减震器，从而干扰共振波传递。不管振 动的时长或是起源，受减震器干扰的共振波 其传播都会被阻断。减震器的原理是惯性。只要桥面是实心的，共振波就能传到桥梁的每个部分。
不过， 假如将桥面分成几部分，并且桥板依次叠加， 共振波的传递就会变得困难。振动需要通过 桥板在桥面的不同部分之间传播，因为桥板叠加，所以会有阻力阻碍其传播。当摩擦力 很大时，就会使共振波频率变化，从而停止波 的传播。
频率变化后会产生其他两种波，但 这些波不会引起破坏桥梁的共振。自然界，特别是天气的影响，都使桥梁的 设计面临巨大的挑战。雨、雪和风都可能导 致桥梁的断裂，要是桥梁同时受到它们侵袭， 挑战会很艰巨。
桥梁设计人员要在教训中成长，逐步提升自己。建桥材料更是从木头转 换到铁，然后又换成了钢。只有不断吸取经 验才能找到新材料、发明新工艺。但是，应对 气候灾害仍然是桥梁设计中的难题。收起
