科學課堂|石拱橋千年不倒的奧秘

科學，聽起來高深莫測，其實它就在我們身邊。爲了讓更多讀者朋友體驗到科學的神奇與魅力，我們開設了“科學課堂”欄目，有專業的老師爲各位大小朋友準備了簡單好學的家庭科學實驗，讓我們一起動手學科學吧！

你知道中國石拱橋千年不倒的奧秘嗎？斜拉橋爲何有那麼多拉索？爲什麼橋建得越高，引橋就越長？爲什麼盤山路修得彎彎曲曲？爲什麼刀刃的夾角越小越鋒利？這些都跟力的分解有關。

拱橋是用拱作爲橋身主要承重結構的橋，拱橋主要承受軸向壓力，可用磚、石、混凝土等抗壓性能良好的材料建造。拱橋具有跨越能力較大、可節省鋼材和水泥、養護、維修費用少、外形美觀、構造較簡單，利於廣泛採用等特點。

趙州橋，位於河北省石家莊市趙縣城南洨河之上，因趙縣古稱趙州而得名。由隋朝匠師李春建造，是世界上現存年代久遠、跨度最大、保存最完整的單孔坦弧敞肩石拱橋，其建造工藝獨特，具有較高的科學研究價值，歷經千年風雨仍巋然無恙。

漫長歲月中，經過無數次洪水衝擊、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。這是因爲建築石拱橋的石塊截面接近梯形，依靠自身弧形拱式結構可將拱橋受到的豎直向下的壓力分解轉化爲與拱橋石塊間相互垂直的側面斜向壓力，並沿着拱形傳遞到兩側的橋基，再將力轉移到地面，因此石拱橋只要不受到側向力，結構可非常穩固。拱形結構能夠有效地緩解熱脹冷縮效應，建造材料可用抗壓強度高抗拉強度低的石塊或混凝土等。

下面，讓我們一起通過動手做實驗，來了解石拱橋的奧秘吧！

◎作者：黃才發

# 設計教師：黃才發 #

江西省贛州市尋烏縣尋烏中學物理教師，

“2019年最美科技工作者”榮譽稱號獲得者。

第二屆全國創新爭先獎章獲得者，

中國科協第十次代表大會委員。

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