Исследовательская работа "Мосты"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №30

г. ЮЖНО-САХАЛИНСКА

«МОСТЫ»

                                                                                 Работу выполнила

                                                                                      ученица 3 «А» класса

                                                                               МБОУ СОШ №30

                                                                              Волянская Дарья

                                                                                       Руководитель проекта:

                                                                          Никитина М.П.

- 2015 –

ВЕДЕНИЕ

           Ученые спорят, с чего начинается любая цивилизация? Есть мнения, что с дорог, а там где они есть, рано или поздно появляются мосты.

       Мосты!? Как невозможно сосчитать звезды на небе, так и еще некому не удавалось определить сколько мостов было построено на земном шаре. Их многообразию и неповторимости можно только удивиться. Хотя на поверху оказывается что типов мостов не так уж и много. Это – БАЛОЧНЫЙ, АРОЧНЫЕ, ВИСЯЧИЕ и ВАНТОВЫЕ. Но соединяя разные элементы, применяя различные материалы и добиваясь в одном случаи больше утилитарности, а в другом подчеркнутого изящества, человек смел придать мостам образ одного из самых красивых и романтичных инженерных сооружений. Мосты украшают города и могут даже быть символом.

Цель исследования: Выяснить, какой  мост можно построить  чтобы соединить  о. Сахалин и материк.

Задачи исследования:

1. Ознакомиться с видами мостов.

2. Дать характеристику каждому виду.

3. Выяснить какой вид мостов самый прочный.

4. Выяснить какой вид моста можно построить чтобы соединить о.Сахалин и материк.

Гипотеза исследования: Если ширина пролива между материком и о.Сахалин составляет 7 км , то можно ли построить через него балочный мост?

Объект исследования:

– БАЛОЧНЫЙ МОСТ;

– АРОЧНЫЙ МОСТ;

– ВИСЯЧИЙ МОСТ;

– ВАНТОВЫЙ МОСТ.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ – БАЛОЧНЫЙ МОСТ

        Самый первый, древний, простой и распространенный тип мостов – БАЛОЧНЫЙ. Он состоит из пролетного строения, опорных частей, опоры и фундамента. Пролетное строение или пролет, это и есть та самая балка, которая дала название всей системе подобных мостов. Прямоугольный брус лежащий на 2-х и более опор. Балка всегда прямая, работает она на изгиб. Человек придумал 2 системы этих мостов – разрезная и неразрезная. Разрезная система – это три разрезные балки  упирающиеся на две опоры. Неразрезная система, когда одна балка перекрывает несколько пролетов весь мост целиком. У этих систем есть плюсы и минусы. Но большой минус этих систем – расстояние между опорами нельзя сделать слишком большим. Балка будет прогибаться под собственным весом и может просто рухнуть. В этих мостах самая простая конструкция и дешевая. Поэтому их построено больше всего в мире.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ – АРОЧНЫЙ МОСТ

          АРОЧНЫЕ МОСТЫ с анг. – ПРОСВЕРЛИВАМАЯ ДВЕРЬ. - это их природный аналог. Они отличаются тем, что представляют собой изогнутый брус, он как бы повторяет ту линию, которая возникает в балке при действии сгибающего момента. Арочный мост работает на сжатие, а не на изгиб, как балочный. Он держится, что называется за счет собственного веса. Поэтому такая конструкция построена из крепкого материала, не работающего на растяжение, из камня или бетона. Эти мосты самые прочные и меньше всего подвержены деформации. Они бывают небольшими пешеходными, а как правило все транспортные арочные мосты можно разделить: с проездом по низу; по середине; поверху.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ – ВИСЯЧИЙ МОСТ

         ВИСЯЧИЕ МОСТЫ – это ВЕНЕЦ ИНЖЕНЕРНОЙ МЫСЛИ. Все самые дорогие мосты и мосты с самой большой длиной пролета – это Висячие мосты. В них используют очень прочный материал. Несущая конструкция Висячего моста - гибкая нить. Она сможет быть в виде - троса, цепей, канатов, кабелей. Она работает только на растяжение, и в ней может быть использована высокопрочная сталь или современный материал - углеродное волокно. Нить крепится к фундаменту на земле, пропускается через пилоны, и уже к ней опять же с помощью канатов или тросов подвешивают проезжую часть. Висячие мосты одновременно очень гибкие и прочные позволяют перекрывать самые большие пролеты, поэтому их строят, как правило, через проливы и широкие реки .  И все мировые рекорды длины за висячими мостами. Они позволили увеличить длину пролета по уму  непостижимых размеров, но вместе с тем эти строения сложны и дороги.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ – ВАНТОВЫЙ МОСТ

        Вантовые мосты часто называют разновидностью висячих.  С тем же отличием, что стальные тросы от дорожного полотна идут непосредственно к пилонам, а не к гибкой нити наверху. Но на самом деле вантовые – это отдельный вид конструкции. ВАНТОВЫЕ МОСТЫ имеют прямолинейные ванты. Достоинством Вантовых мостов является возможность всей сборки в навес. Это значит, что постепенно от опоры  в обе стороны наращивая пролетное строение, каждый раз поддерживая его своей опорой вант. В вантовых мостах балка жесткости поддерживается только прямолинейными вантами - тросами работающими на растяжение. Они сделаны из высокопрочной стали.

МОСТЫ – РЕКОРДСМЕНЫ

       Самый старый сохранившиеся в Москве – это РОСТОКИНСКИЙ АКВЕДУК – мост для воды, древний водопровод. Он построен по заказу Екатерины 2 . Его строительство, по тем временам, астрономическая сумма более 1500000 млн. рублей. В народе его окрестили – миллионный мост.            Висячие мосты - рекордсмены по длине и высоте пролета. «Севернский мост», соединяющийся берега, Англии и Южного Уэлька,  построенный в 1968 году в 60 года 20 века, общая длина -1600 метров, а длина центрального пролета – 988 метров почти 1 км; «Босфорский мост» - центральный пролет – 1074м. Знаменитый мост «Золотые ворота» через пролив Сан-Франциско - длина центрального пролета - 1280м; «Большой Бельт» (Дания) - длина  центрального  пролета -1624м ( более 1, 5км) и  это не рекорд. На сегодняшний день, самый длинный мост «Акаси – Кайкё» ( Япония), соединяющий острова  Хайсю  и Авадзи, этот гигант раскинул центральный пролет на 1991 м.

ПОЛУЧЕННЫЙ РЕЗУЛЬТАТ

       Балочные мосты - большой минус  – расстояние между опорами нельзя сделать слишком большим. Балка будет прогибаться под собственным весом и может просто рухнуть. Самое короткое по сравнению с остальными видами мостов – длина пролета, и при небольших пролетах, можно строить пролеты до бесконечности. При этом парадокс, именно балочные мосты могут являться самыми длинными в мире. Подобные конструкции очень дешевые, и если позволяют условия, мост должен стоять на мелководье ;

       Арочные мосты позволили увеличить длину пролета, и сделать мост более прочным, почти не подверженным деформации. При этом самая большая длина пролета – 600 метров. Арочные мосты, сами по себе самые тяжелые и требуют прочного и дорогостоящего фундамента. И они ограничены сравнительно небольшой длиной пролета;

       Висячие мосты больше всего подвержены дефекту резонанса, когда ветер начинает раскачивать пролеты по ним идут самые настоящие волны. Известны даже случаи, разрушение висячих мостов от ветреных нагрузок, поэтому современные проектировщики специально учитывают это нехорошее свойство подобных конструкций;

       Вантовые мосты обычно становятся, там  где длина пролета должна быть от 300 м до 600 м. Если пролет меньше 300 м – дешевле будет поставить балочный или арочный мост. Если больше 600 м. уже можно задуматься о висячем .

ВЫВОД

      В результате исследования, мы пришли к выводу, что нельзя построить Арочной мост между Сахалином и материком, потому что они ограничены небольшой длиной пролёта и  недостаточно надежный грунт.    

      Нельзя построить Вантовый мост, потому что они обычно становятся, там где длина пролета должна быть от 300 м до 600 м.;

      Нельзя построить   Висячий мост так как он больше всего подвержен дефекту резонанса, т. е. когда ветер начинает раскачивать пролеты, по ним идут самые настоящие волны.

     Так как позволяют природные условия (мелководье) именно в пролете 7 км, то можно построить через пролив Балочный мост, но использовать небольшие пролеты и только разрезную систему.