Question

16．閱讀《洛陽橋》回答 問題．
    洛陽橋被譽為“福建橋梁狀元”的洛陽橋坐落于福建泉州洛陽江上．又名“萬安橋”，如圖1所示．
    洛陽橋始建于北宋1053年，工程歷時七年．橋原長 1200多米，寬約5米，有橋墩46座，扶欄500個，石獅28個，石亭7座，石塔9座，規模宏大，是中國古代著名的梁式石橋．橋由當時的郡守蔡襄主持興建．洛陽橋的橋址位于江海匯合處，水深流急，建造橋基十分困難，橋基隨時可能陷落坍塌、甚至被沖入海．洛陽橋的建橋工程，規模巨大，結構工藝技術高超，影響深遠．像近代橋梁的“筏形基礎”，在國外尚不足百年；“浮運架梁法”今日還很通行；“種蠣固基法”將生物學應用于橋梁工程，堪稱絕妙．關鍵性的工程分為如下幾個階段：首先在江中沿橋址中線，向江中拋填石料，形成一條橫跨過江的矮石堤．石堤寬約 25 米，而長度達500余米． 然后，匠師們利用洛陽江里盛產牡蠣這一自然條件，在矮石堤上散置蠣房．由于牡蠣繁殖力強，石堤里外間隙，成片成叢、密集繁生，兩三年時間，就將原本松散的石堤膠結成一牢固整體．同時，石堤經受浪潮往復沖擊，逐漸密實，底層石料嵌入流沙，使整條石堤變 得格外穩固．這樣筑成的橋墩底盤，用作橋基，即現代橋梁工程中的所謂“筏形基礎”，既增大了基礎的面積，又增強了基礎的整體性，能有效防止不均勻沉降． 在“筏形基礎”上，再用巨型條石，齒牙交錯，互相疊壓，逐層壘砌，筑成橋墩，墩的上下游兩頭，俱作尖形，以分水勢．墩基間亦置大量牡蠣膠粘，潮汐來去，不能沖動．兩墩間凈孔，約在一丈五六尺．沿岸開采的石梁，預先放在浮排上，等到兩鄰近橋墩完成后，即趁漲潮之時，駛入兩橋墩間，待潮退，浮排下降，石梁即可落在石墩上，全橋石梁300余條，每條約二三十噸重，皆“激浪漲舟，浮運架梁”而成．
    洛陽橋的建成，為我國石橋建筑提供了寶貴的經驗．歷經地震、颶風、水患和戰爭，洛陽橋經受了幾百年的考驗，依然屹立，堪稱我國古代橋梁史上的偉大創舉． 請根據上述材料，回答下列問題：
（1）經勘測發現某地塊承載能力比較薄弱，如果要在該地塊建筑一座高塔，容易發生局部沉降或坍塌．為了避免發生局部沉降和坍塌問題，請你借鑒洛陽橋成功建橋的經驗，提出一個解決方案，并寫出你的理由．

（2）如圖2所示為洛陽橋船型橋墩的示意圖，水流在橋墩前一分為二，沿柱面兩側向后流動．
①請寫出洛陽橋橋墩被設計成船型的優點；
②請你展開想象，就洛陽橋船型橋墩的設計理念，舉例說明還可應用在哪些方面．

Answer 1

分析 （1）減小壓強的方法：在壓力一定時，增大受力面積來減小壓強．在受力面積一定時，減小壓力來減小壓強；
（2）船型橋墩利用減小阻力，從而減小水流的沖刷．

解答 答：（1）可以借鑒洛陽橋的筏形基礎，用鋼筋將所有獨立基礎連接起來，并澆注水泥，使所有基礎形成一個整體，使整個建筑物的荷載承受在一塊整板上，使用筏形基礎增大了受力面積S，根據p=$\frac{F}{S}$可知，在同等受力情況下，可以減小壓強，另一方面，由鋼筋水泥筑成的基礎，也能增強基礎的整體性，能有效避免不均勻沉降；
（2）①洛陽橋橋墩被設計成船型有助于減小橋墩上游水面受到的水流的沖擊作用，還能大大降低橋墩對水流的阻力，從而減小水流對橋墩的沖刷．
②飛機、潛艇、高鐵的牽引機等，都做成流線型來減小阻力．

點評 本題考查了減小壓強的方法及其應用，這是一道綜題目，也是考試中的常考題型，學生在作答時，只要認真閱讀材料，結合題目中的要求，即可作答．