扁平率

扁平率,桥梁建筑学名词,用于衡量圆弧拱桥的平坦度,其定义为[1]

圆弧拱桥的扁平率、圆心角、仰角、弧弦比
支井河大桥

P=扁平率=圆弧拱桥的弧高/圆弧拱桥的跨度之半

其中H=CF,L=AB

还有一个常用的定义是弧高跨度比;

弧高跨度比是扁平率之半。这两个定义是等效的,扁平率定义优于弧高跨度比,因为对于一个半圆形拱桥,扁平率正好规一化=1.0,而弧高跨度比=0.5。

扁平率不是扁率,和椭圆形毫无干系。

只要知道一个圆弧拱桥的扁平率,无须半径数据,就可以得出圆弧拱桥的圆心角和弦长与跨度之比。

α=∠CAF =ATAN(P)

圆心角 θ=∠AOB =2∠AOF =4∠ADF =4α=4* ATAN(P)

桥拱仰角 =∠EBF= θ/2 =2* ATAN(P)

弦长=R*θ=4R ATAN(P)

跨度=2R sin(2α)

弦长与跨度之比=

扁平率高跨比圆弧圆圆心角桥拱仰角弧长/跨度
1.00.5180°90°1.57
0.90.45167°83.5°1.47
0.830.42159°79.5°1.41
0.70.35140°70°1.30
0.60.3124°62°1.22
0.50.25106°53°1.16
0.41420.20790°45°1.11
0.380.1983°41.5°1.09
0.30.1566.8°33.4°1.06
0.230.1252°26°1.03

扁平率=1 对应半圆形。

扁平率=√2-1=0.4142时, 圆弧正好是圆周的1/4。

从扁平率0.4至0.23, 弦长与跨度之比变化不多,换言之,建材节约不多。

年代地点拱桥跨度(米)扁平率高跨比圆弧半径圆弧角度弧长/跨度
前62年罗马Pons Fabricius24.80.830.4212.61591.41
2世纪西班牙Alconétar桥英语Alconétar Bridge6.720.50.254.21051.16
300年土耳其利米拉桥12.870.16
610年河北省赵县赵州桥37.50.380.1928841.1
615年河北井陉县楼殿桥180.330.171573.71.07
1130年河北赵县永通桥25.90.230.1229.552.21.04
1187年法国圣贝内泽桥33.70.830.4217.11591.41
1345年佛罗伦萨老桥29.90.370.1922.8821.09

参考资料编辑

  1. ^ 李约瑟 145页

延伸阅读编辑

  • 《中华科学文明史》[英]李约瑟原著,[英]柯林·罗南改编,上海交通大学科学史系译,上海人民出版社出版,2003年第五卷第四章《桥梁》 ISBN 7-208-04582-8