一 、研究背景

我们可爱的家乡浙江省庆元县是“中国廊桥之乡”，现存各类廊桥共有97座之多，是全国现存廊桥数量最多的县市。家乡的廊桥年代久远，宋元明清各个朝代的都有，现存最早的是大济的双门桥（建于公元1004年），已逾千年，典型的有明朝时重修而始建何时却仍未考证的如龙桥，清代的兰溪桥，这些廊桥何以屹立溪河上历经几百年的风雨不倒？她们的结构和形态有什么特点？古人建造时用什么样的工艺？听说如龙桥没用一枚铁钉而得以建成，这当中又有什么科学奥秘？几百年来家乡的廊桥怎么能躲过无数次的山洪袭击？面对这么多的问题，我们科技创新小组的成员在科学老师的指导下，决定对家乡廊桥的千年不倒之谜进行调查探究。

二、研究目的

1、通过实地调查和资料收集了解廊桥形态与结构特点，通过实验探究认识其中蕴含的科学道理。

2、通过对廊桥结构与形态的认识以及建筑工艺的认识解开她的千年不倒之谜。

3、让我们更热爱自己的家乡，学习古人的智慧。

三、研究对象：如龙桥 兰溪桥  咏归桥等家乡的廊桥。

四、研究时间：2010年9月到11月

五、研究方法

实地调查---实验探究---请教专家---分析总结---制作模型---成果汇报

1、实地调查：到月山村、西洋殿、蒙洲公园实地调查认识廊桥的结构与形态，并走访当地人了解建筑上的工艺。

2、实验探究：用对比实验、模拟实验的方法进行探究，得出数据进行整理。

3、请教专家：对研究中产生的问题请桥梁专家予以解答。

4、分析总结：分析数据，解开廊桥千年不倒之谜。

5、制作模型：用纸和木棒制作廊桥模型。

6、成果汇报：以论文形式汇报成果。

六、研究过程和内容：

1、实地调查：石拱桥、木平桥、木拱桥                                

9月10号到20日，我们在老师的带领下到月山村、濛洲公园、西洋殿实地调查了廊桥的结构，发现家乡的廊桥主要分三类：石拱桥、木拱桥和木平桥。先人在跨度较大的河上建木拱桥，其他两类只建在跨度较小的溪，这是为什么呢？而且廊桥选址也很讲究，都是建的河岸地基牢固的地方，并且都筑有结实的桥磊，这和廊桥千年不倒又有怎么样的联系呢？带着这些发现和问题我们开始了下一步的实验探究。

2、实验探究

探究一：先人在跨度较大的河上为什么只选择建木拱桥？

2.1.1问题由来：家乡廊桥多数都是拱桥，比如咏归桥、如龙桥

2.1.2我们的问题：平桥与拱桥谁的抗弯取能力强？

2.1.3实验材料：螺丝帽（代表重物）、纸条木块（搭建桥梁）

2.1.4实验要改变的条件：实验组（拱桥），对比组（平桥）  

2.1.5实验不改变的条件：桥的跨度、宽度、厚度

2.1.6数据记录：以最多能承受的螺丝帽个数为依据

2.1.7实验的结论    ：拱桥比平桥的抗弯取能力强

2.1.8对廊桥的揭秘：家乡的廊桥很多都是拱桥，比如如龙桥和咏归桥，这样的设计古人是为了增强她的抵抗弯曲能力，在跨度较小的溪上可以建平桥，工艺比较简便些。

探究二：结实的桥磊和她千年不倒又有怎么样的联系？

2.1.1问题由来：拱桥的两岸都是用坚硬石头修建的磊

2.1.2我们的问题：桥磊的结实程度与桥的抗弯取能力有什么关系？

2.1.3实验材料：螺丝帽（代表重物）、纸条木块（搭建桥梁）

2.1.4要改变的条件：实验组（各边放3块木条）

                  对比组（各边放1块木条）

2.1.5不改变的条件：桥的跨度宽度厚度以及形状

2.1.6数据记录：以最多能承受的螺丝帽个数为依据

2.1.7我们的结论：在其他条件相同前提下桥磊越结实，桥的抗弯曲能力越强。

2.1.8对廊桥的揭秘：拱的承重特点是把受到的压力向拱足转移，所以拱足必须牢固，先人在设计廊桥时也考虑到了这个特点，所以把桥磊用石头修的非常结实。况且我们家乡多雨，结实的桥磊可以让廊桥躲过无数次的山洪袭击。

通过实验我们知道了家乡廊桥的承受重力特点和她千年不倒存在很大联系，但先人怎么把直的木头搭建成拱形的桥底呢？走，跟我们到廊桥博物馆探个究竟，那里的廊桥模型还有专家正等着我们呢。

3、探个究竟

请教专家：先人怎么把直的木头搭建成拱形的桥底？专家以“如龙桥”为例，向我们做了详细介绍。

桥木拱架部分由上下两层系统组成，下层为三根长圆木纵连成八字形拱架，俗称“三节苗”，共九组。上层用五根稍短的圆木纵连成五折边形拱架，俗称“五节苗”，与“三节苗”相互穿插。在拱架的转折处皆置一横贯全桥的枋木，俗称“牛头”。拱木的端部与“牛头”相扣，使拱架相互联系成为一整体。连接“三节苗”的叫“大牛头”，连接“五节苗”的叫“小牛头”。拱木用材甚大，一般大头直径在30—40厘米，小头直径在20—25厘米。顶部的水平拱木又称“平苗”，选材相对较为均匀，与“牛头”以燕尾榫卯接，在结构上相当于梁的作用。拱架两端在桥台外壁各立一竖式木排架，木排架上下端亦用“牛头”卯接。“三节苗”、“五节苗”的根部做成7字形卡口与竖式排架下端“牛头”接合。为了避免两层拱木交于一处，受力过于集中，影响桥体拱架的稳固，“五节苗”根部另用一“牛头”接合，搁置在“三节苗”上。上下两层斜撑拱木与竖式排架之间加置一交叉撑木，俗称“剪刀苗”，以起稳固整体构架，消除横向推力，避免产生侧移。斜撑拱木与桥面之间又根据需要设置若干竖式小排架，小排架下部与“小牛头”卯接，上部支撑桥面木纵梁。木纵梁两端各为九根，一端埋入桥台，一端与“三节苗”顶部以燕尾榫卯接，与“平苗”连成一体。

   看了廊桥模型也听了专家的解释，我们手痒痒，于是以报纸为材料开始制作我们的廊桥。

    4、制作“廊桥”

七、研究的结论

1、拱桥的抗弯曲能力比平桥强，家乡的廊桥先人在设计上选用拱桥，是千年廊桥不倒主要原因之一。

2、拱的承重特点是把受到的压力向拱足转移，所以拱足必须牢固，先人在设计廊桥时也考虑到了这个特点，所以把桥磊用石头修的非常结实，况且我们家乡多雨，结实的桥磊可以让廊桥躲过无数次的山洪袭击。这也是千年廊桥不倒主要原因之一

3、下层拱架 “三节苗”与上层拱架“五节苗”紧紧相扣，使得拱架具有很强稳固性，千年不倒。

4、拱架用榫铆方式连接，铁钉一枚也不需要。

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