500年前Leonardo da Vinci设计了这座桥 - 现在麻省理工学院工程师将它放在考试中

时间：2022-03-09 13:25:06 来源：

最近的研究生Karly Bast展示了由Leonardo da Vinci设计的一座桥梁的规模模型，她和她的同事用于证明设计的可行性。

在1502年，苏丹贝基德二世派出了政府RFP（提案请求）的文艺复兴时期，寻求一个桥梁与邻居城市加拉塔连接伊斯坦布尔的设计。Leonardo da Vinci，已经是一位知名的艺术家和发明家，提出了一种新的桥梁设计，他在给苏丹的一封信中描述并在他的笔记本中绘制了一个小绘图。

他没有得到这份工作。但是，他去世500年后，为麻省理工学院的麻省理工学院的时代兴趣研究人员的设计是世界上最长的桥梁跨度的设计，他们想知道如何通过莱昂纳多的概念以及它是否真的会有效的思考。

SPOILER警报：莱昂纳多知道他在做什么。

为研究该问题，最近研究生喀利巴斯特孟'19，与建筑学教授和民间和环境工程教授John Ochsendorf和本科米歇尔谢，通过分析可用的文件，可用的可能材料和施工方法来解决问题当时，以及拟议的网站的地质条件，这是一个叫金角的河口。最终，该团队建立了一个详细的规模模型，以测试结构的支持和支持重量的能力，甚至可以承受其基础的解决。

本研究结果本周在巴塞罗那展示了国际壳牌和空间结构协会会议。在本月晚些时候，马萨诸塞州剑桥的Draper展览会，他们也将在剑桥德拉克推出，并在11月13日举行PBS计划新星集团。

一个扁平的拱门

在莱昂纳多的时间里，大多数砖石桥支撑都是以传统的半圆形拱门的形式制造的，这需要10个或更多码头沿跨度来支持这么长的桥梁。Leonardo的桥梁概念显着不同 - 一个扁平的拱形，足以让帆船在其桅杆上通过它的桅杆，如他的草图所示，但这会用一个巨大的拱形穿过宽跨度。

这座桥大约是280米长（尽管Leonardo自己正在使用不同的测量系统，因为公制系统仍然是几个世纪以来的），但它在那个时候成为世界上最长的跨度。“这非常雄心勃勃，”巴斯特说。“比当时的典型桥梁长约10倍。”

绘画由前研究生Bast和Michelle Xie展示了如何将结构如何被达到126个辛勤块，这是3D印刷以构建比例模型。

该设计还具有一种不寻常的方式来稳定横向动作的跨度 - 这导致了几个世纪以来的许多桥梁的崩溃。为了打击这一点，Leonardo提出了在任何一方向外扮演的基台，就像一个常设地铁骑手一样，扩大了她的姿态来平衡在摇曳的汽车中。

在他的笔记本和给苏丹的信中，Leonardo没有提供有关将使用的材料的详细信息或建设方法。Bast和团队分析了当时可用的材料并得出结论，桥只能由石头制成，因为木材或砖块无法携带这种长跨度的负荷。他们得出结论，如罗马人建造的古典砌体桥梁，这座桥将在重力的力量下独立，没有任何紧固件或砂浆将石头固定在一起。

为了证明，他们必须建立一个模型并展示其稳定性。要求弄清楚如何将复杂的形状切成可在最终结构中组装成最终结构的inpidual块。虽然全面桥梁将由成千上万的石块组成，但他们决定使用126个街区的设计，其中模型为1到500（使其长约32英寸）。然后在3D打印机上制作inpidual块，每块大约需要大约6小时生产。

“这是耗时的，但3D打印使我们能够准确地重新创建这种非常复杂的几何形状，”Bast说。

测试设计的可行性

这不是第一次尝试以物理形式重现Leonardo的基本桥梁设计。其他人（包括挪威的行人桥）都受到了他的设计启发，但在这种情况下，使用了现代材料 - 使用了钢铁和混凝土，因此施工不提供Leonardo工程的实用性的信息。

“这不是一个测试，看看他的设计是否与他的时间一起使用的技术，”Bast说。但由于重力支撑的砌体性质，忠实的规模模型尽管由不同的材料制成，将提供这种测试。

“只有压缩夹在一起，”她说。“我们希望真正表明，这些力量都在结构中转移，”这是确保桥梁稳固而不是倒下的关键。

与实际的砌体拱桥施工一样，“石头”由组装脚手架结构支撑，只有在它们到位后，才能被移除脚手架以允许结构支持。然后是时候将最后一件插入结构中，拱门顶部的梯形。

“当我们进入时，我们必须挤进它。这是我们第一次将桥梁放在一起的关键时刻。我有很多疑虑“至于它是否都是工作，但是Bast Recalls。但是，“当我把梯形通在时，我想，'这将是工作。之后，我们抓住了脚手架，它站起来。“

她说：“这是几何的力量”，这是一个使其起作用的。“这是一个强有力的概念。这很思考。“为莱昂纳多评分另一个胜利。

“这句话是自由的，他在50秒内完成的东西，或者是他真正坐下来深思熟虑的东西？她说，很难知道“来自可用的历史物质。但证明了设计的有效性表明，她说，莱昂纳多真的仔细地努力工作。“他知道物理世界的作用。”

他显然也明白该地区容易遭到地震，并掺入诸如散布基础之类的特征，这些特征可以提供额外的稳定性。为了测试结构的弹性，Bast和Xie在两个可移动平台上建立了桥梁，然后将一个远离另一个，以模拟可能由弱土壤导致的基础运动。桥梁向水平运动显示弹性，只能略微变形，直到拉伸到完全崩溃的点。

Bast表示，该设计对现代桥梁设计师来说可能没有实际影响，因为今天的材料和方法为更轻，更强大的设计提供了更多的选择。但是，这种设计的可行性证明更轻的是，仅使用早期文艺复兴时期的材料和方法可能一直可以实现雄心勃勃的建筑项目。它再次强调了世界上最多的发明家之一的辉煌。

它还展示了，Bast说，“你不一定需要花哨的技术来提出最好的想法。”