工程

达芬奇的先锋桥梁设计：现代工程师对 500 年前杰作的测试

达芬奇桥梁设计的谜团

在工程学史上，列奥纳多·达芬奇是一位杰出的人物，以其开创性的思想和富有想象力的设计而闻名。在他众多未建造的作品中，最能激发人们想象力的是他提出的横跨君士坦丁堡金角湾的桥梁方案。

达芬奇的设计是为了响应苏丹巴耶济德二世对桥梁建议的要求，它与之前见过的任何设计都不一样。它设想了一个单一的扁平拱门，足够高以允许帆船通过，并带有张开的桥台以稳定因地震引起的横向运动。

然而，这座桥梁的拟议长度——惊人的 919 英尺——构成了一个重大的障碍。传统的建筑技术需要至少十个墩柱来支撑结构，这会阻碍船舶交通。

麻省理工学院工程师测试达芬奇设计的可行性

在达芬奇最初提出建议的五个世纪后，麻省理工学院的工程师着手进行一个项目来测试其设计的可行性。在约翰·奥克森多夫的带领下，该团队分析了达芬奇的草图和通信，以及 1502 年可用的材料，以确定他可能使用最可能的材料和施工方法。

他们得出结论，达芬奇可能将石头用作主要的建筑材料，因为它具有卓越的强度和耐久性。然后，他们使用 3D 打印零件建造了这座桥梁的 1/500 比例模型。

拱顶的关键作用

拱顶，一种楔形的石头，在桥梁的结构稳定性中发挥着至关重要的作用。插入时，它通过纯粹的压缩力将其他部分锁定到位。

“当我们放入[拱顶]时，我们不得不挤压它，”参与该项目的工程学学生 Karly Bast 说。“那是我们第一次组装桥梁时的关键时刻。我有很多疑问。”

压力测试和弹性

为了进一步测试模型的稳定性，研究人员将其放置在可移动平台上，产生了代表松散土壤或地震的水平运动。这座桥梁表现得非常好，轻微变形，但最终抵抗住了倒塌。

对现代工程的启示

虽然由于强度更高、重量更轻的材料的可用性，达芬奇的设计可能不适用于现代建筑，但它为当今的工程师提供了宝贵的见解。

Bast 说：“我们可以从达芬奇的设计中学到的是，结构的形式对其稳定性非常重要。” “达芬奇的设计不仅在结构上稳定，而且结构就是建筑。了解这一设计很重要，因为它是一个工程与艺术如何相互独立的例子。”

达芬奇大桥的遗产

达芬奇的原始草图在遗失几个世纪后，于 1952 年重新发现，让人们得以一窥他的创作过程。虽然他的桥梁设计从未全部建成，但其影响可以在现代建筑中看到，例如挪威的达芬奇大桥，它使用钢铁和木材灵活地改编了达芬奇的概念。

达芬奇桥梁设计的历史证明了人类想象力的持久力量和工程原理的持久相关性。它还强调了在突破人类创新的界限方面，实验和协作的重要性。