如何确定隧道的限高?
素材1
从小清家到附近山区的一条双行线公路上有一个隧道,在隧道口有一个限高标志(如图1),表示禁止装载高度(车顶最高处到地面)超过的车辆通行.那么这个限高是如何确定的呢?
素材2
小清通过实地调查和查阅相关资料,获得以下信息:
①隧道的横截面成轴对称,由一个矩形和一个弓形构成.
②隧道内的总宽度为 , 双行车道宽度为 , 隧道圆拱内壁最高处距路面 , 矩形的高为 , 车道两侧的人行道宽.
③为了保证安全,交通部门要求行驶车辆的顶部(设为平顶)与隧道圆拱内壁在竖直方向上的高度差相差最少.
问题解决
任务1
计算半径
求图1中弓形所在圆的半径.
任务2
确定限高
如图2,在安全的条件下,的限高是如何确定的?请通过计算说明理由.(参考数据: , 结果保留一位小数)
任务3
尝试设计
如果要使高度不超过 , 宽为的货车能顺利通过这个隧道,且不改变隧道内的总宽度()和矩形的高(),如何设计隧道的弓形部分(求弓形所在圆的半径至少为多少米?)(参考数据: , 结果保留一位小数)
如何设计高架桥的限高及车道宽方案?
图1高架桥是一段圆弧拱形结构,图2是它的示意图.经测量,拱形跨度24m,拱顶离地面6m.
如图3,某道路规划部门计划将左侧公路分为非机动车道、机动车道一、机动车道二及绿化带四部分,原计划设计非机动车道宽3m,每条机动车道宽均3.5m.为了保证车辆的行驶安全,高架下方需要设置限高标志以警示车辆驾驶员.(限高即图中FC的高度)
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如图4,由于城市道路绿化需求,道路规划部门确定新方案为在非机动车道和机动车道一之间增加一条宽为1m的绿化带,中间绿化带宽度不变,每条机动车道道宽均不小于3.25m且相等,非机动车道最高高度不小于2.5m.
确定桥拱所在圆弧的半径.
在图2中补好图形,标注字母、数据等信息,求出桥拱所在圆弧的半径长.
探究原计划该高架桥下方机动车道一的限高要求.
在图3中画出图形,标注字母、数据等信息,计算确定机动车道一的限高高度.
拟定新方案下非机动车道和机动车车道宽度.
给出一对符合新方案要求的非机动车道和机动车道的道宽值.
(参考数值:=9.63,=11.61)
【数学理解】如图①,在中,AB是弦, , 垂足为P,则OP的长是弦AB的弦心距.