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拱桥的受力结构实际上分了好几种,不知你想知道哪一种拱桥的受力情况。
按所含铰的数目分:
三铰拱、双铰拱、无铰拱等;按拱圈截面形式分:实体拱、箱形拱、桁架拱等。
拱结构的受力:拱结构在设计中最重要的是水平推力的处理。
在实际工程中常用的有以下几种做法:
由拉杆承受水平力——优点是结构自身平衡,
使基础受力简单;可用作上部结构构件,代替大跨度屋架;
由侧面水平构件承受——一般有设置在拱脚处的水平屋盖构件承受,水平推力先由此构件作为刚性水平方向的梁承受,在传递给两端的拉杆或竖向抗侧力结构;此外还应注意当拱承受过大内力时的失稳现象;防止失稳的办法是在拱身两侧加足够的侧向支撑点。
1、拱的特点
(1)曲线形式的杆件;
(2)在竖向荷载作用下,支座处存在水平推力;
(3)各截面弯矩值小于相应简支梁同荷载作用下相应截面的弯矩值,与相应简支梁相比,用料省、自重轻、能跨越较大的距离;
(4)各截面以轴压力为主,适于使用抗压性能好的材料制作,但支座反力较大。
2、拱的构造
3、拱的形式
三铰拱 两铰拱
无铰拱 带拉杆的拱
支座等高的拱(平拱)
支座不等高的拱(斜拱)
在竖向荷载作用下三铰拱的支座反力
1、拱结构——有推力结构——竖向荷载作用下有水平推力H
2、三铰拱内力计算方法——与三铰刚架类似
(1)求支座反力——补充∑MC=0
(2)求内力——脱离体平衡
3、拱的支座反力
Pi距左端ai,距右端bi。
等代简支梁
4、竖向力
三铰拱的竖向反力与等代简支梁的竖向反力相等。
5、水平推力
水平推力H与拱轴曲线形式无关,而与拱高f成反比,拱愈低推力愈大。
在竖向荷载作用下三铰拱截面内力的计算公式
1、拱横截面的内力
2、任意截面K内力计算
(1)弯矩
(2)剪力和轴力
三铰拱的受力特性
三铰拱受力特点小结:
1、VA=V0A,
2、M拱梁
由于推力的存在,使拱的弯矩减小,因此能更充分发挥材料作用。
3、N拱≠0(压力)
拱主要受压,便于利用抗压性能好而抗拉性能差的廉价材料,如砖、石等。
三铰拱的合理轴线
1、拱的压力线与合理拱轴线
(1)拱的压力线
拱各横截面的合力作用线。
(2)合理拱轴线
1)概念:在固定荷载作用下使拱处于无弯矩状态的轴线,称为该荷载的合理拱轴线。
2)目的:使截面弯矩尽量小。
3)影响因素:与具体荷载有关。
2、几种典型荷载作用下的三铰拱合理拱轴线方程
(1)竖向均布荷载
抛物线
重点分析:
1、拱的特点
(1)曲线形式的杆件
(2)在竖向荷载作用下,支座处存在水平推力
(3)各截面弯矩值小于相应简支梁同荷载作用下相应截面的弯矩值,与相应简支梁相比,用料省、自重轻、能跨越较大的距离
(4)各截面以轴压力为主,适于使用抗压性能好的材料制作,但支座反力较大
2、三铰拱内力计算方法——与三铰刚架类似
(1)求支座反力——补充∑MC=0
(2)求内力——脱离体平衡
3、任意截面K内力计算
(1)弯矩 (2)剪力和轴力
4、拱的压力线与合理拱轴线
(1)拱的压力线 (2)合理拱轴线
(1)概念:在固定荷载作用下使拱处于无弯矩状态的轴线,称为该荷载的合理拱轴线