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拱桥的受力结构是怎样的?

 大隆龙 2017-10-25 发布于上海

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。

下面给你主要分享一下三铰拱的受力情况

三铰拱的组成和类型

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,

(推力)三铰拱的基础比梁的基础要求要高。  

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

5、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  

、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  

(2)径向均布荷载

(3)土压力

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