第5章 三铰拱结构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,轴线为曲线、仅在竖向荷载下能产生水平反力,(,推力,),的结构称为拱。,图,5-1,所示为拱结构的工程实例。,图,5-1,工程中的拱结构,一、工程中的拱结构,退出,第一节 三铰拱的组成、类型及受力特性,1,、定义：,通常杆轴线为曲线，在竖向荷载作用下，支座产生水平反力的结构。,2,、受力特点：,（,1,）竖向荷载作用下具有水平推力。,（,2,）,弯矩比相应简支梁小，水平推力存在的原因。,（,3,）,竖向荷载作用下，拱截面轴力较大，且一般为受压,。,（,4,）梁截面应力分布均匀，,用料省、自重轻、跨度大，可用抗压性能强的砖石材料,。,二、拱式结构的特征及其应用,退出,3,、拱的种类：,4,、拱各部分的名称：,图,5-2,拱的种类,图,5-3,拱的组成,退出,一、支座反力的计算,C,拱顶铰,f,l,B,A,拱肋,跨度,拱趾铰,矢高,(a),等高三铰拱,C,高差,h,A,B,(b),不,等高三铰拱,严格的来说，实体三铰拱支座反力的计算与一般三铰刚架结构反力计算相同。本书介绍的是等代梁解法。,图,5-4,实体三铰拱,第二节 三铰拱的支座反力,退出,图,5-5,等代粱,退出,退出,第三节 拱内截面内力的计算,图,5-6,拱内截面内力,1,、拱的内力计算原理仍然,是,截面法,。,2,、拱的内力符号规定,与梁一致,。,对于竖向荷载作用三铰拱，其内力计算有简捷公式。,退出,A,(b),代梁受力,F,Ax,=,F,H,F,Ay,x,A,y,k,F,y,F,x,y,M,(a),截面,k,坐标方向力,图,5-7,拱内截面内力,退出,三铰拱任意截面内力计算公式：,退出,三,拱的内力图,将跨度等分成若干份，利用内力计算公式求等分点处截面上的内力，再用直线连接等分点内力值即可作出拱的内力图。,退出,四,算例,例,1,三铰拱及其所受荷载如图所示，拱的轴线为抛物线,试求支座反力，并绘制内力图。,(1),反力计算,图,5-8,退出,(2),内力计算,为了绘制内力图将拱沿跨度方向分成八等分，计算出每个截面的弯矩、剪力和轴力值。得到的内力图如图,图,5-9,退出,1,、压力线,在荷载作用下，三铰拱的任意截面一般有三个内力分量,M,k,、,F,Qk,、,F,Nk,。,这三个内力分量可用它的合力,R,代替。将三铰拱每一截面上合力作用点用折线或曲线连接起来，这些折线或曲线成为,三铰拱的压力线,。,2,、合理拱轴的概念：,（,1,）定义：在给定荷载作用下，拱各截面只承受轴力，而弯矩、剪力均为零，这样的拱轴称为,合理拱轴,。,（,2,）如何满足合理拱轴：,首先写出任一截面的弯矩表达式，而后令其等于零即可确定合理拱轴。,第四节 三铰拱的,的合理拱轴线,退出,（,3,）求解公式：,在竖向荷载作用下，三铰拱的合理轴线使拱的各截面处于无弯距状态，即,退出,1),三铰拱在沿水平线均匀分布的竖向荷载作用下，合理轴线为一抛物线。,3,、几种典型荷载作用下的合理拱轴,图,5-10,退出,(2),三铰拱在均匀水压力作用下，合理轴线为一圆弧。,图,5-11,退出,(3),在填土重量作用下，三铰拱的合理轴线是一悬链线。,图,5-12,退出,