三 铰 拱 拱能在竖向荷载作用下产生水平推力的结构 弯矩比相应的梁小_第1页
三 铰 拱 拱能在竖向荷载作用下产生水平推力的结构 弯矩比相应的梁小_第2页
三 铰 拱 拱能在竖向荷载作用下产生水平推力的结构 弯矩比相应的梁小_第3页
三 铰 拱 拱能在竖向荷载作用下产生水平推力的结构 弯矩比相应的梁小_第4页
三 铰 拱 拱能在竖向荷载作用下产生水平推力的结构 弯矩比相应的梁小_第5页
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文档简介

三铰拱拱能在竖向荷载作用下产生水平推力的结构弯矩比相应的梁小lABCFP1FP2lABCFP1FP2为减小水平推力,采用带有水平拉杆的拱。为增大使用空间,将拉杆放在较高的位置。第1页/共9页一.三铰拱的支座反力和内力1、支座反力与同跨度同荷载对应简支梁比较FP2FHAFVAFVBFP1FHBFP1FP2a1a2b1b2xxdDFVAFHFP1dcl1ffyll1l2cc结论:1三铰拱的竖向反力与代梁相同;

2拱的水平推力等于代梁的跨中截面弯矩除以矢高;

3拱越扁平,水平推力越大;

4若三铰位置不变,荷载不变,则水平推力不变。第2页/共9页FQoMoFP1FVAFHFP1FQ0FHMDxy2、内力计算

以截面D为例截面内弯矩要和竖向力及水平力对D点构成的力矩相平衡,设使下面的纤维受拉为正。FHFQo3、受力特点(1)在竖向荷载作用下有水平反力FH(2)由拱截面弯矩计算式可见,比相应简支梁小得多;(3)拱内有较大的轴向压力FNx-a1第3页/共9页xq=2kN.mFP=8kN3mx2=3m7.5kNFVAFHFVB2y2y012345678AB例1、三铰拱及其所受荷载如图所示拱的轴线为抛物线方程计算反力并绘制内力图。(1)计算支座反力(2)内力计算6m6mf=4m以截面2为例第4页/共9页xq=2kN.mFP=8kN2y2y012345678AB6m6m0.0001.1251.5001.1250.0000.3750.3754.5000.0000.6000.3540.0030.4721.0001.4213.3250.6001.0603.331M图kN.mFQ

kNFN图

kN13.30010.9589.0157.7497.43311.6656.79611.23511.7007.500绘制内力图第5页/共9页二.三铰拱的合理轴线

在固定荷载作用下,使拱处于无弯矩状态的轴线称为合理轴线。

它是由两项组成,第一项是简支梁的弯矩,而后一项与拱轴形状有关。令

在竖向荷载作用下,三铰拱的合理轴线的纵标值与简支梁的弯矩纵标值成比例。从结构优化设计观点出发,寻找合理轴线即拱结构的优化选型。对拱结构而言,任意截面上弯矩计算式子为:第6页/共9页例1、设三铰拱承受沿水平方向均匀分布的竖向荷载,求其合理轴线。yxxqABqfl/2l/2ABC[解]由式先列出简支梁的弯矩方程拱的推力为:所以拱的合理轴线方程为:

注意*合理轴线对应的是一组固定荷载;*合理轴线是一组。二次抛物线第7页/共9页例2、设三铰拱承受均匀分布的水压力,试证明其合理轴线是园弧曲线。[证明]设拱在静水压力作用下处于无弯矩状态,然后由平衡条件推导轴线方程。qdsRR+dRdoyFNDFNEd/2d/2q这表明拱在法向均布荷载作用下处于无弯矩状态时,截面

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