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西南科技大学结构力学第45章.ppt


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文档列表 文档介绍
结构力学
土木工程与建筑学院彭芸
西南科技大学土木工程与建筑学院力学教研室彭芸
教材:《结构力学》萧允徽张来仪主编
第4章三铰拱和悬索结构的受力分析
了解三铰拱的受力特点
了解三铰拱支座反力及指定截面内力的计算方法
了解三铰拱压力线的概念
了解合理拱轴的概念
拱结构的形式和特性
拱结构
在竖向荷载作用下,支座会产生向内的水平反力(推力)的曲线形结构,称为拱结构。
FP
FP
FP
FP
FHA
FHB
FVA
FVB
FVA
FVB
FHA=0
a) 拱结构
b) 曲梁
拱结构的形式
1. 基本形式
:一般有三铰拱、两铰拱和无铰拱三种基本形式


拱趾
跨度l
拱高f
拱顶
起拱线
拱身
三铰拱
二铰拱
无铰拱
拱结构的形式和特性
2. 带拉杆的拱结构
拱结构的力学特性
拱结构截面内一般有弯矩、剪力和轴力,但在竖向荷载作用下,由于有水平推力的存在,使得其弯矩和剪力都要比同跨度、同荷载的梁小得多,而其轴力则将增大。因此,在竖向荷载作用下,拱结构主要承受压力。
拉杆
拉杆
拉杆
拱结构的形式和特性
三铰拱的内力计算
比较该三铰拱的跨度和荷载均相同的简支梁——相当简支梁。
1. 竖向支座反力
拱的竖向反力与相当简支梁的竖向反力相同。
FP1
FP1
FP2
FP2
l/2
l/2
l/2
l/2
l
l
a1
a2
A
A
B
B
C
C
K
K
FHA
FHB
FVA
FVB
x
y
f
M0图
2. 水平支座反力
三铰拱的内力计算
3. 横截面内力
截面法计算——轴力、剪力、弯矩
FP1
FP1
FP2
FP2
l/2
l/2
l/2
l/2
l
l
a1
a2
A
A
B
B
C
C
K
K
FHA
FHB
FVA
FVB
x
y
f
M0图
(1) 由于FH,拱与相当简支梁相比较,其截面上的弯矩和剪力将减小。弯矩的降低,使拱能更充分地发挥材料的作用。
(2) 在竖向荷载作用下,梁的截面内没有轴力,而拱的截面内轴力较大,且一般为压力。
三铰拱的压力线和合理拱轴
压力线
1. 压力线的意义
拱中外力对拱身横截面上作用力的合力常为压力,拱各横截面上合力作用点的连线,称为压力线,代表拱内压力经过的路线。
如果三铰拱中,某截面D左边(或右边)所有外力的合力FRD已经确定,则由此合力便可分解为该截面形心上的三个内力
rD为由截面形心到合力FRD的垂直距离;aD为合力FRD与D点拱轴切线之间的夹角。
D
MD
FND
FQD
rD
合力FRD
aD
aD
2. 压力线的用途
(1) 求任一拱截面的内力
(2) 选择合理拱轴
使拱轴线与压力线尽量接近(以减少弯矩),最好重合(此时截面弯矩为零)。
三铰拱的合理拱轴线
在固定荷载作用下,使拱处于无弯矩状态的轴线,称为合理拱轴线。
三铰拱的压力线和合理拱轴
第5章静定桁架和组合结构的受力分析
理想桁架的概念
桁架的内力计算
结点法
截面法
零杆的判断
静定结构的力学特性

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