03结构力学第三章静定结构的内力计算3.5静定拱的内力计算邓军.ppt

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1、3.5 静定拱的内力计算,齐抗猾痢孰杖耍淘阑爵戴陵仁分慢城驯赡佐爸缘千罐男竖最驱受沮绅阵培03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,拱的概念,拱是杆轴线为曲线并且在竖向荷载作用下在支座处会产生水平推力的结构。,与刚架相仿，按结构构成与支承方式不同，拱也有三铰拱（静定拱）、双铰拱（一次超静定结构）与无铰拱（三次超静定结构）之分。,桃葡苛仆红尊矫弃锗有壮羊蘑懊槐嗓树锯常悼恳汝伴弧贬愿驻诵蒜琢匠法03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构

2、的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,下图给出了四种结构形式，图中的杆轴都是曲线。,拱结构可利用抗压强度较高而抗拉强度低的砖、石、混凝土等建筑材料来建造。,儿溉膀姻胖刺钎义挞假号曹柜捌辫撞揭搔企妆癣糖远赞迅删幼谚迂矾彝译03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,本节主要研究三铰拱（如下图，静定拱），拱身截面形心之轴线称为拱轴，拱两端与支座联结处称为拱趾，或称为拱脚，通常两拱趾通于同一标高上。,拱轴最高一点称为拱顶。三铰拱的中间铰通常布置在拱顶处。拱顶到两拱趾连线的竖向距离称为拱高，或称

3、拱矢、矢高。,高跨比的变化范围很大，是拱的重要几何特征，也是决定拱主要性能的重要因素。,器揣漓佛碍畏溯獭致脐瘁艰蓑饵孙铰调瑶达工踌绘胸掣冶感渊唆嚷驹纱挡03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,三铰拱的解法,三铰拱为静定结构，其全部约束反力和内力求解与静定梁或三铰刚架的求解方法完全相同，都是利用平衡条件即可确定。现以拱趾在同一水平线上的三铰拱为例。,为了与梁比较，下图给出了同跨度、同荷载的相应简支梁计算简图。,腥宠秀垣匆探恐知削逞身力国跨箩莉诗张目涟憨颗灸膜篮毋窜掐郑酿集噬03结构力学 第三

4、章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,1）支座反力的计算,首先，取整体为分离体，,达苫烧翘螟褂力蓑铝匠葬韦霹劳胸熏龙河投鲤示贡浚砌睫奎刑纳弛外惮鼠03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,下面再考虑左半个拱AC的平衡，列平衡方程,整理可得,将拱与同跨度、同荷载的水平简支梁比较，可得三铰拱的支座反力,超赐席刀障刨伦梢拘弹夫键令卢免淘事彻元床谋笨征淄执杰淄硕鞋丙獭透03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3

5、.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,2）弯矩的计算,由于拱轴为曲线的特点，计算拱的内力时要求截面应与拱轴线正交，即与拱轴线的切线垂直,拱的内力计算依然用截面法,下面计算中任一截面K的内力,宵摘呐群窥桑腰毙邀痘鲸瓢蜀岭伯醚陵批罪自圈梗疫筐骋存阉意狸凛侦父03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,3）剪力的计算,剪力的符号通常规定，以使截面两侧的分离体有顺时针方向转动趋势为正，反之为负。,由平衡条件,卢铅俩批重示延肌沦桃版数责懦

6、侣伸妖棋忱俐鞍戏险殷蒙妨翅告沦地爬内03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,4）轴力的计算,因拱轴向主要受压力，故规定轴力以压力为正，反之为负。,由平衡条件,可得,5）三铰拱内力图的绘制步骤,（1）将拱跨度（或拱轴）等分为812段，取每一等分截面为控制截面；,（2）由公式计算各控制截面弯矩、剪力、轴力值；,（3）绘内力图。（内力图特征与梁相仿，但均为曲线。）,烛埋子原蜂篷稚嘎纵蹋坊摊晤晃奉逻拾祸楚遇磨睹睹危筷球韧拎毒嘲皇彰03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓

7、军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,拱结构在桥梁工程中的应用,三铰拱是静定结构，其整体刚度较低，尤其是挠曲线在拱顶铰处产生折角。,若将其用于桥梁结构，将致使活载对桥梁的冲击增强，对行车不利。,另外，拱顶铰的构造和维护也较复杂。因此三铰拱除有时用于拱上建筑的腹拱圈外，一般不用作主拱圈，其应用受到限制。,厚缝都箕享沫盗捌惫城关膊藤舞渝颧搓醇伏耀呢踌志彭尖搐疽掂玄苍叛处03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,实际桥梁工程中，虽然两铰拱为一次超静定拱，支座

8、沉降或温度改变容易引起附加内力，但由于两铰拱取消了拱顶铰，构造较三铰拱简单，结构整体刚度较三铰拱为好，维护也较三铰拱容易，而支座沉降等产生的附加内力较无铰拱为小。,因此在地基条件较差和不宜修建无铰拱的地方，可采用两铰拱桥。,无铰拱属三次超静定结构，虽然支座沉降等引起的附加内力较大，但在荷载作用下拱的内力分布比较均匀，且结构的刚度大、构造简单、施工方便。,因此无铰拱是拱桥中，尤其是圬工拱桥和钢筋混凝土拱桥中普遍采用的形式，特别适用于修建大跨度的拱桥结构。,肥傲广辅奎攒母骨铲鲁茸套缮帽涌掐茫妊淮勤盲赡尚对芜秘蝉鳞褪遂袱乏03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.5 静定拱的内力计算（邓军）,