公路監(jiān)理師備考:最好的橋梁設(shè)計3
對于拉(壓)桿,其主應(yīng)力跡線均平行于桿件軸線,因此,傳力路徑等于桿件的長度。而對于純受彎桿件,任一橫截面內(nèi)均有拉應(yīng)力及壓應(yīng)力,其主拉(壓)應(yīng)力跡線亦平行于桿件軸線,其傳力路徑等于桿件的長度。但梁常為彎剪耦合構(gòu)件,梁內(nèi)任意一點均處于二向受力狀態(tài)。其主應(yīng)力跡線呈曲線,可見,其傳力路徑復(fù)雜,此時可將梁比擬為“桁架”(拉一壓結(jié)構(gòu)),其各構(gòu)件傳力路徑之和可定義為梁的傳力路徑。對于彎剪扭耦合構(gòu)件,可將其比擬為“空間桁架??梢?,拉(壓)桿件傳力路徑較受彎桿件短得多,它是傳力最簡捷的構(gòu)件。
不論是橋跨結(jié)構(gòu)還是支承結(jié)構(gòu),不論是橫截面內(nèi)(如受彎箱梁在彎矩平面內(nèi)的傳力路徑主要是沿腹板傳遞,因此,其主筋應(yīng)配置在靠近腹板的范圍內(nèi)為好等)還是細(xì)部構(gòu)造(如拱上立柱與箱拱連接處橫隔板沿立柱豎向設(shè)置較徑向設(shè)置傳力簡捷;帶掛孔的懸臂梁橋采用受拉型鉸較傳統(tǒng)受壓型鉸施工吊裝方便、牛腿的受力與梁的受力吻合,細(xì)部構(gòu)造優(yōu)越等),傳力路徑簡捷、明快者為較好的形式。
[準(zhǔn)則6]應(yīng)力均勻準(zhǔn)則 結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)均勻流暢。
對于桿系結(jié)構(gòu),應(yīng)力均勻流暢包括桿件橫截面內(nèi)應(yīng)力均勻,沿桿件長度方向內(nèi)力均勻及結(jié)點、邊界處應(yīng)力均勻,總之,要求結(jié)構(gòu)應(yīng)力處處均勻流暢。
只有結(jié)構(gòu)應(yīng)力均勻,才能較好地發(fā)揮材料的強(qiáng)度,取得經(jīng)濟(jì)效益。
準(zhǔn)則5與準(zhǔn)則6是從力學(xué)角度衡量橋式優(yōu)劣的重要準(zhǔn)則。
[準(zhǔn)則7]承受軸向拉力或壓力的結(jié)構(gòu),簡稱為“拉/壓結(jié)構(gòu)” 是合理結(jié)構(gòu)。
由于拉/壓結(jié)構(gòu)應(yīng)力均勻流暢,材料強(qiáng)度得到較好地發(fā)揮,且傳力路徑短,因此,不難由準(zhǔn)則5及準(zhǔn)則6得到準(zhǔn)則7.諸如桁架、拱、柱、懸索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架、整體張拉式結(jié)構(gòu)(由壓桿群和拉索系組成的空間結(jié)構(gòu)體系)等均為拉/壓結(jié)構(gòu)。
[準(zhǔn)則8]承受軸向拉力的跨越結(jié)構(gòu)可能是大跨優(yōu)越結(jié)構(gòu),即索結(jié)構(gòu)是大跨優(yōu)越結(jié)構(gòu)。 采集者退散
目前,橋梁用索結(jié)構(gòu)包括懸索橋,斜拉橋及拱橋(吊桿采用柔索者)等。
結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)從本質(zhì)上講,只有拉和壓這兩種互為相反的狀態(tài);而受彎是拉與壓的組合??缭襟w系的受力狀態(tài)可以是受拉、受壓或受彎,而單純受扭或受剪的結(jié)構(gòu)是不能充當(dāng)跨越結(jié)構(gòu)的。
?、偈軓澋臉蚩缃Y(jié)構(gòu)不方便施工,應(yīng)力不夠均勻,材料強(qiáng)度不能很好地發(fā)揮,傳力路徑長,現(xiàn)有的受彎材料比強(qiáng)度不高,因此,受彎的橋跨結(jié)構(gòu)不適宜于大跨。
?、谑軌旱臉蚩缃Y(jié)構(gòu)雖應(yīng)力較均勻,材料強(qiáng)度能較好的發(fā)揮(但存在失穩(wěn)問題),傳力路徑較短,但不方便施工,且受壓材料比強(qiáng)度不高,對于大跨橋梁,幾何非線性的影響使其所受內(nèi)力聚增,因而不經(jīng)濟(jì),可見,受壓橋跨結(jié)構(gòu)還算不上較好的結(jié)構(gòu)體系。
?、凼芾臉蚩缃Y(jié)構(gòu),雖存在振動、腐蝕、疲勞及大變形等問題,但其架設(shè)方便,應(yīng)力均勻,材料強(qiáng)度能得到很好地發(fā)揮,傳力路徑較短,材料(索)比強(qiáng)度高,當(dāng)考慮幾何非線性影響時,其內(nèi)力大大減小,帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益,因此,索結(jié)構(gòu)適宜于大跨。
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