2013年公路監(jiān)理師考試：最優(yōu)橋梁設(shè)計(jì)(三)

　　對(duì)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(zhǎng)度。而對(duì)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(zhǎng)度。但梁常為彎剪耦合構(gòu)件，梁內(nèi)任意一點(diǎn)均處于二向受力狀態(tài)。其主應(yīng)力跡線呈曲線，可見(jiàn)，其傳力路徑復(fù)雜，此時(shí)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(duì)于彎剪扭耦合構(gòu)件，可將其比擬為“空間桁架?？梢?jiàn)，拉(壓)桿件傳力路徑較受彎桿件短得多，它是傳力最簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(duì)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(zhǎng)度方向內(nèi)力均勻及結(jié)點(diǎn)、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(jiǎn)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(zhǎng)，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(wèn)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(duì)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(jiàn)，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(dòng)、腐蝕、疲勞及大變形等問(wèn)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(shí)，其內(nèi)力大大減小，帶來(lái)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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