无铰拱,双铰拱和三铰拱是拱桥的三种基本形态,基本结构式可以见下图
基本原理图可以见下图:
拱的主要受力方式是压力,同时有剪力、拉力等等,所以,一般都以压力的受力分析为主,考虑在垂直荷载情况下的受力情况。
三绞拱是最简单的拱桥形式,在机械原理中,其自由度等于0,所以可以用理论力学的方法计算出两片拱的受力情况,在承受均匀的垂直力的情况下,等截面拱的最优结构是抛物线。
二绞拱的受力比三绞拱要复杂些,不但有压力,还有弯矩存在,在机械原理中,其自由度为-1,属于静不定形式,在承受均匀的垂直力的情况下,等截面拱的最优结构是悬链线。
无绞拱的受力更复杂些,在机械原理中,其自由度为-3,静不定约束更多,计算也更复杂。无铰拱是钢筋混凝土斜拉杆式架拱桥结构的一部分,拱圈两端固结于桥台(墩),结构最为刚劲,变形小。比有铰拱经济;但桥台位移、温度变化或混凝土收缩等因素对拱的受力会产生不利影响,因而修建无铰拱桥要求有坚实的地基基础。
答案:B
A项,相对变形较大的位置设置伸缩缝,而在变形较小之处设置变形缝。B项,空腹式拱桥的腹拱靠近墩的一孔应做成二铰拱或三铰拱,大跨径拱桥必要的可将靠拱顶的腹拱或其他腹拱做成三铰拱或二铰拱。C项,二铰拱为一次超静定结构,整体刚度比三铰拱大,在因地基条件较差而不宜修建无铰拱时,可考虑采用二铰拱。D项,三铰拱属于静定结构,不会在拱内产生附加内力。在软土等不良地基上宜采用三铰拱。
怎样分段计算拱架在均布荷载作用下的内力
拱上建筑计算:
进行拱上建筑的计算时应该考虑联合作用的影响,否则是不安全的。
联合作用的计算必须与拱桥的施工程序相适应。若是在拱合拢后即拆架,然后再建拱上建筑,则拱与拱上建筑的自重及混凝土收缩影响的大部分仍有拱单独承受,只有后加的那部分恒载和活载及温度变化影响才由拱与拱上建筑共同承担;
如果拱架是在拱上建筑建成后才拆除,那么全部恒载和活载以及其它影响力可考虑都由拱与拱上建筑共同承受;
拱与拱上建筑的联合作用计算是解高次超静定问题,可以应用平面杆件系统程序进行计算。
组合体系拱桥恒载内力:
高次超静定结构必须采用有限元结构程序进行计算。
最优吊杆张拉力:通过吊杆张拉力和系梁内预应力大小的调整可以使主拱与系梁基本处于受压状态。
组合体系拱活载内力计算:
采用影响线加载计算包络图,拱肋也必须用横向分布系数考虑车列的偏载。
桁架拱桥计算:
桁架拱桥是高次超静定结构,横载、活载以及各种次内力均必须采用有限元结构分析程序计算。
活载计算必须考虑横向布系数。
纵向稳定验算:
细长比不大时纵向稳定性验算一般可表达为强度校核的形式,即将拱圈换算为相当长度的压杆,按平均轴向力计算,以强度校核形式控制稳定。
细长比较大时可以按临界力控制稳定。
横向稳定验算:
板拱或肋拱可近似用矩形等截面抛物线双铰拱,在均布竖向荷载作用下的横向稳定公式来计算临界轴向力。
有横向连接系的拱的横向稳定计算是一个较复杂的问题,通常可将拱展开成一个与拱轴等长的平面桁架,按组合压杆计算其稳定性。
主拱变形计算、预拱度计算:
一般验算拱顶挠度,拱顶挠度是由恒载和静活载(不记冲击力)产生的挠度,其值不超过跨径的1/800;当用平板挂车或履带车时,上述值可增加20%。当恒载和静活载产生的拱顶挠度不超过跨度的1/1600时,可以不设,预拱度的设置按照恒载加上1/2的活载进行计算。
关键部位局部应力验算:
对拱脚、拱肋与系梁连接处,吊杆的吊点,横梁与系梁连接处,均应进行局部应力分析。一般采用大型有限元程序结合模型试验进行。
主拱内力调整:
是指在不改变主拱截面的情况下采用各种方法来优化主拱的受力状态,主要的方法有:
1 假载法调整悬链线拱的内力:当悬链线主拱某一控制截面的应力过大,而另一控制截面的应力有较大富余时,我们可调整拱轴线系数m,修正拱轴线;调整后的拱轴线即非恒载压力线,因此主拱截面在恒载作用下,即使不记入弹性压缩的影响,也要产生弯矩,用此弯矩来改善主拱截面的应力状态。
2、 临时铰法:修建主拱时,在拱顶和拱脚截面处设置铅板制作的临时铰,待成桥后将铰拆除。如果临时铰偏心安装则可能起到调整主拱内应力的作用,特别可消除混凝土收缩引起的附加内力。
3、用千斤顶调整内力:将千斤顶平放在拱顶预留的空洞内,利用千斤顶对两半拱缓缓施加推力,使两半拱即分开又抬升。由于千斤顶施力时,拱被抬升使拱架易于卸出;同时拱桥基础立即产生的变形影响亦可消除;而调整千斤顶施力点的位置和加力的大小,即可达到调整主拱应力的目的。
集中荷载和均布荷载作用下的梁,最大弯矩怎么计算分别计算集中荷载和均布荷载作用下的弯矩,再叠加即可,很简单
非均布荷载作用在梁上,怎样计算支座反力?很简单,将非均布荷载求和平均,再将非均布荷载的相对于支座的力矩求和平均。两者相乘就是支座反力。
斜向结构在竖向均布荷载作用下,其内力如何分析建筑物的斜向结构一般有楼梯、坡道、斜屋面等结构中的斜梁、斜板等等。
斜向结构在竖向均布荷载作用下,其内力分析时,一般是把斜向结构进行水平投影,按假定中水平状态的内力计算出来,然后按水平状态的内力情况分别进行配筋计算。计算出来后配筋长度仍按斜向长度进行配置。
这里需要提醒注意的是:有人认为,斜向结构在竖向均布荷载作用下,产生“斜向结构的上半部分会不会出现‘拉应力’,下半部分会不会出现‘压应力’的情况”,其实这是不存在的。
很简单的道理,想象一下就知道了:任何一个局部当有“应力”的存在时,它都需要一个相应的反向“应力”来与它进行平衡,否则,它到会“动”起来了。当然这一个在短时间内难以一下子理解的问题。
sap2000如何考虑塑性内力重分布比如计算一个多跨简支梁在均布荷载作用下的内力。设计塑性铰 可以考虑塑性内力重分布
圆弧无铰拱在均布荷载作用下拱脚处有水平推力吗当然有水平推力。请查杨文渊《实用土木工程手册》4-35无铰等截面圆拱计算表。P4-140
怎样计算水平荷载作用下框架的内力和侧移?水平荷载作用下框架内力的计算方法用反弯点法和D值法。具体计算步骤是:反弯点位置的确定;柱的侧移刚度的确定;各柱剪力的分配;柱端弯矩的计算;梁端弯矩的计算;梁的剪力的计算。
水平荷载作用下的侧移的计算:可认为是由梁柱弯曲变形引起的侧移和柱轴向变形的叠加。
均布荷载作用下分层地基模型的柔度矩阵怎么计算三大地基模型: 1、文克尔地基模型(线弹性地基模型),文克尔地基模型是把地基视为再刚性基座上由一系列侧面无摩擦的土柱组成,并可以用一系列独立的弹簧模拟; 2、弹簧半无限空间地基模型,假定地基是一个均匀连续各向同性的半无限空间弹簧体。
各种梁在竖向均布荷载作用下其内力、变形的发展演变特征塑性铰位置:简支梁(中间点),两端固定(两端和中间点),悬臂梁(固定端)
假设荷载集度为q,长为L
简支梁(中间点弯矩=qL^2/8),两端固定(两端弯矩=qL^2/12、中间点弯矩=qL^2/24),悬臂梁(固定端弯矩=qL^2/2)
这是因为桥梁设计具有时代性。关注目前的桥梁设计,随着建筑材料的不断革新,建桥方法和质量控制的不断改善,桥梁设计都朝着承载能力大,跨度大、使用寿命长、施工难度容易受控等方向发展。人们不再追求能用就行,而是追求既能使用又能用好、用得久、用得安全。所以对于原来的一些桥梁结构,在时代不断革新的趋势下,有所侧重地加以选择。对于拱桥这种形式也是如此。不是拱桥没有优势,而是现代人们追求的意识起了变化,关注拱桥的人也在慢慢潜意识地感觉疏远了(这是因为前段时间拱桥施工出事概率很高的缘故)。
至于为什么设计拱桥时,采用无铰拱的比采用两铰拱、三铰拱多,这是因为人们有个比较直观的感觉,无铰拱在拱圈安装时,稳定性要好于其他拱(因为拱脚提前锁定了),而且拱顶因为没有铰,变形小。其他型式的拱桥因为有了铰,能减轻拱圈受弯的负担。但随着材料强度的不断改善和提高,拱圈受弯能力的提高,不在乎这些因素的改善,所以选择无铰拱也是必然的了。
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