参考-桁架结构的内力素测定
电测综合实验报告
实验名称：电测综合实验2：桁架结构的内力素测定实验人员：
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电测综合实验2：桁架结构的内力素测定
一、实验内容和原理
1．桁架各杆内力素
由于桁架各杆通过螺栓连接，具有位移和转动约束，因此对于单根杆件，存在全部6种内力素(轴力x F N 、剪力y F Q 、剪力z F Q 、弯矩y M 、弯矩z M 、扭矩x T )，考虑结构受力对称性，扭矩可以忽略，各内力素如图1.1所示。
2．布片方案
如图1.2所示，均采用轴向应变计。以布片方便且距离尽可能大为宜。注意同一截面各应变计的位置l 1必须准确，b 1、b 2如有偏差需准确测定。试验中取l 1=100mm ，
l 2 =14.2mm, b 2=13mm ，b 1=23mm 。试验所测为一根斜杆。
图1.2 布片位置三视图
3．螺栓连接处各内力素测试及计算原理
1)每个载荷水平下，采用1/4桥同时测量所有测点的应变
2)轴力x F N ：由同一截面各边两点线应变插值得到c z 轴与截面交点处的轴向应变，两交点处z M 产生的应变为0，y M 产生的应变正负相反，可叠加消除其影响。两位置测量的轴力值进行比较，误差小于5%时，则平均得到最终测试值。
3)弯矩y M ：由于2)中得到的c z 轴与截面交点处的轴向应变仅由)(x M y 和x F N 产生，则两者相减即抵消轴力x F N 的影响，可计算出弯矩)(x M y ，由两位置弯矩)(x M y 插值得到螺栓连接点处的弯矩1y M 、2y M 。
4)剪力z F Q ：3)中两螺栓处1y M 、2y M 数值差即剪力z F Q 产生，由此得到其数值(也可以直接根据两测点截面得到的)(x M y 差直接计算)。
5)弯矩z M ：由于截面不存在关于c z 轴对称的点，因此无法直接测量其数值，但由于轴力x F N 已经测得且精度较高，则可由同一截面各边两点测量应变插值得到端点处应变，将两端点应变减去轴力影响，并相加抵消弯矩y M 影响，最终可计算两测点截面的弯矩)(x M z ，由两位置弯矩)(x M z 插值得到螺栓连接点处的弯矩1z M 、2z M 。
图1.1 单杆内力素
6)剪力y F Q ：3)中两螺栓处1z M 、2z M 数值差即剪力y F Q 产生，由此得到其数值(也可以直接根据两测点截面得到的)(x M z 差直接计算)。
7)注意应以形心主轴为坐标系重新计算各点坐标并进行插值。 二、试验数据处理
应变片试验数据如表2.1。
表2.1 试验测得应变片大小
荷载
1 2 3 4 5 6 7 8 KN 2 -77 -55 -18 -6 -75 -51 -22 -22 KN 4 -164 -119 -39 -16 -158 -106 -48 -50 KN 6
-274
-173
-53
-20
-239
-156
-70
-79
根据表2.1的实测数据，采用EXCEL 拟合得到的各截面上应变的直线方程如表2.2。
表2.2同一截面上两点的拟合方程
荷载
1，2 3，4 5，6 7，8 KN 2 ε =-2.2y-26.4 ε =1.2y-33.6 ε =-2.4y-19.8 ε =-22 KN 4 ε =-4.5y-60.5 ε =2.3y-68.9 ε =-5.2y-38.4 ε =-1.1y-33.7 KN 6
ε =-10.1y-41.7
ε =3.3y-95.9
ε =-8.3y-48.1
ε =-0.9y-58.3
该桁架材料为硬质铝合金，材料常数：弹性模量GPa 71=E ，泊松比3.0=ν。截面为双拼等边角钢L30×3。截面见图2.2。
图2.1 杆件截面尺寸图
该截面相关几何参数：
1)横截面面积：2m m 1.1873.37.263.330=?+?=A 2)形心位置：m m 7.81.18765.13.37.26153.33011=??+??==
∑∑==n
i i
n
i ci i A x A a 。 根据表2.2的直线方程得到形心主轴与截面的交点，即y=15mm 处的应变如表2.3。
表2.3各截面上与形心主轴交点处的应变
荷载
1，2 3，4 5，6 7，8 KN 2 -59.4 -15.6 -55.8 -22 KN 4 -128 -33.4 -116.4 -50.2 KN 6
-193.2
-46.4
-172.6
-71.8
I 截面用1，2应变片求得的形心主轴与截面交点的应变，和用3,4应变片求得的形心主轴与截面交点的应变相加后除以2，可以消去My 的影响，求得整个截面的轴向应变。
同理，II 截面用1，2应变片求得的形心主轴与截面交点的应变，和用3,4应变片求得的形心主轴与截面交点的应变相加后除以2，可以消去My 的影响，求得整个截面的轴向应变。
各级荷载作用下I 、II 截面主应变的求解汇总如下：
表2.4 杆件截面轴向应变
I 截面（με） -37.5 -80.7 -119.8 II 截面（με）
-38.9
-83.3
-122.2
1.轴力F N x的求解
试验值：F N x，=σA=EεA=71×ε×187.1=13284.1ε(KN)
各级荷载作用下杆件截面轴力如表2.5。
表2.5 杆件轴力
荷载P（KN） 2 4 6 I截面轴力
N（KN）-4.982 -10.720 -15.914 1
II截面轴力
N（KN）-5.168 -11.066 -16.233 2
误差 3.6% 3.1% 2.0% 轴力平均值（KN）-5.075 -10.893 -16.074
图2.2荷载-轴力图
1.M y的求解
各级荷载作用下弯曲应变为：
弯曲应变与曲率半径的关系为
z
=
ερ
曲率与弯矩的关系为
c
1
=
y M
EI ρ
弯矩与应变的关系为
c y M EI y
ε
=
M y I 、、M y II 按上述公式计算，M y 1、M y 2按线性插值求得。计算结果汇总如表2.7。 取螺栓孔1是靠近应变片（1，2，3，4）的螺栓孔，该点的坐标X 1=0, I 截面坐标X 2= l 1 =13cm II 截面坐标X 3= l 1+ l 2 =27.2，栓孔2是靠近应变片（5，6，7，8）的螺栓孔，其坐标是X 4=2 l 1+ l 2=40.2。
表2.7 截面弯矩M y
M y I （I 截面） 0.0049 0.0103 0.0161 M y II （II 截面） 0.0037 0.0072 0.0110 M y 1（螺栓孔1处） 0.0058 0.0132 0.0206 M y 2（螺栓孔2处） 0.0027
0.0044
0.0065
截面剪力的计算公式为：
12Q 21
-+2y y z M M F l l =
计算结果见表2.8。
图2.3 P- M y1图图2.4 P- M y2图
图2.5 P-F Q z图
2.M z的求解
M z的求解过程为由同一截面各边两点测量应变插值得到端点处的应变，由表2.2得到端点处，即y=0处的应变如表2.9所示。将两端点应变减去轴力影响，并相加以抵消弯矩M y的影响。
表2.9由各截面应变得到的端点处的应变
荷载1，2 3，4 5，6 7，8
2ε =-26.4 ε =-33.6 ε =-19.8 ε =-22.0
KN
4ε =-60.5 ε =-68.9 ε =-38.4 ε =-33.7
KN
6ε =-41.7 ε =-95.9 ε =-48.1 ε =-58.3
KN
表2.10 I 、II 截面端点处的应变
荷载
2 4 6 I 截面 -60 -129.4 -137.6 II 截面
-41.8
-72.1
-106.4
由轴力F N x 引起的应变大小根据公式ε=F N x /EA 计算得到，其应变值如表2.11所示。
表2.11 轴力产生的应变
荷载
2 4 6 轴力 -5.075 -10.89
3 -16.07
4 ε
-38.2
-81.7
-120.7
表2.12 由M z 引起的截面弯曲应变
I 截面（με） 21.8 47.7
56.9 II 截面（με）
3.6
9.6
14.3
表2.13 截面弯矩M z
M Z I （I 截面） 0.0041 0.0091 0.0132 M Z II （II 截面） 0.0007 0.0018 0.0027 M Z 1（螺栓孔1处） 0.0072 0.0158 0.0187 M Z 2（螺栓孔2处） 0.0005
0.0016
0.0018
其中螺栓孔1是靠近应变片（1，2，3，4）的螺栓孔，螺栓孔2是靠近应变片（5，6，7，8）的螺栓孔。 截面剪力的计算公式为：
1
2212l l M M F z z Qy +-=
表2.14 截面剪力F Q y
荷载（KN ） 2 3 5 剪力F Q y （KN ）
0.0017
0.036
0.0042
各内力随荷载的变化图如下：
图2.6 P- M Z 1图 图2.7 P- M Z 2图
图2.8 P-F Q y 图
误差产生的原因主要有以下几点：
1.加载的过程中，由于操作的原因，不可避免的产生了偏心，导致两边受力有差别。
2.贴应变片的过程，由于操作的原因，应变片可能不水平，以及贴的质量方面对结果都会有影响。
简谈结构力学桁架零杆问题Word版
简谈结构力学桁架零杆问题 姓名（楷体四号） 单位（宋体小五） 摘要：本文粗略讲解一下桁架结构中关于零杆的问题，包括零杆的判断，以及零杆在求解桁架结构的用处。关键词：结构力学、桁架、零杆 引言 学习了结构力学，个人对于桁架印象较深，特别是桁架中我们认为约定出来的零杆印象很深，因为当初个人在学习的时候，对于零杆并未掌握，充其量只是知道有这么回事，其内在含义并不清楚。但它的存在对于求解桁架结构非常重要，有时候可以让复杂的桁架变为几根杆件的简单桁架，非常实用。通过后来的学习，网上查找资料，和同学探讨，现在虽不说精通，但也有些个人见解。 1零杆的含义 在结构力学关于静定平面桁架的内力的计算中,当桁架的一些结点没有荷载时,并由于桁架形式所导致,桁架中一些杆件不产生内力,这些内力为零的杆件称为“零杆”。零杆是在理论计算中为了便于计算才提出来的，实际生活中是很少见到的，只是我们为了计算桁架内力图时为了简化的方便，或者说忽略它的一点点受力对于整个求解结果影响并不是很大，我们就将其定义为零杆。 2零杆的作用 桁架中的零杆虽然不受力，但却是保持结构坚固性所必需的。因为桁架中的载荷往往是变化的。在一种载荷工况下的零杆，在另种载荷工况下就有可能承载。如果缺少了它，就不能保证桁架的坚固性。掌握了判断出零杆的方法,在分析桁架内力时，如果首先确定其中的零杆，这对后续分析往往有利，会给计算带来很大的方便。 3零杆的判定 1、无荷载的三杆结点，若两杆在同一直线上，则第三杆为零杆。（如下图a） 2、不在同一条直线上的两杆节点上若没有荷载作用，两杆均为零杆。（如下图b） 3、不共线的两杆结点，若荷载沿一杆作用，则另一杆为零杆。（如下图c） 4、对称桁架在对称荷载作用下，对称轴上的K形结点若无荷载，则该结点上的两根斜 杆为零杆。（如下图d） 5、对称桁架在反对称荷载作用下，与对称轴重合或者垂直相交的杆件为零杆。（如下 图e） 图示： 值得注意的是，d，e中结构的支座不是对称的，但是只有竖向力的作用，铰支座的水平约束其实不起作用，因此可以忽略，这才可以把结构看成是对称的结构。另外，
桁架内力计算
15-1 多跨静定梁
031=+-=+'=qx qa qx y Q D X a x 3 1 = 2 当l X = α cos 2 l q Q B -= αα0sin sin =--qx y N A X
因在梁上的总载不变：ql l q =11 αcos 11 111q l l q q l l q === ()()()111221122111 1 1 d p l V f H M H H x a p a p l V M b p b p l V A A C B A B A A -?= ===+==+= ∑∑∑
f M H V V V V C A B B A A = = = f=0时，H A =∞，为可弯体系。 简支梁： ① 1 P V Q A - = ()a x P V A- - 1 H=+H A ，（压为正） ②()y H a x p x V M A A - - - = 1 1 即y H M M A - = D截面M、Q、N ()y H a x p x V M A A x ? - - - = 1 1 即y H M M A x - = ? ? ? ? sin sin sin cos H Q N H Q Q x x + = - = 说明：?随截面不同而变化，如果拱轴曲线方程()x f y=已知的话，可利用 dx dy tg= ?确定?的值。 二.三铰拱的合理轴线（拱轴任意截面 = = Q M ） 据：y H M M A ? - = 当0 = M时， A H M y = M是简支梁任意截面的弯矩值，为变值。 说明：合理拱轴材料可得到充分发挥。 f M H c A =（只有轴力，正应力沿截面均匀分布） c M 为简支跨中弯矩。
桁架结构实例分析
桁架结构实例分析 上海大剧院所采用的建筑结构为月牙形钢桁架结构。为满足上海人民日益增长的文化需要和艺术表演需求，特此设计建造了上海大剧院。上海大剧院是以观演为主要功能的公共建筑。其包括演出、餐厅、咖啡厅、画廊以及地下车库组成。除了体现了现代化的剧院建筑成就，还融入了中国传统文化。 其平面布置的格局为中国建筑的传统布局方法—“井”字形划分布局。前为大厅，后为表演及专业技术活动场地。大剧院包括1800座的大剧场和600座的中剧场及300座的小剧场。上海大剧院对于空间的利用达到近乎完美的境地。大剧场分三层看台，采用“法国式”结构。无论从座位设置到观剧视觉和听觉感受效果均达到国际第一流剧院的优级配置标准。此外大剧院还拥有目前国际上容纳面积最大、动作变换最多的舞台设备。 大剧院的展向天空的屋顶如桥梁般承接着宇宙和人类的联系。融合了东西方的文化韵味。白色弧形拱顶和具有光感的玻璃幕墙的有机结合，在灯光的烘托下如水晶宫一般。大剧院的设计特点非常鲜明。首先在营造外观气势上，其拱顶屋架起到了一定作用，延伸了建筑向上的高度以及横向的广度。同时形成了较强的视觉冲击力。此外其向上反翘的拱顶并不只是摆设，还有实际效用。其实在剧院设计上，拱顶设计更具优势。剧院建筑对于声学效果要求很严，大剧院的拱顶由六根柱子支撑，中间留有空隙，因此设计将机房设备安置于此。除了
能有效利用建筑面积外，更能避免地下震动对主题观众厅的噪声影响，架空的钢结构顶部可以有效延缓噪声到达建筑主体的时间，从而减弱固体传声的影响。更增加了剧场内部空间，增加了观众的座位数。 大剧院钢屋该既是覆盖整个大剧院下部结构的屋顶，又是一个称重结构。为了达到建筑和结构的完美统一。大剧院采用了巨型框架的结构体系，它具有侧向刚度较大，给建筑提供大开间和大高度室内空间，能满足建筑多功能要求的特点。大剧院内六个钢筋混凝土电梯筒体作为主框架柱，承担着上部结构全部的竖向荷载、风载及地震荷载，两榀纵向主桁架及十二榀横向月牙形桁架形成主框架梁，承担着全部钢屋盖的竖向荷载，并将这传至电梯筒体，钢屋盖内部三层楼面结构组成巨型结构的次框架部分。充分满足了建筑设计需求。
桁架结构分析
2013-2014年度学生研究计划（SRP）“桁架结构模型结构优化及试验” 结题论文 姓名骆辉军 学院土木与交通学院 专业土木工程（卓越全英班） 学号 201230221450 指导老师范学明 时间 2014年10月
一.实验背景 随着科学技术的发展和计算机软件技术的应用，应用相关的软件来进行桁架结构模型的优化已经可以成为现实。桁架结构中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。在桥梁结构中，桁架结构也应用广泛。只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。合理地设计桁架结构，就能够最大限度地利用材料的强度，起到减轻桁架重量，节省材料的目的，从而也能为工程实际应用提供相关的依据和参考。 但桁架的结构模型形式千变万化，仅仅从理论上分析桁架的受力特征和破坏特征，而不进行相应的试验研究是无法取得实质性的进展的。正是基于这样一个原则，我们需要在理论研究的基础上通过试验来优化桁架的结构模型，在各式各样的桁架结构中挑选出受力合理的结构，最大限度地使材料的强度得以利用。 研究桁架结构模型优化的意义 桁架结构中，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。 由于杆件之间的互相支撑作用，且刚度大，整体性好，抗震能力强，所以能够承受来自多个方向的荷载。而且具有结构简单，运输方便等优点，其应用于各个工程领域。古代木构建筑，而今的2008北京奥运会的主体育馆鸟巢；太空中的大型可展天线，地面上的跨海大桥，随处都可见到桁架的身影。由于桁架的结构模型千变万化，不同的桁架结构形式对桥梁或者屋架的受力特征有很大的影响，因而，研究桁架结构模型的优化具有重大的意义。 二．实验的相关资料 1.桁架结构的常见构造方式 桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构，即一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。 桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。其主要结构特点在于，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相
第三章 桁架结构解析
第三章桁架结构 第一节桁架结构的特点 由简支梁发展成为桁架的过程――简支梁在均布荷载作用下，沿梁轴线弯曲，剪力的分布及截面正应力的分布（分为受压区和受拉区两个三角形）在中和轴处为零。截面上下边缘处的正应力最大，随着跨度的增大，梁高增加。根据正应力的分布特点，要节省材料，减轻自重，先形成工字型梁――继续挖空成空腹形式――最后，中间剩下几根截面很小的连杆时，就发展成为“桁架”。 由此可见，桁架是从梁式结构发展产生出来的。桁架的实质是利用梁的截面几何特征的几何因素――构件截面的惯性矩I增大的同时，截面面积反而可以减小。梁结构的梁高加大时，自重随之增加很多，桁架结构无此弊端。 Z在实际工作中，由于其自重轻，用料经济，易于构成各种外形适应不同的用途，桁架成为一种应用极广泛的形式，除经常用于屋盖结构外，（我们常说的屋架），还用于皮带运输机栈桥、塔架和桥梁等。（如图示各种组合屋架、武汉长江大桥采用的桁架形式等） 一．桁架结构计算的假定（基本特点） 1．杆件与杆件之间相连接的节点均为铰接节点 2．所有杆件的轴线都在同一平面内。（这一平面称为桁架的中心平面） 3．所有外力（包括荷载与支座反力）都作用在桁架的中心平面内，且集中作用在节点上实际桁架与上述假定是有差别的，尤其是节点铰接的假定。例如：木桁架常常为榫接，它与铰接的假定是接近的。而钢桁架有些杆件在节点处是连续的，腹杆采用的是节点板焊接或铆接，节点具有一定的刚性；混凝土节点构造往往采用刚性连接。尽管如此，科学试验和工程实践均表明，上述不符合假定的因素对桁架影响很小，只要采取适当的构造措施，就能保证这些因素产生的应力对结构和杆件不会造成危害。故桁架在计算中仍按“节点铰接”处理。 假定3 “集中力作用在节点上”是保证桁架各杆件仅承受轴向力的前提。对于桁架上直接搁置屋面板或屋架下弦承受吊顶荷载时，当上下弦间有荷载作用时，则会使原来杆件的受力形式发生变化（纯压、纯拉变为压弯、拉弯构件），从而使得上、下弦截面尺寸变大，材料用料增加。为了避免这些情况发生，可以采取下列办法：A.上弦屋面板宽度与桁架上弦的节点长度相等，使屋面板的主肋支承在上弦节点上。B.吊顶梁放置在下弦节点处，屋面板设置檩条在上弦节点处。C.对于钢桁架，采用再分式屋架，保证荷载传至节点上 二、桁架结构的杆件内力 1、以节点荷载作用下的平行弦桁架为例 通过取脱离体，分别对“A”“B”取矩，利用节点平衡法则，可以得出 弦杆内力：N2＝－M0/h（压），N3＝M0/h 腹杆内力：N1＝V0/sinα 竖腹杆内力：N4＝V0 M0：按简支梁计算相应于屋架各节点处的截面弯矩 V0：按简支梁计算相应于屋架各节点处的截面剪力
桁架受力分析
3.4 静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法 3.4.1 桁架的特点和组成 静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定： （1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。 （3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 桁架的分类 （1）简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二元体所组成的几何不变体。（图3-14a） （2）联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b） （3）复杂桁架：不属于前两类的桁架。（图3-14c）
3.4.2 桁架内力计算的方法 桁架结构的内力计算方法主要为：结点法、截面法、联合法 结点法――适用于计算简单桁架。 截面法――适用于计算联合桁架、简单桁架中少数杆件的计算。 联合法――在解决一些复杂的桁架时，单独应用结点法或截面法往往不能够求解结构的内力，这时需要将这两种方法进行联合应用，从而进行解题。 解题的关键是从几何构造分析着手，利用结点单杆、截面单杆的特点，使问题可解。 在具体计算时，规定内力符号以杆件受拉为正，受压为负。结点隔离体上拉力的指向是离开结点，压力指向是指向结点。对于方向已知的内力应该按照实际方向画出，对于方向未知的内力，通常假设为拉力，如果计算结果为负值，则说明此内力为压力。 常见的以上几种情况可使计算简化： 1、不共线的两杆结点，当结点上无荷载作用时，两杆内力为零（图3-15a）。 F1=F2=0 2、由三杆构成的结点，当有两杆共线且结点上无荷载作用时（图3-15b），则不共线的第三杆内力必为零，共线的两杆内力相等，符号相同。 F1=F2 F3=0 3、由四根杆件构成的“K”型结点，其中两杆共线，另两杆在此直线的同侧且夹角相同（图3-15c），当结点上无荷载作用时，则不共线的两杆内力相等，符号相反。
钢桁架桥的结构设计与分析
钢桁架桥的结构设计与分析 1、概述 钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好普遍应用于铁路桥梁。长期以来，由于钢材价格高，材料养护费用高，钢桁架桥梁在公路领域应用较少。近年来，随着我国炼钢水平的提高，国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要，同时随着钢结构防腐技术的提高，钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。 相比较我国当前100m左右中等跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构，钢桁架桥梁虽然建筑成本高，但刨去成本控制的因素，钢桁架桥具有以下的几点优越性： 1.建筑高度低，由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成，对杆件界面的抗弯刚度要求不大，因此钢桁架的建筑高度由横梁控制，在桥梁宽度不是非常大时可极大的降低桥梁建筑高度，尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁； 2.施工周期短，速度快。钢桁架施工可在工厂制作杆件，运到现场拼装成桥，可采用顶推和支架拼装等方法，这使它在很多工期较紧的工程（如重要道路的桥梁改建）和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一； 3.随着钢结构防腐技术的提高，钢桁架桥的耐久性大为提高，同时钢材作为延性材料，结构安全性较混凝土桥梁高。正
因为钢桁架桥梁的这几方面的优点，桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。 2、结构设计 公路桥位于江苏省境内，正交跨越京杭大运河，河口宽95m，通航净空要求90x7m，桥梁主跨采用97m，由于桥梁中心至桥头平交处距离仅140余米，若采用其他结构纵坡将达到5%以上，经综合考虑，主桥采用97m下承式钢桁架结构。 2.1主桁 主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度 5.35m，主桁高度8m，高跨比为1/12.04。两片主桁中心距为8.6m，宽跨比为1/11.2，桥面宽度为8m。
ANSYS 有限元分析 四杆桁架结构
《有限元基础教程》作业三 ：四杆桁架结构的有限元分析 班级：机自101202班 姓名：韩晓峰 学号：201012030210 一．问题描述： 如图3-8所示的结构，各杆的弹性模量和横截面积都为4229.510N/mm E =?, 2100mm A =，基于ANSYS 平台，求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。 图3-8 四杆桁架结构 二．求解过程： 1． 基于图形界面的交互式操作(step by step) (1)进入ANSYS(设定工作目录和工作文件) 程序→ANSYS → ANSYS Interactive →Working directory (设置工作目录) →Initial jobname(设置工作文件名):planetruss →Run → OK (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences… → Structural → OK (3) 选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete… →Add… →Link ：2D spar1→OK (返回到Element Types 窗口) →Close (4) 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic → Isotropic: EX:2.95e11 (弹性模量)，PRXY:0(泊松比) → OK → 鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口 (5) 定义实常数以确定单元的截面积 ANSYSMain Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1→ OK →Real Constant Set No: 1(第1号实常数), AREA: 1e-4 (单元的截面积)→OK →Close (6) 生成单元 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat →Nodes →In Active CS →Node number 1 →X:0,Y:0,Z:0→Apply →Node number 2 →X:0.4,Y:0,Z:0→Apply →Node number 3 →X:0.4,Y:0.3,Z:0→Apply →Node number 4 →X:0,Y:0.3,Z:0→OK ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Elements →Elem Attributes （接受默认值）→User numbered →Thru nodes →OK →选择节点 1，2→Apply →选择节点 2，
桁架受力分析报告
3.4静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法结点法、截面法、联合法 3.4.1桁架的特点和组成 341.1静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑 中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行 结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷 载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以 大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯 矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定：（1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。
（3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 341.2桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 3.4.1.3桁架的分类 （1 简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二兀体所组成的几何不变 ） 体。（图3-14a） （2 联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b ）） （3 ）复杂桁架: 不属于前两类的桁架。（图3-14C ） 342桁架内力计算的方法 桁架结构的内力计算方法主要为：结点法、截面法、联合法
桁架支撑计算
施工平台支撑验算 支架搭设高度为7.4米， 搭设尺寸为：立杆的纵距b=1.20m，立杆的横距l=1.20m，立杆的步距h=1.50m,顶托下部采用2根50*100的方通。方通下方为桁架。 1.立杆计算： （1）荷载计算： 取1个计算单元:(1.2m*1.2m) 立杆自重：7.4m*3.5kg/m=0.26kN； 施工荷载取100kg/m2； 堆放荷载取100kg/m2； 水平杆作用在单根立杆上的重量为（5道双向）： 2.4*5* 3.5kg/m=0.42kN； 单根立杆荷载总和为： N=2*1.44+0.26+0.42=3.6kN； （2）立杆稳定性验算： A=4.24cm2，i=1.6cm 计算长度l0=uh=1.75*1.5=2.6m λ= l0/i=260/1.6=162.5, φ=0.294 f=N/ΦA=3.6/(424*0.294)=28.9N/mm2<[f]=215N/mm2 满足要求。 2.方通验算： 按三跨连续梁计算：
（1）变形验算： 用SAP 2000进行计算，结果如下： 最大挠度位于1.6m处，（双方通） 挠度为14mm/2=7mm<3600mm/250=14.4mm 满足要求。 （2）刚度验算： 弯矩图如下（kN.m）： M max=3.54kN.m，W=15.52cm3；
f=M/W=3.54/（2*15.52）=114N/mm2<[f]=215N/mm2 满足要求。 （3）支座反力： 支座反力如下： 3.桁架验算： 计算模型：
a.Y-Z平面： 内力计算结果为： 上部横杆计算结果为： 下部横杆计算结果为：
简单桁架内力的计算方法
25您的位置：在线学习—>在线教程—>教学内容 上一页返回目录下一页 3.4 静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法 3.4.1 桁架的特点和组成 3.4.1.1 静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定：（1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。 （3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 3.4.1.2 桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 3.4.1.3 桁架的分类 （1）简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二元体所组成的几何不变体。（图3-14a） （2）联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b） （3）复杂桁架：不属于前两类的桁架。（图3-14c）
《桁架的结构分析》word版
桁架的结构分析及在生活中的应用 宇航学院
1.桁架的定义 由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构 2.桁架在工程和生活中的结构模型 如：升降机构，塔示吊车，住房，屋顶，桥梁，汽车底盘，电线杆，高压输电线的铁塔，航空航天飞机的发射架，人体骨骼，手臂 3.桁架所具有的力学性能 a.足够的强度—不发生断裂或塑性变形 b.足够的刚度—不发生过大的弹性变形 c.足够的稳定性—不发生因平衡形式的突然转变而导致的坍 塌 d.良好的动力学特性—抗震性 4．组成桁架材料要求 a.要有符合要求的杆件 b.要有良好的连接件，包括铆钉、销钉及焊缝的连接
5.桁架的力学分析 a.构建桁架的基本原则：组成桁架的杆件只承受拉力或压力，不承受弯曲。这样杆件内横截面就承受均匀内力，若承受弯矩的话，内力就不是均匀分布的，有些横截面上的内力相当大，容易造成杆件的强度失效。 b.二力杆是组成桁架的基本构件。 c.实际上的桁架与理论分析的模型是有差距的，为了便于理论分析，对实际桁架作以下基本假定： （1）. 所有杆件只在端部连接 （2）. 所有连接处均为光滑铰链 （3）. 只在连接处加载 （4）. 杆的重量忽略不计 只有保证这几个基本条件，才能保证杆件只承受拉力或压 力，即所有的杆都是二力杆。 6.桁架分类 a.平面桁架 （1）.平面结构，载荷作用在结构平面内； （2）. 对称结构，载荷作用在对称面内。例塔吊. b. 空间桁架 （1）. 结构是空间的，载荷是任意的；
（2）. 结构是平面的，载荷与结构不共面。 7. 静力分析的基本方法 方法要点:分析桁架受力的基本的方法：整体平衡和局部平衡。如图三角形，整体是平衡的，从中任取一部分都是平衡的，比如三个杆件是平衡的，三个节点也是平衡的。这样一个整体平衡和局部平衡的概念就构成了静力分析的方法要点。 a.节点法 以节点为平衡对象； 节点力的作用线已知，指向可以假设； 不仅可以确定各杆受力，还可以确定连接件的受力。 b.截面法 用假想截面将桁架截开； 将桁架中的所有杆件都视为变形体； 考察局部桁架的平衡，直接求得杆件的内力进而求得节点受力。 欢迎您的下载，资料仅供参考！
桁架结构静力测试
桁架结构静力测试 邬雨萱1450502 金永学1550873 1.工程背景： 钢桁架桥在现实中应用广泛，工程实例中有各 种各样的钢桁架桥。钢桁架桥一般为超静定结 构，以使桥更为安全。桁架杆件主要受轴向拉 应力或压应力而不受弯矩。因此可以最大限度 发挥材料的性能，让承受更大的力，因此其十 分适合于大跨度结构。如图所示就是一座钢桁 架桥。但是实际应用中的桁架桥的结点往往并 非全铰接，其中或多或少带有刚接特性，因此实际使用时桁架的受力与理论计算并不完全相同。桁架结构是现代工程结构中最常用的结构之一。在荷载作用下，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，节省材料，减轻自重和增大刚度，同时，桁架结构还具有造型优美，坚固耐用，具有艺术性等特点，在现代工程实践当中得到广泛的应用。因此，桁架的设计和测试显得尤为重要。 1.实验目的： （1）设计并组装桁架结构；
（2）理论分析选定杆件轴力大小和方向； （3）了解应变片测量原理及使用方式； （4）测定桁架各杆件轴力大小，并与理论值比较； 2. 实验内容： （1）桁架搭建：该桁架由24根265mm ×10mm ×5mm 和90根190mm ×10mm ×5mm 的钢杆通过螺钉连结起来。成型后效果如下图。 图一 桁架实物图 (a) (b) (c) 图二 节点构造图 （2）实验方案设计：杆件选择：在实验中，为了测得杆的轴力，我们选择了三种不同的杆件粘贴应变片。杆件位置及编号如下图所示：
每个测点在杆件的正，反两面分别粘贴应变片，编号后，再引出导线，接入DH-3818静态应变测试仪上。将应变片粘贴在杆件两侧，目的是排除由于受力不在桁架所在平面内而造成的杆件弯曲对测试的影响。在实验处理数据时，应取两个读数的平均值作为杆件的应变值。 加载设计：因简支梁的挠度在力集中在梁中点时达到最大，所以我们将荷载加在桁架的中间位置。为了加载方便，我们把加载点设计在桁架的上弦点A 处。如上图所示。 （3）受力分析：该桁架结构有一定的对称性，在作受力分析图时我们只画结构的一半受力图： （4）操作步骤：a.在需要测量的杆件上贴好应变片，将各应变片导线接入DH-3818静态应变测试仪并用电烙铁焊接牢固； b.将DH-3818静态应变测试仪各通道清零并平衡； c.加载，记录下各通道的读数，计算轴力，与理论值进行比较。 （5）实验数据处理： 测得每个杆件的横截面都是10.25×3.30mm(取横截面积为34mm 2)的矩形，取弹性模量E=210G ，重力加速度g=9.8m/s 。 数据表如下： 其它杆件受力 外载荷杆件1受力杆件2受力杆件3受力
桁架承重架设计计算书
桁架承重架设计计算书 The latest revision on November 22, 2020
桁架承重架设计计算书 桁架承重架示意图(类型一) 二、计算公式 荷载计算:1.静荷载包括模板自重、钢筋混凝土自重、桁架自重(×1.2)； 2.活荷载包括倾倒混凝土荷载标准值和施工均布荷载(×1.4)。 弯矩计算: 按简支梁受均布荷载情况计算 剪力计算： 挠度计算： 轴心受力杆件强度验算： 轴心受压构件整体稳定性计算: 三、桁架梁的计算 桁架简支梁的强度和挠度计算 1.桁架荷载值的计算. 静荷载的计算值为 q1 = 62.18kN/m. 活荷载的计算值为 q2 = 16.80kN/m. 桁架节点等效荷载 Fn = -39.49kN/m. 桁架结构及其杆件编号示意图如下： 桁架横梁计算简图 2.桁架杆件轴力的计算. 经过桁架内力计算得各杆件轴力大小如下： 桁架杆件轴力图 桁架杆件轴力最大拉力为 Fa = 105.31kN. 桁架杆件轴力最大压力为 Fb = -139.62kN. 3.桁架受弯杆件弯矩的计算. 桁架横梁受弯杆件弯矩图 桁架受弯杆件最大弯矩为M = 2.468kN.m 桁架受弯构件计算强度验算= 18.095N/mm 钢架横梁的计算强度小于215N/mm2，满足要求！ 4.挠度的计算. 最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度 桁架横梁位移图 简支梁均布荷载作用下的最大挠度为 V = 0.425mm. 钢架横梁的最大挠度不大于10mm，而且不大于L/400 = 1.25mm，满足要求！ 5.轴心受力杆件强度的计算.
式中 N ——轴心拉力或轴心压力大小； A ——轴心受力杆件的净截面面积。 桁架杆件最大轴向力为139.622kN, 截面面积为14.126cm2 . 轴心受力杆件计算强度 = 98.841N/mm2. 计算强度小于强度设计值215N/mm2，满足要求！ 6.轴心受力杆件稳定性的验算. 式中 N ——杆件轴心压力大小； A ——杆件的净截面面积； ——受压杆件的稳定性系数。 轴心受力杆件稳定性验算结果列 表 ------------------------------------------------------------- ---------------- 杆件单元长细比稳定系数轴向压力kN 计算强度N/mm2 ------------------------------------------------------------- ---------------- 1 37.948 0.914 0.000 -------- 2 37.948 0.914 105.310 -------- 3 37.948 0.91 4 -52.65 5 40.770 4 40.046 0.907 -139.622 109.010 5 37.948 0.914 0.000 -------- 6 40.046 0.90 7 83.774 -------- 7 37.948 0.914 -26.327 20.385 8 37.948 0.914 -26.327 20.385 9 37.948 0.914 -39.491 30.577 10 37.948 0.914 -52.655 40.770
第二节 平面静定桁架的内力计算
第二节平面静定桁架的内力计算 桁架是工程中常见的一种杆系结构，它是由若干直杆在其两端用铰链连接而成的几何形状不变的结构。桁架中各杆件的连接处称为节点。由于桁架结构受力合理，使用材料比较经济，因而在工程实际中被广泛采用。房屋的屋架（见图3－10）、桥梁的拱架、高压输电塔、电视塔、修建高层建筑用的塔吊等便是例子。 图3－10房屋屋架 杆件轴线都在同一平面内的桁架称为平面桁架（如一些屋架、桥梁桁架等），否则称为空间桁架（如输电铁塔、电视发射塔等）。本节只讨论平面桁架的基本概念和初步计算，有关桁架的详细理论可参考“结构力学”课本。在平面桁架计算中，通常引用如下假定： １）组成桁架的各杆均为直杆； ２）所有外力（载荷和支座反力）都作用在桁架所处的平面内，且都作用于节点处； ３）组成桁架的各杆件彼此都用光滑铰链连接，杆件自重不计，桁架的每根杆件都是二力杆。 满足上述假定的桁架称为理想桁架，实际的桁架与上述假定是有差别的，如钢桁架结构的节点为铆接（见图3－11）或焊接，钢筋混凝土桁架结构的节点是有一定刚性的整体节点， 图3－11 钢桁架结构的节点 它们都有一定的弹性变形，杆件的中心线也不可能是绝对直的，但上述三点假定已反映了实际桁架的主要受力特征，其计算结果可满足工程实际的需要。 分析静定平面桁架内力的基本方法有节点法和截面法，下面分别予以介绍。 一、节点法 因为桁架中各杆都是二力杆，所以每个节点都受到平面汇交力系的作用，为计算各杆内力，可以逐个地取节点为研究对象，分别列出平衡方程，即可由已知力求出全部杆件的内力，这就是节点法。由于平面汇交力系只能列出两个独立平衡方程，所以应用节点法往往从只含两个未知力的节点开始计算。 例3－8 平面桁架的受力及尺寸如图3－12ａ所示，试求桁架各杆的内力。
桁架结构的分析【深度剖析】
内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 【基本知识】 桁架结构是由若干个杆件在杆两端用铰联结而形成的结构，各铰结点为无摩擦的理想铰，各杆轴线通过铰中心，荷载和支座反力作用在结点上。这次采用link8单元来模拟空间桁架结构，每个节点只用三个自由度（Ux，Uy，Uz），该单元可承受轴向拉压但不能承受弯矩。 【基本资料】 此次分析为一吊车梁桁架，采用N型万能杆件拼组而成。 尺寸：具体尺寸如下图所示，其中单根杆件的截面面积（㎡）：N1=2330e-6, N3=1670e-6,N4=1150e-6,N4=1150e-6。 约束：在下平纵联平面内，一端支座固定，其中一个为固定，另一个横向可动；另外一端支座纵向可动，但与固定支座位于一侧的支座横向固定。 荷载：1、自重（重力加速度取9.8m/s2）； 2、风荷载；工作状态横向风压强度为500Pa； 3、移动荷载；吊重为600KN且在跨中16m范围内的两个对应的上弦节点上移动；
材料：弹性模量E=2.1e11；密度8399.5 【建模要点】 1、建立空间的桁架模型可以先建立一个简单的模型，然后通过线的复制（lgen）来生成整个模型； 2、给建成的模型赋属性时，选择相应的杆，可以通过这三个命令流（lsel,s,loc,x；lsel,r,tan1；lsel,r,length）来选择，方便快捷，具体的看可以查看帮助文件； 3、因为第三个荷载时移动的荷载，且每种类型荷载的分项系数不同，因此需要用到荷载工况，将自重、风荷载分别与位于不同结点的移动荷载进行组合，需要采用循环的命令，详情请见命令流。 【建模过程】 1、建模。先建立前后两边的主桁架，由于这个是个有规律的，可以先建立一个简单，然后利用lgen复制得到大的模型；如下图所示； 部分命令流：lgen,6,all,,,4 \ 部分命令流：lgen,2,all,,,,,2