结构力学论文
2023年土木工程专业结构力学进阶研究期末结课论文

2023年土木工程专业结构力学进阶研究期末结课论文摘要:本文旨在介绍土木工程专业结构力学进阶研究的相关内容,探究这一领域的发展趋势与前沿技术。
首先,我们介绍了土木工程专业结构力学的基本概念和研究内容,在此基础上深入探讨了进阶研究所需具备的理论基础和实践技能。
接下来,我们详细阐述了目前土木工程专业结构力学领域的研究热点和难点,并探讨了相关技术的应用前景和优化方向。
最后,我们对土木工程专业结构力学进阶研究提出了自己的见解和建议,期望能够为相关研究者提供参考。
引言:土木工程专业结构力学是一门综合性科学,主要研究力学、数学等方面的知识在结构工程领域中的应用问题,包括在建筑、桥梁、隧道、塔架、航空航天等领域中的应用。
随着工程技术的不断发展和人们对建筑安全质量要求的提高,土木工程专业结构力学的研究和应用逐渐成为人们关注的焦点,为建筑工程的设计和建设提供了有力的技术支持。
一、基本概念和研究内容土木工程专业结构力学是一门综合性科学,涉及到多个学科的知识,包括数学、物理学、力学等等。
其研究内容主要包括结构稳定、结构振动、结构变形、结构设计和结构施工等方面。
这些内容都是基于地面和非地面结构的承载安全性、稳定性和可靠性的需求而建立的。
在土木工程专业结构力学中,结构体系的稳定性是非常重要的一项研究内容。
稳定性研究的目的是确保结构在受到一定力量作用时,不会发生过度的变形或坍塌。
另外,结构振动和变形稳定性也是研究的重点。
在建筑物、桥梁和其他结构物中,不可避免地存在着振动和变形,而结构的振动和变形稳定性的研究则能够保证结构物不会因此发生破坏。
二、进阶研究所需的理论基础和实践技能想要深入学习和研究土木工程专业结构力学,必须具备扎实的数学和理论基础,掌握一定的实践技能。
需要学习的数学知识包括复变函数、线性代数、微积分等等。
力学方面则需要掌握牛顿力学和连续介质力学等内容。
除此之外,实际的工程经验也是非常重要的。
工程学院的学生需要学习如何设计结构,如何设计施工方案,还要了解施工过程中各个阶段的重要性及注意事项等。
简明结构力学小论文范文

超静定结构用铰化法求解姓名:班级:学号:摘要:利用铰化法解超静定刚架是一种将超静定结构转化为铰化结构求解内力的一种方法。
叙述了将超静定结构转化为铰化结构的依据、转化过程,并推求了部分刚架弯矩为零的截面位置系数,举例说明了铰化法的应用。
关键词:超净定结构;铰化法;铰化结构;铰化图引言超静定结构转化为铰化结构的依据有中间铰的刚架结构受荷载作用时,在中间铰处弯矩等于零;相反,刚架上不是铰连接且弯矩等于零的截面均可以在计算内力时看成是用铰连接。
把超静定结构上弯矩为零的截面改为铰连接的结构称为铰化结构。
对于超静定刚架来说,在某种荷载作用下,只要把弯矩为零的截面位置确定下来,就可以把超静定刚架转化为铰化结构而求解内力。
而铰化结构恰好又能利用解静定结构的方法求解内力,尤其是水平荷载作用下的门字形超静定刚架,无论有几层,其铰化结构均符合几何不变体系的组成规律,没有多余联系,是一个静定结构,因而可以使计算简化。
1 超静定结构转化为铰化结构的途径借用力法的计算结果,根据内力图确定弯矩为零的截B C面位置将杆件从整体中取出来,标出内力及荷载,设某端到弯矩为零的截面距离为,列出截面的弯矩方程,并令其等于零,便可以求出值,即为弯矩等于零的截面位置。
例如,一超静定刚架如图1所示,需确定弯矩为零的截面位置。
解法:取出杆件AB,标出内力及外力,设A端到弯矩为零的截面距离为x,如图2所示。
列出求x截面弯矩方程,并令其等于零:解得:x=0.394L即AB杆弯矩为零的截面在 x=0.394L处,该截面位置系数a1为0.394。
以同样的方法推得BC杆 a2=0.402,CD杆a3 =0.5902.将结构铰化把弯矩为零的截面化为铰接,超静定刚架(图1)便可转化为铰化(图3)。
图1和图3所表示出的两个结构的弯矩图和剪力图是完全相同的。
如果把弯矩为零的截面位置作为已知截面位置,求解图3所示铰化结构的内力,便可得到图1所示超静定刚架的内力。
根据同样的道理求得了单跨两层, 刚架受水平均布荷载作用、单层1~5跨刚架受竖向均布荷载作用时弯矩为零的截面位置系数a值,列入表1、2。
结构力学及其应用于建筑论文

结构力学及其应用于建筑论文
结构力学是研究物体受力作用下的变形及其后果的科学。
它既注重分析受力物体的变形行为,也需要评估受力物体的强度和稳定性。
它研究的对象包括建筑结构、机械零件、设备等,其应用广泛用于工程建设中。
本文主要针对建筑结构,介绍结构力学在建筑领域中的应用。
建筑结构在受力作用下容易发生变形,因此,在设计建筑结构时,必须通过结构力学的原理来预测建筑的变形行为。
由于不同的建筑结构受力行为很不一样,所以,在设计一个建筑结构之前,要根据建筑的特征,按照相应的结构力学的原理,来进行计算和分析,以确保建筑结构的可靠性和安全性。
另外,结构力学也可以用于验算框架结构的支座及支承体系。
将要支撑负载的支撑体系以及支撑和负载之间的接触面设计,就可以使用结构力学来进行分析计算。
这种结构力学分析可以帮助设计者确定支撑体系的足够强度,从而确保结构的安全性。
最后,结构力学还可以用于研究建筑结构的几何形态。
结构力学分析可以帮助我们更深入的了解建筑结构的构造和变形,以便更好的满足建筑设计的要求。
总结而言,结构力学在建筑领域中的应用十分广泛。
它可以用来预测建筑结构的变形行为,计算支撑体系的强度,以及研究建筑结构的几何形态等。
因此,结构力学不仅是建筑工程中的一门重要的科目,也是运用到建筑设计中的重要工具。
结构力学小论文

结构力学小论文或自主式学习的参考题目1、不同结构型式主要内力及其特点分析说明:相同跨度和相同荷载(全跨受均布荷载q),可以比较简支梁、伸臂梁、三角形三铰拱、抛物线三铰拱、梁式桁架、组合结构等。
2、各类平面桁架内力分布情况的比较。
说明:桁架的外形对桁架的内力分布影响很大,分析常见的平行弦桁架、三角形桁架、抛物线桁架、折线形桁架的内力分布情况。
3、桁架结构结点按铰接点计算的依据说明:桁架结构的结点并不是理想铰,但是实际中可以按照铰接点来进行计算,原因、理由?4、对桁架结构的结点采用不同的简化形式,比较其内力的变化。
5、讨论复杂结构的几何构造分析方法。
6、静定桁架当其形式、跨度、荷载不变时,其内力随高度和节间数的变化规律。
7、用具体实例的计算来说明静定结构的特性。
8、分析影响组合屋架内力的主要因素。
说明:影响组合屋架(如:下撑式五角形组合屋架)内力状态的主要因素有高跨比f/l,已经高度f 确定以后,f1 与f2 的比例不同影响结构内力。
9、单位移动荷载是水平方向或者斜向时,做结构某个量值(内力或者支座反力)的影响线。
分析其含义和做法与竖向移动单位荷载下影响线的异同。
10、含有均布的移动荷载时如何确定荷载最不利位置。
11、如何按规范确定移动荷载以及移动方向。
12、杆件截面对中性轴不对称,则对温度改变引起的位移的影响说明:课本上在推导温度改变引起的位移计算时,是假设杆件截面对中性轴对称,而实际工程结构中杆件截面不一定是对称的,如果不对称,则对位移的计算有什么影响?13、如何减小荷载作用引起的结构位移?说明:比如,增加各杆刚度?14、分析位移计算时忽略轴向变形和剪切变形时引起的误差。
说明:选取矩形截面细长杆(h/l=1/8~1/18),分析荷载作用下,忽略轴向变形和剪切变形对位移有多大的误差?15、举例说明对称性在结构内力计算中的应用。
16、举例说明用力矩分配法如何求解结点转角。
说明:用力矩分配法计算出每根杆件的杆端弯矩,将该端各次所得分配力矩相加,再除以该杆的转动刚度,得结点角位移的渐进值。
结构力学专题论文

结构力学专题论文学院:土木工程学院班级:土木四班姓名:王超级学号:20070420422超静定梁的极限荷载分析与计算一、 概述弹性设计方法及其许用应力设计法的最大缺陷是以某一截面上的maxσ达到[σ]作为衡量整个结构破坏的标准。
事实上,由塑性材料组成的结构(特别是超静定结构)当某一局部的max σ达到了屈服应力时,结构还没有破坏,还能承受更大的荷载。
因此弹性设计法不能充分的利用结构的承载能力,是不够经济的。
塑性分析考虑了材料的塑性性质,其强度要求以结构破坏时的荷载作为标准:max []PuP p uF F F k ≤=其中,Pu F 是结构破坏时荷载的极限值,即极限荷载。
u k 是相应的安全系数。
对结构进行塑性分析时仍然要用到平衡条件、几何条件、平截面假定,这与弹性分析时相同。
另外还要采用以下假设:(1) 材料为理想弹塑性材料。
其应力与应变关系如图所示。
(图1.1)图1.1(2) 比例加载:全部荷载可以用一个荷载参数P 表示,不会出现卸载现象。
(3) 结构的弹性变形和塑性变形都很小。
从应力与应变图中看出,一旦进入塑性阶段(AB 段),应力与应变不再是一一对应的关系,只有了解全部受力变形过程才能得到结构的弹塑性解答。
但塑性分析法只考虑结构破坏状态时对应的极限荷载,所以比弹塑性分析法要简单的多。
值得注意的是,塑性分析只适用于延性比较好的弹塑性材料组成的结构,而不适用于脆性材料组成的结构,也不适用于对变形条件要求较严的结构。
Dsσσ二、 相关概念1、极限弯矩(1)屈服弯矩随着M 的增大,截面最外层纤维处的应力达到屈服应力s σ时,截面承受的弯矩称作弹性极限弯矩或者屈服弯矩。
e s M W σ=式中,W 是弹性弯曲截面系数。
(2)极限弯矩M 不断增大,整个截面的应力达到屈服应力s σ时,截面承受的弯矩称作极限弯矩。
u s sM W σ= s W 是塑性截面系数,其值为等截面轴上、下部分面积对该轴的静矩。
结构力学论文范文

结构力学论文范文标题:基于结构力学的大型桥梁疲劳破坏机理研究摘要:本论文基于结构力学理论,以大型桥梁的疲劳破坏为研究对象,通过对桥梁结构的受力分析和疲劳寿命估计,揭示了桥梁疲劳破坏的机理和影响因素。
首先介绍了桥梁结构和疲劳破坏的基本概念,接着通过数值模拟和试验验证的方法,探究了桥梁结构的动态响应和疲劳寿命的预测。
研究结果表明,桥梁的结构参数、交通荷载和环境因素都会对其疲劳寿命产生重要影响,为大型桥梁的设计和维护提供了有益的依据。
关键词:结构力学;大型桥梁;疲劳破坏;受力分析;疲劳寿命估计1.引言大型桥梁作为重要的基础设施,承载着交通运输的重要任务。
然而,在长期使用过程中,桥梁结构不可避免地受到了交通荷载以及环境因素的作用,导致结构疲劳破坏的产生。
因此,了解桥梁疲劳破坏的机理和影响因素,对于保障桥梁运行安全、延长桥梁使用寿命具有重要意义。
2.方法和步骤2.1桥梁结构和疲劳破坏概念介绍首先,对桥梁结构和疲劳破坏进行了详细的概念介绍,包括桥梁的结构形式、材料特性以及疲劳破坏的定义和产生机理。
为了简化问题,选择了一座典型的钢桥作为研究对象,通过对其结构特点的分析,建立了相应的力学模型。
2.2桥梁结构的受力分析基于结构力学理论和有限元方法,对桥梁结构在交通荷载作用下的受力情况进行了分析。
通过建立桥梁的几何模型、杆件的连接关系以及荷载的施加方式,求解了桥梁各个构件的受力分布,获取了桥梁的内力响应。
2.3桥梁疲劳寿命的预测基于疲劳破坏的基本理论,结合桥梁结构的受力分析结果,利用负荷-寿命评估方法,对桥梁的疲劳寿命进行了预测。
通过计算疲劳强度系数和应力范围系数,估计了桥梁在不同工况下的寿命。
3.研究结果和讨论通过数值模拟和试验验证的方法,得到了桥梁结构的动态响应和疲劳寿命的预测结果。
研究发现,桥梁的结构参数、交通荷载和环境因素如温度、湿度等均会对桥梁的疲劳寿命产生重要影响。
例如,桥梁结构中的节距、梁高等参数会影响应力集中程度,从而影响疲劳寿命。
定性结构力学小论文

定性结构力学小论文结12班,李凤,2001010128框架结构侧移的定性分析位移的组成,那种主要,为什么,怎样设计可以完全忽略其中一种的影响框架结构的侧移主要由柱的弯曲变形、剪切变形,轴向变形,梁的轴向变形、弯曲变形、剪切变形等因素引起,随着梁柱相对刚度的不同,其主要作用的影响因素不同。
梁柱抗剪刚度和轴向刚度均无穷大的情况下,若柱的抗弯刚度大于梁的抗弯刚度,侧移主要由梁的弯曲变形引起,侧移相对很小,类似于剪切型变形;若梁抗弯刚度大,则框架发生弯曲型变形,相比上一种情况侧移大。
梁柱抗剪刚度和抗弯刚度均无穷大的情况下,若柱的轴向刚度大于梁的,侧移主要由梁的轴向变形引起,侧移相对很小,类似于剪切型变形;若梁轴向刚度大,则框架发生弯曲型变形,相比上一种情况侧移大。
另剪切变形相比弯曲变形和轴向变形,小一个数量级,故一般情况下忽略剪切变形的影响。
从上可以发现,若是框架侧移以梁的变形为主,则最后呈现的侧移形式为剪切型,若框架侧移主要由柱的变形引起,则侧移形式为弯曲型。
而如果梁相对柱抗弯刚度大,轴向刚度小,或者抗弯刚度小,轴向刚度大,都有可能出现相似的侧移形式。
结构大赛桥分析本次结构大赛中,进入前十并获得最后冠军的桥基本上都是鱼腹形式,这让我们不禁思索这是否偶然。
本次结构大赛中要求设计中间有一支座的不等跨桥梁,对净空要求很高。
选手采取的结构形式主要也是基于以上两方面的要求考虑,主要形式有鱼腹式,上桁架式,侧面加强的下桁架式,“半斜拉式”(长跨侧采取斜拉形式承力,短跨侧为桁架结构,同中间支座连成稳固的三角形,很合理的受力形式)等。
鱼腹式结构由于侧面板面积较大,对比上桁架和下桁架而言能承受很大的剪力,空间抗扭刚度也较大。
桁架结构在侧向抵抗竖向力的面积相对鱼腹少很多。
上桁架承受竖向力时两侧杆件均为受拉,而抗扭时需一侧提供拉力,另一侧提供压力,这样有一侧两种拉力叠加受力很不利。
下桁架承受竖向力时两侧杆件均为受压,而抗扭时需一侧提供拉力,另一侧提供压力,这样有一侧两种压力叠加,受力情况也很不利。
结构力学一范文

结构力学一范文结构力学一范文结构力学是土木工程中非常重要的一门学科,它研究力学原理在结构中的应用和结构行为的分析。
结构力学的发展与现代建筑工程的迅速发展密切相关,相互促进。
下面是一篇关于结构力学的范文,以帮助你更好地了解这门学科。
结构力学是土木工程学科中的核心领域,它涵盖了力学原理的应用和结构行为的分析。
它的主要目标是研究力与结构之间的相互作用,以及结构的稳定性和安全性。
结构力学的发展可以追溯到几千年前的古代文明,但在近代建筑工程的快速发展下得到了迅速发展。
结构力学主要研究结构的受力和变形规律。
例如,在设计一个高层建筑时,结构工程师需要考虑建筑物的稳定性、荷载承受能力和变形限制等因素。
通过应用力学原理,结构工程师能够计算出建筑物的最大承载力,并确定适当的结构材料和断面尺寸,以确保建筑物在正常使用情况下的安全性。
结构力学在实际工程中有很多应用。
例如,在桥梁设计中,结构力学可以用于计算桥墩和桥梁梁的受力情况。
它可以帮助工程师确定适当的断面尺寸和材料,以确保桥梁在正常使用和不同荷载条件下的稳定性和安全性。
另一个应用是在地震工程中,结构力学可以用于分析建筑物在地震中的受力情况,以及采取适当的措施来减少地震对建筑物的破坏。
结构力学的研究也对结构材料的发展起到了重要作用。
例如,在钢结构中,结构力学可以用于计算钢材的强度和刚度,以及确定适当的连接方式。
这对钢结构的设计和施工至关重要,因为它可以确保钢结构在正常使用和不同荷载条件下的稳定性和安全性。
与传统的结构力学不同,近年来发展起来的复合材料结构力学研究了复合材料构件中材料性能非线性、不均匀性和耦合效应等问题。
这使得工程师能够更好地理解复合材料结构的力学行为,并设计出更有效的复合材料结构。
总之,结构力学是土木工程学科中至关重要的一门学科。
它的发展与现代建筑工程的迅速发展密切相关,为工程师提供了一个有效的工具来设计和分析结构的力学行为。
随着技术的进步,结构力学的研究将变得更加复杂和精细,为建设更安全、稳定和耐久的结构提供更好的指导和支持。
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桥梁中不同结构的比较
班级:土木二班姓名:孙俊若学号:201300206104
设计桥梁可有多种结构形式选择:石料和混凝土梁式桥只能跨越小河;若以受压的拱圈代替受弯的梁,拱桥就能跨越大河和峡谷;若采用钢桁架可建造重载铁路大桥;若采用主承载结构受拉的斜拉桥和悬索桥,不仅轻巧美观,而且是跨越大江和海峡大跨度桥梁的优选形式。
桥梁中不同结构有不同的优点和缺点,通过比较选择合理、经济的结构是我们应该研究的问题。
下面阐述了一些结构形式的比较,以及改善的方法。
桁架桥的特点
桁架是由一些用直杆组成的三角形框构成的几何形状不变的结构物。
杆件间的结合点称为节点(或结点)。
根据组成桁架杆件的轴线和所受外力的分布情况,桁架可分为平面桁架和空间桁架。
屋架或桥梁等空间结构是由一系列互相平行的平面桁架所组成。
若它们主要承受的是平面载荷,可简化为平面桁架来计算。
桁架桥是桥梁的一种形式,一般多见于铁路和高速公路;分为上弦受力和下弦受力两种。
桁架由上弦、下弦、腹杆组成;腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆;由于杆件本身长细比较大,虽然杆件之间的连接可能是“固接”,但是实际杆端弯矩一般都很小,因此,设计分析时可以简化为“铰接”。
简化计算时,杆件都是“二力杆”,承受压力或者拉力。
由于桥梁跨度都较大,而单榀的桁架“平面外”的刚度比较弱,
因此,“平面外”需要设置支撑。
设计桥梁时,“平面外”一般也是设计成桁架形式,这样,桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。
有些桥梁桥面设置在上弦,因此力主要通过上弦传递;也有的桥面设置在下弦,由于平面外刚度的要求,上弦之间仍需要连接以减少上弦平面外计算长度。
桁架的弦杆在跨中部分受力比较大,向支座方向逐步减小;而腹杆的受力主要在支座附件最大,在跨中部分腹杆的受力比较小,甚至有理论上的“零杆”。
不同简支梁式桁架的比较
不同形式的桁架,其内力分布情况和适用场合也各不同。
简支梁式桁架分为平行弦桁架、折弦桁架、三角形桁架;在均布荷载作用下,简支梁的弯矩分布图形是抛物线形的,两边小中间大。
a、在平行弦桁架中,弦杆的力臂是一常数,故弦杆内力与弯矩的变化规律相同,即两端小中间大。
竖杆内力与斜杆的竖向分力各等于相
应简支梁上对应节间的剪力,故它们的大小均分别由两端向中间递减。
由此看出平行弦桁架的内力分布不均匀,弦杆内力向跨中递减,若每一节间改变截面,则增加拼接困难;如采用相同的截面,又浪费材料。
但是,平行弦桁架在构造上有许多优点,如所有弦杆、斜杆、竖杆长度都相同,所有节点处相应各杆交角均相同等,因而利于标准化。
平行弦桁架用于轻型桁架时,可采用截面一致的弦杆而不至于造成很大的浪费。
厂房中多用于12m以上的起重机梁。
铁路桥梁中,由于平行弦桁架给构件制作及施工拼装都带来很多方便,故较多采用。
b、在三角形桁架中,弦杆所对应的力臂是由两端向中间按直线变化递增的,其增加速度要比弯矩的增加来得快,因而弦杆的内力就由两端向中间递减。
至于腹杆内力,各竖杆及斜杆的内力都是由两端向中间递增的。
三角形桁架的内力分布也不均匀,弦杆内力在两端最大,且端结点处夹角很小,构造布置较为复杂。
但是其两斜面符合屋顶构造需要,故只在屋架中采用。
c、在折弦桁架(上弦各节点在抛物线上)中,各下弦杆内力及各上弦杆的水平分力对其矩心的力臂,即为各竖杆的长度。
而竖杆的长度与弯矩一样都是按抛物线规律变化的,故可知各下弦杆内力与各上弦杆水平分力的大小都相等,从而各上弦杆的内力也近于相等。
各斜杆内力均为零,竖杆内力均等于相应下弦结点上的荷载。
折弦桁架的内力分布均匀,因而在材料使用上最为经济。
但是构造上有缺点。
上弦杆在每一结点处均转折而须设置接头,故构造较复杂。
不过在大跨度
桥梁(100~150m)及大跨度屋顶(如18~30m)中,节约材料意义较大,故常采用。
桁架和拱式结构中减小弯矩的方法
梁、梁式桁架等属于无推力结构,三铰刚架、三铰拱、拱式桁架和某些组合结构属于有推力结构,水平推力可以改善结构受力状态。
这些结构都是由链杆或梁式杆组成的。
梁与刚架中的杆件都是梁式杆;桁架中的杆件都是链杆、部分为梁式杆。
链杆处于无弯矩状态,内力只有轴力,杆件横截面中的正应力均匀分布,能够充分利用材料的强度。
梁式杆处于有弯矩状态,弯矩产生的正应力沿横截面高度呈三角形分布,中性轴附近的应力很小,没有充分利用材料强度。
为了充分利用材料强度,应尽量减小梁式杆中的弯矩,最好是完全消除弯矩,使杆件处于无弯矩状态。
构架设计中一般采取如下措施:
1、在外伸梁和静定多跨梁中,利用杆端的负弯矩可以减小跨中的正弯矩。
合理设计支座的位置,不仅可以减小弯矩的峰值,而且可使梁中正、负弯矩分布比较均匀。
2、在三铰拱和三铰刚架中,利用水平推力的作用可以减小弯矩的峰值。
3、在三铰拱中,利用合理拱轴线,可以使拱处于无弯矩状态;在桁架中,利用杆件铰接和合理布置,以及荷载的传递方式可以实现理想桁架的无弯矩状态。
4、采用组合结构,使部分杆件作为链杆、处于无弯矩状态。
通过合理的结构设计,如合理设计链杆的位置,可以减小梁式杆的弯矩
峰值并使弯矩分布比较均匀。
在相同的跨度和荷载下,一般简支梁和简支刚架的弯矩最大,外伸梁、静定多跨梁、三铰刚架和组合结构的弯矩次之,桁架和采用合理拱轴线的三铰拱弯矩为零。
由于这些受力特点,在实际工程中,简支梁多用于小跨度结构,简支刚架应用较少;外伸梁、静定多跨梁、三铰刚架和组合结构可用于跨度较大的结构;当跨度更大时,多采用桁架和具有合理拱轴线的拱。
在构造、施工角度,不同结构有各自的优点和缺点。
简支梁虽然具有弯矩大且弯矩分布均匀的缺点,但由于构造构造简单,施工方便,所以简支梁在工程中仍有广泛的应用。
桁架和三铰拱虽然具有可以实现无弯矩状态的受力合理的优点,但桁架内部结点多且构造复杂,三铰拱要求基础具有较强的承受水平推力的能力且拱轴线为曲线,因而增加了制作与施工上的困难。
在结构设计中,选取结构形式应综合考虑跨度、施工条件等因素,进行多方面的分析和比较。
斜拉桥和悬索桥
斜拉桥
悬索桥
通过斜拉桥和悬索桥的结构简图可以看出,斜拉桥和悬索桥都是通过钢索的拉力来代替了桥墩的支持力。
因此可以减少桥墩的数量,实现桥梁的大跨度。
通过斜拉桥和悬索桥的结构简图可以看出,斜拉桥的钢索是斜着的,以a图C点进行受力分析,为了在C点提供足够的竖直拉力Fcy 随着AC距离的增加,Fc和Fcx将会不断增大,这样会不断增大钢索的拉力和桥面的轴向压力,这也是为什么斜拉桥的钢索大多集中在索塔的上端的原因。
因此AC之间的距离不能太大,即斜拉桥的跨度不能太大。
而通过悬索桥的结构简图可以看出,悬索桥的钢索受力是竖直方向的,随着跨度的增加并不会增加钢索的受力。
因此悬索桥的跨度可以比斜拉桥更大。
这两种桥同属大跨度桥。
从使用方面来讲:斜拉桥是超静定结构,其稳定性较静定结构的悬索桥要好,世界上有过很多悬索桥因在大风下发生共振而垮塌的事件;斜拉桥可以连续做成好几跨,但悬索桥做成几跨在技术上有难度,目前世界最大三塔双跨悬索桥是中国在建的泰州长江大桥,单跨1080m;悬索桥必须有锚碇,如果所在河流非常
宽,而悬索桥达不到这样的跨度,则锚碇就要放置在河流中,这样会严重影响水流,威胁到航运,所以像苏通大桥就宁可选择了斜拉桥。
从结构受力方面说:跨度很大时悬索桥的受力比斜拉桥要更加合理,所以能做到更大跨度,因为斜拉桥跨度过大时,为使拉索受力不至于过大,就必须加高桥塔高度,桥塔高度肯定不可能无限加高;斜拉桥拉索会对桥身有水平方向的作用力,这就加大了对桥身强度的要求,而悬索桥就没这一情况。
从经济方面说:据相关研究显示在跨度300-1000m时用斜拉桥更经济,而在跨度超过1000m时用悬索桥更经济。
桥型方案的选择应结合各桥型方案的特点,充分考虑桥梁结构的安全耐久、满足使用的要求,同时兼顾造价较低、施工及维修养护方便, 与周围景观相协调等原则, 综合比较各桥型方案在满足桥梁安全、适用、经济、美观等方面的优缺点, 从而选择出各方面具有均衡优势的桥型。