桁架桥
科普大桥知识点总结

科普大桥知识点总结大桥的类型大桥的类型多种多样,根据结构形式和用途可以分为多种类型。
1. 桁架桥:桁架桥是一种常见的大桥结构形式,其特点是由许多相互连接的横向和纵向构件组成,形成一个桁架状的结构,常见的桁架类型有梁式桁架、悬索桥和斜拉桥。
2. 梁式桥:梁式桥是一种使用梁作为主要承载结构的大桥类型,梁式桥可以分为简支梁桥、连续梁桥和刚构梁桥等多种形式。
3. 悬索桥:悬索桥是一种以悬索为主要承载结构的大桥类型,其特点是在桥面上方有一定数量的悬索支撑桥面,能够有效地分担桥面荷载和提高桥梁的刚度和稳定性。
4. 斜拉桥:斜拉桥是一种采用斜拉索作为主要承载结构的大桥类型,其特点是在桥面上方有大量的斜拉索支撑桥面,能够达到较大的跨度和较小的结构高度。
5. 拱桥:拱桥是一种采用拱作为主要承载结构的大桥类型,其特点是采用受压构件弧形排列支撑桥面,拱形结构能够有效地分担桥面荷载并提高桥梁的刚度和稳定性。
大桥的设计原则大桥的设计原则是在满足交通运输需求的前提下最大限度地降低建设和运营成本,确保大桥的安全、稳定和持久性。
1. 结构合理:大桥的设计应考虑结构形式合理,能够满足跨越水体或地形障碍的需求,同时尽可能减少结构荷载和结构高度,保证大桥的经济性和运营安全性。
2. 材料选用:大桥的设计应考虑选用合适的建筑材料,确保大桥结构具有足够的强度、稳定性和耐久性,能够承受自然和人为荷载的作用,并保证桥梁的安全运营。
3. 风险分析:大桥的设计应考虑各种自然和人为因素的作用,在设计过程中对工程风险进行全面的分析,采取合适的预防措施和安全保障措施,确保大桥的安全和稳定。
4. 环境保护:大桥的设计应考虑环境保护和生态平衡的因素,在建设和运营过程中要减少对自然环境的影响,确保大桥对周围环境的适应性和可持续性。
5. 综合考虑:大桥的设计应综合考虑交通运输需求、土地利用和城市规划等多方面因素,确保大桥的设计能够满足城市发展和交通系统的需求。
同跨径的拱桥和钢桁架造价指标

同跨径的拱桥和钢桁架造价指标咱们常常在高速公路上看到那一座座雄伟的拱桥,或者在一些风景如画的地方,钢桁架桥也经常让我们停下车来瞧上一眼。
说到这两种桥,可不止是造型好看那么简单,背后可是有着一番“火花四射”的较量呢!就拿拱桥和钢桁架桥的造价来说,这两者的差距可大了去了。
今天咱们就来聊聊,看看它们到底有什么区别,为什么一座桥的造价会比另一座贵得多。
先说拱桥吧。
哎,这拱桥可不简单,虽然看着像个大大的弯弯的“月亮”,但它的结构可得好好讲究。
它的每一块石材或者钢筋都得经过精心的设计,特别是那个弯曲的拱形,它可不是随便搭个弯,得考虑到力的传递,得让所有的压力均匀分布到桥墩上去,简单来说,桥面上的车压得越多,桥墩的负担越大,这一切得精细计算才能避免桥体变形或者崩塌。
还记得小时候学过力学吧?什么“力的平衡”、“压力点”等等,这就是那时候学的东西派上了大用场。
所以,虽然拱桥的造型让人觉得很简洁、很美观,但你要知道它背后可是包含了大量的工艺,甚至包括一些巧妙的几何原理,费时费力不说,还得把材料选得合适,成本就自然水涨船高了。
再说钢桁架桥。
别看它的外表“粗犷”,其实它也有一套属于自己的“高深伎俩”。
这种桥的主要特点是结构轻巧,桥面上并没有太多复杂的支撑物,大多数是通过钢铁桁架来支撑,靠的是大大小小的三角形来分散压力。
这种设计的好处就是可以大大减少材料的用量,钢铁的强度高,能够承受更大的压力,但制作工艺也不简单。
要想让这些钢桁架既牢固又不那么重,每根钢材的焊接、切割、安装都得极其精密,甚至还要考虑到环境的影响,毕竟天气变化、温度变化都会对钢结构的稳定性造成影响。
因此,虽然钢桁架桥的外形看起来比较简洁,但要做得精准、到位,花费的人工和材料成本也是不小的。
不过,说到造价,咱们不能只看外表,得从背后的一堆数字上来说话。
拱桥虽然看起来结构简单,但因为它需要的材料更多,而且设计上要求也更高,制作时还得费时、费工,基本上是属于重工艺、重技术的类型,成本自然就比较高。
桁架桥结构模型制造成果形式

桁架桥结构模型制造成果形式桁架桥结构模型制造成果形式,听起来是不是有点儿拗口?别急,咱们慢慢聊。
说白了,就是把一座桥的框架,或者说是骨架,用各种材料给做出来。
可能你会问,什么叫桁架桥结构?哎呀,简单来说,就是一种桥的结构,像是拼积木一样,把很多条直线按照一定的规律拼接成一个大框架,能承受住很大的重量。
看起来是不是就有点像那些大楼上的钢铁架子?没错,就是这种道理。
你想啊,这种桥不仅看起来坚固,还很有设计感。
现代的桁架桥结构可不只是几根钢管拼在一起,它背后可是有一整套科学的原理支撑的。
你别看这些桥好像没什么特别的,实则每一根钢筋,每一个连接点,都在告诉你,力学和美学,完全是可以兼得的。
像我们平时看到的那些大桥,不管是公路桥,还是铁路桥,很多都是桁架结构。
别小看它,这东西承受的压力可大得很,随便一辆大卡车或者火车,开过去,它都能稳稳地顶住。
再说说模型的制造,哎呦,光是这步骤就挺有意思的。
现在的桁架桥模型,很多都不是纯粹手工做的了,都会用一些现代化的设备,像3D打印机、激光切割机这些高科技玩意儿。
通过这些先进的工具,设计师能把桥的每一个小细节做得更精确,连那些看似不起眼的连接点,都能做到精准无误。
哦,对了,你有没有见过那种微型的桁架桥模型?它们看起来小巧可爱,但其实能完美展现出真正桥梁的承载力。
设计师们就是用这些小模型,来验证桥梁结构的强度和稳定性,甚至在上面做些“实验”,比如加上重物,看桥能撑得住不。
你想想,这么小小的模型居然能模拟出真实桥梁的表现,简直是神奇。
咱们再聊聊这些模型成果的实际用途吧。
桁架桥模型的制造成果不仅仅是用来展示的,它们在实际工程中的作用可大了。
比如在桥梁的设计过程中,模型能帮助设计师们提前发现一些问题。
要知道,桥梁可不是说建就能建的,背后可是有很多学问的。
设计师通过这些模型,能够模拟各种环境下桥梁的表现,像是强风、地震,甚至水流的冲击,都能提前测试。
这可比纸上谈兵强多了,不然真到了施工现场,出了问题可就晚了。
桁架桥计算

桁架桥计算
桁架桥是一种采用桁架结构的大型跨越性结构,常用于跨越河流、公路、铁路等场所。
在桁架桥的设计中,需要进行复杂的计算,以确保其结构的稳定性、安全性和承载能力。
桁架桥计算主要包括以下几个方面:
1. 桁架桥结构设计:根据桥梁跨度、荷载等因素,确定桁架桥
的结构类型、尺寸和形式,并进行初步的计算和分析。
2. 杆件受力分析:对桥梁的各个杆件进行受力分析,包括杆件
的拉力、压力和弯矩等,计算其受力状态和强度。
3. 节点受力分析:对桥梁的各个节点进行受力分析,计算节点
的受力状态和强度,以确保节点的稳定性和安全性。
4. 桁架桥的承载能力计算:根据桥梁的设计要求和荷载条件,
计算桁架桥的承载能力,以确保其能够承载所需的荷载。
5. 桁架桥的抗震设计:针对地震等自然灾害,进行桁架桥的抗
震设计,以确保其在地震等灾害发生时能够保持结构的完整性和稳定性。
总之,桁架桥计算是桁架桥设计中非常重要的一部分,需要进行科学、严密的计算和分析,以确保桥梁的结构稳定、安全和可靠。
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结构力学桁架桥设计

结构力学桁架桥设计桁架桥是一类结构力学桥梁,它的主体结构包括梁、柱和节点三部分,并采用钢材、混凝土等材料制造而成。
桁架桥的设计需要通过力学原理和结构分析方法来确认其结构合理性和承载能力,使得桥梁可以对交通工具和载荷承受力的要求进行有效的支撑和转移。
桁架桥的设计流程包括以下几个步骤:第一步:定义桥梁的使用条件在进行桥梁设计前,需要明确桥梁的使用条件。
这些条件包括预计的交通量、交通工具类型、桥梁跨度以及风、雪等环境因素等。
这些信息将用于确定桥梁的设计要求,并为后续设计工作提供指导。
第二步:确定桁架桥的基本结构桥梁的基本结构由相应的梁、柱和节点构成。
在确定桥梁基本结构之前,需要对桥梁的跨度、宽度和高度进行分析。
通常,桥梁的跨度、宽度和高度将影响基本结构的选择和优化设计。
在确认设计的基本结构之后,将根据其要求和使用条件进一步完善桥梁的结构。
第三步:进行结构分析和荷载计算桥梁设计中最重要的步骤是结构分析和荷载计算。
这些计算确定了桥梁主体结构的承载能力和安全性,以确保其可以稳定地承受交通工具和载荷。
荷载类型包括静态荷载、动态荷载、风荷载和地震荷载等。
为了识别并考虑各个因素的影响,设计工程师需要使用特定的分析技术和软件程序来模拟桥梁所承受的各种负载情况。
第四步:进行结构优化设计结构优化设计是桥梁设计中的另一个关键步骤。
一旦确定了桥梁的主要结构和荷载要求,将需要考虑最佳结构的设计选择。
设计工程师需要在保证桥梁稳定性和承载能力的前提下,优化传输及分配载荷和减小结构的重量。
对于桁架桥来说,采用千斤顶、内力矩和切割力等分析工具,以及计算机辅助设计软件可以帮助设计人员进行结构分析和优化设计。
第五步:设计桥梁的连接和细节设计连接和细节是桥梁设计的最后一个步骤。
在设计任务中,设计工程师将确保桥梁主体各部分之间的连接是具有必要的强度和刚度,以确保桥梁在整个使用过程中具有足够的承载能力和安全性。
此外,细节设计旨在确保桥梁在正常使用下具有良好的耐久性和抗腐蚀性。
两种桁架桥力学模型分析报告

两种桁架桥的力学模型分析一、桁架桥桁架桥(Truss Bridge)是指以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。
桁架桥一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。
在桁架中,弦杆是组成桁架外围的杆件,包括上弦杆和下弦杆,连接上、下弦杆的杆件叫腹杆,按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。
弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面。
大跨度桥架的桥高沿跨径方向变化,形成曲弦桁架;中、小跨度采用不变的桁高,即所谓平弦桁架或直弦桁架。
根据结构的不同可简单分为上承式桁架桥和下承式桁架桥。
二、基本模型与假设(1)基本模型将桁架桥抽象为A、B两种模型,上承式桁架桥载重在桁架结构上方,下承式桁架桥载重主要在桁架结构下方,受力分析可得以下两种受力情况。
AB(2)基本假设1.两个杆之间均为铰接;2.桥上载荷(车)简化在各个节点上而不在杆上移动。
3.假定斜杆与水平面夹角为45度。
桥的自重简化为均匀分配至各节点的载重。
三、建立数学模型与分析对图示桁架桥模型(平面)而言,若桥面有n个节点,则共有整座桥上2n-2个节点,可得4n-4个独立方程,共计4n-7个杆件,即有4n-7个未知内力,桥两端支撑点共两个方向四个未知的约束反力,则未知数共有4n-3个为超静定问题,自由度为1;若桥端点有3个未知力,则未知数为4n-4个,静定,自由度为0。
建模时假定桥端点有3个约束反力,即假定左侧顶点处有两个力UX、UY,右侧只有一个力UY。
以桥面有9个节点为例,桥上共有16个节点,为标记简单,将桁架桥的简化模型补成矩形,共有18个节点,33个杆件,如图所示,其中节点J、R为假拟节点,9、16、17、25为假拟杆件。
将约束反力分别标为34、35、36。
共计36个方程(18个节点),36个未知力,方程组可简化为AF=B。
系数矩阵A 与外力矩阵B易从图中得到(以右、上为正方向),详情见程序源码。
故F=A^-1*B。
车经过桥梁可以简化成车载0.05从左到右依次加载到下边每个节点,分别进行计算。
桁架桥施工方案

桁架桥施工方案
一、前言
桁架桥是一种常见的桥梁结构,在桥梁工程中具有重要的应用价值。
本文将介绍桁架桥的施工方案,包括施工准备、施工工艺、安全措施等内容,旨在帮助工程施工人员更好地进行桁架桥的施工工作。
二、施工准备
1. 现场勘测
在进行桁架桥的施工前,必须对施工现场进行详细勘测,包括地形、地质、交通等情况,以确定施工方案,并制定详细的施工计划。
2. 材料准备
准备桁架桥所需的各种材料,包括钢材、连接件、支撑杆等,确保施工过程中不会由于材料短缺而影响进度。
3. 设备准备
准备施工所需的机械设备,例如吊车、塔吊、焊接设备等,确保施工过程中设备正常运转,提高施工效率。
三、施工工艺
1. 基础施工
首先进行桁架桥的基础施工,包括基桩的沉井、灌浆固定等工程,确保桥梁基础的稳固。
2. 桁架安装
按照设计要求,先进行桥墩的安装,然后根据施工计划,逐步安装桁架结构,在安装过程中要注意结构连接的紧固和焊接质量。
3. 桥面铺装
在完成桁架结构的安装后,进行桥面的铺装工作,确保桥面平整、结实,满足桥梁通行要求。
四、安全措施
1. 安全防护
在桁架桥施工过程中,必须做好安全防护工作,包括设置安全警示标志、搭建安全防护网等,确保施工人员安全作业。
2. 检查验收
在施工完成后,进行桁架桥的检查验收工作,确认施工质量符合设计要求,确保桥梁安全可靠。
五、总结
桁架桥作为一种重要的桥梁结构,在施工过程中需要严格按照设计要求和施工方案进行操作,保证施工质量和安全。
希望本文介绍的桁架桥施工方案能对工程施工人员有所帮助,为桁架桥的施工工作提供参考依据。
《14框架式的桁架桥导学案》

《14框架式的桁架桥》导学案
导学目标:
1. 了解桁架桥的定义和结构特点;
2. 了解14框架式的桁架桥的设计原理和优点;
3. 能够分析和比较不同类型的桁架桥。
导学内容:
一、桁架桥的定义和结构特点
桁架桥是一种由多个桁架构成的桥梁结构,桁架是由直线杆件和节点毗连而成的稳定结构。
桁架桥的结构特点包括:轻巧、刚性强、承载能力大、施工简便等。
二、14框架式的桁架桥的设计原理和优点
14框架式的桁架桥是一种采用14个桁架构成的桥梁结构,其设计原理是通过合理安置桁架,使得桥梁在承载荷载时能够保持平衡和稳定。
14框架式的桁架桥的优点包括:承载能力大、刚性强、耐久性高、抗震性好等。
三、不同类型的桁架桥的分析和比较
除了14框架式的桁架桥外,还有许多其他类型的桁架桥,如K桁架桥、V桁架桥、悬臂桁架桥等。
这些桁架桥在结构形式、承载能力、施工难度等方面存在差别,学生可以通过比较不同类型的桁架桥,深入了解桁架桥的设计原理和应用范围。
导学活动:
1. 观看相关视频或图片,了解桁架桥的结构特点和应用途景;
2. 分组讨论,探讨14框架式的桁架桥与其他类型桁架桥的异同点;
3. 设计一个简单的桁架结构模型,体验桁架桥的稳定性和承载能力;
4. 小组展示设计效果,分享对桁架桥的理解和认识。
导学评判:
1. 学生能够准确描述桁架桥的定义和结构特点;
2. 学生能够分析和比较不同类型的桁架桥,理解其设计原理和优缺点;
3. 学生能够通过设计简单的桁架结构模型,深入体验桁架桥的特点和应用价值。
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目录
1、结构选型 (2)
1.1 设计背景 (2)
1.2 设计思路 (3)
2、模型方案及制作 (3)
2.1 模型方案 (3)
2.2 构件加工处理及节点图 (5)
3、结构分析计算 (6)
3.1.静力分析 (6)
3.2、动力分析 (8)
4、承载能力估算及结论 (10)
1、结构选型
1.1 设计背景
桁架桥(truss bridge)是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。
在桥梁中被广泛应用,如大家熟知的现代诗人徐志摩脍炙人口的《再别康桥》中的桥就是一座桁架桥。
我国1993年建造的九江长江大桥,是京九铁路和合九铁路的“天堑通途”,为双层双线铁路、公路两用桥,铁路桥长7675米,公路桥长4460米,其中江上正桥长1806米,是世界最长的铁路、公路两用的钢桁梁大桥。
桁架桥(见图1)一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。
在桁架中,弦杆是组成桁架外围的杆件,包括上弦杆和下弦杆,连接上、下弦杆的杆件叫腹杆,按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。
弦杆与腹杆所在的平面称为主桁平面。
中、小跨度采用不变的桁高,即所谓平弦桁架或直弦桁架。
桁架结构可以形成梁式、拱式桥,也可以作为缆索支撑体系桥梁中的主梁(或加劲梁)。
图1 桁架桥
1.2 设计思路
在满足竞赛赛题要求的前提下,通过合理设计简支桥的结构形式,实现较大的结构强度、刚度以及良好的抗冲击荷载性能。
刚柔支撑并济的桁架结构体系制作工艺简单、传力明确高效,具有较强的承重能力。
根据设计要求和材料特性,经我们小组讨论分析,按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则,同时,考虑简支桥梁集中力作用下的三角形弯矩图,决定选做变截面梁式桁架桥模型。
本桥设计为上承式梁式桁架桥,梁体为平面桁架体系(见图2)。
图2 双飞桥有限元模型透视图
2、模型方案及制作
2.1 模型方案
本桥跨度为1. 00m,两端支座长度为0.016m,桥高为0.12m,每个节间尺寸取为0.05m,上弦杆采用两根4 mm×6 mm粘结而成,截面尺寸为4mm×6mm×2;下弦杆截面为4 mm×6 mm,中间竖杆截面尺寸为4mm×6 mm;长斜杆尺寸为4 mm×6 mm,腹杆尺寸为2 mm×2 mm。
两榀桁架通过横梁(上平面杆截面尺寸为2 mm×4 mm×2,下平面杆截面尺寸为2 mm×4 mm×2)和垂直交叉支撑(杆截面尺寸为2 mm×4 mm)连接成一立体桁架。
模型具体尺寸图见图3。
(a)平面尺寸图
(b)模型前视尺寸图
图3 桥模型具体尺寸图
从结构的外形上看,我们选择三角形作为主体形状,受力合理,加载方便。
我们直接使用所给材料粘接,节点处采用三角形或梯形或矩形的节点板用502胶粘住,以保证节点的稳固性。
斜梁相交时,两根梁刻槽榫结,用胶水加固,这大大提高了斜梁的稳定性和强度。
由于单根木材抗剪承载力不足,而两根粘结在一起时刚度有过大,因此我们采用两根木条并排,中间定距嵌入一定距离的木块,以增加桥梁抗剪能力,并适当减小其刚度。
根据midas/civil软件建立的模型分析结果,我们加强顶部和支座强度。
2.2 构件加工处理及节点图
(a)节点咬接图
(b)腹杆连接关系图
(c)节点加固处理图(d)支座处理图
3、结构分析计算
本桥为上承式桁架桥,全桥荷载主要包括静载和动载两个方面,静载包括桥体自重及砝码自重,动载即3 Kg砝码提升10cm后自由下落产生的冲击力。
3.1.静力分析
(1)桥体自重
经天平称量本桥的质量m= 87.25 g,则桥模型自重W=m g=0.08725×10=0.8725 N。
(2)模型建立
采用midas/civil分析软件对本桥在自重和10kg的砝码作用下进行静力分析,首先建立有限元模型,由于节点连接处具有一定的刚度,在建立模型时,上下弦杆、腹杆、支撑等均采用空间梁单元,定义材料属性和截面特性,施加支座约束,建立的模型见图6。
图6 结构模型
(3)施加荷载求解
在上弦平面中间两个节点及最近边节点分别施加集中力P1= 25 N,P2=12.5 N,然后进行求解。
图7 施加静力荷载
(4)计算结果
图8 桥在静载作用下的支反力图
经过求解得到跨中节点的最大位移为0.58mm,小于20mm,满足要求。
在静载作用下的变形图见图9,轴力图见图10。
图9 桥在静载作用下的竖向变形图
图10 桥在静载作用下的轴力
在100N的静载作用下,其位移变化不大,约为0.58mm。
上弦杆各单元区间的轴压力在110N左右波动,最大轴压力为118.62N;斜下弦杆各单元区间的轴拉力在120N左右波动,最大轴力为126.84N。
桁架桥在静载作用下,其他单元的内力见附表。
3.2、动力分析
(1)荷载简化
本次竞赛中使用砝码对结构进行撞击,荷载类型为冲击荷载,可以通过冲量定理获取等效的静力荷载。
本次比赛的加载高度为100mm。
首先需要得到砝码作用于前撞击板的冲击力,可以根据动量守恒原理计算:
F t = mv
1 + mv
2
式中,v1为小球撞击前瞬间的速度,v2为撞击后的反弹速度,F为前撞击板对小球的作用力,t为撞击时间。
公式的右侧为动量变化值,左侧则为冲量。
根据牛顿第三定律,小球对前撞击板的作用力也等于F。
而v1可依据能量守恒原理,由势能转化为动能求的:
Mgh=1/2m
1v
1
2 +1/2m
2
v
2
2
另外,通过加载试验可以看出,在小球撞击结构后产生的反弹速度v2较小。
且能量损失和反弹速度均较难测定或计算,因此在分析中为简化计算,假定小球滑落的能量损失因素与小球反弹因素相互抵消,近似取
v1 =2gh
根据加载要求,整个加载程的总时间不得多于120s,其中砝码冲击后停止10s。
在冲击荷载作用下,桥梁将发生振动,产生的变形和应力都比荷载静止不动作用时大。
根据桥梁冲击振动分析的古典理论,在简支桥上的集中冲击荷载可简化为常力F 乘以动力系数(此次取2.0)后作用在桥面上,则F= 2 × 100 N =2 00 N。
图11 施加动力荷载
(2)计算结果
在冲击荷载下,计算所得结构杆件的轴力图及位移变化图如图12 所示。
图12 桥在等效静载作用下的竖向变形图
图13 桥在等效静载作用下的轴力图
4、承载能力估算及结论
根据以上理论分析和模型试验,表明本次设计所选用的结构体系是合理的,构件的强度、刚度和稳定性均满足设计要求。
此结构能承受顶部10kg 的配重,经受住3kg的冲击荷载,并保证冲击加载时所有构件节点不发生破坏,结构不发生倒塌。
回顾这两个多月来的选拔和集训,我们收获颇丰。
在试验过程中,我们对于结构概念布置、结构受力分析以及结构抗冲击承载力等方面都有了较深的认识,同时将所学知识应用于实践。
在失败的时候,我们并没有气馁,在成功的时候,我们欢欣鼓舞,更有信心去迎接进一步的挑战。
“三个臭皮匠,顶个诸葛亮”,在这个过程中,我们也深深体会到了团队合作的重要性。
如今,在各位指导老师的帮助、指导下,我们已经脱颖而出,代表学校参加此次比赛。
相信我们有实力取得满意的成绩。
我们将永远记住这次经历!记住老师的关怀。
在此,我们谢谢您!
参考文献:
[1]GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S], 2012.10
[2]徐赵东,马乐为. 结构动力学[M], 北京: 科学出版社, 2007.11
[3]王新敏. ANSYS 工程结构数值分析[M], 北京: 人民交通出版社, 2007.10
附表:静载作用下部分单元内力图。