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力学架构大赛(技术培训)要点

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压杆的稳定:先把纸卷成细的卷,要卷紧。这个卷能承受的压力不会很大,而且越长承受的压力就越小,越易被压坏。但是卷能承受的拉力是很大的,调整结构把这些卷全变成受拉构件。在非要受压不可时,把纸卷截的短些,用很多细的纸卷在这个受压的地方共同承受压力。直接做成直的,而且把报纸卷成直桶来承重,然后在直桶上涂上胶水,竟量把底下的柱子做矮。

物尽其材:纸张抗拉性能强、抗压性能弱。设计合适的结构提高抗压性能,才能承受一定的重量。(手沾水,把纸张弄得很薄。使其像绳子只能受拉一样)。

构件连接:连接方式有多种,好的连接能够有效提高纸桥整体结构的强度。(胶水要粘牢,实现其固结的效果,以此增加约束,使受力合理,内力分布均匀。)

截面形式:在日常生活中,将一张纸立在桌子上是很困难的,但是把它折一下,或者卷成圆形,不但能立起来,而且还能在上面压一小块重物,也就是说,通过折边或卷成圆弧形可以提高纸张的抗压能力,由此,可得出结论选择一个合理的截面形状对于整个纸桥结构有着举足轻重的作用。纸张的蒙皮效应非常强。空易拉罐装满沙子后会提高其抗压强度。同时合理的截面形状是构成整个纸桥结构各个构件的关键。 方形结构抗压性较弱,三角形和圆形结构抗压性较强,而适当的将几种结构组合形成的组合结构抗压性能大大增强。

鱼腹式(鱼腹式梁是梁的一种形式,中间截面大,逐步向梁的两端减小,形状好象鱼腹式的,简称鱼腹梁,其目的是增大抗弯强度、节约材料。)和弯矩图吻合(鱼腹式是王道)减少弯矩,尽量转化为轴力。要使截面惯性矩尽可能大。腹板做成波浪形的。

悬索桥

斜拉桥

注意点

常用的主桁几何图式见下图

图(a)表示的几何图式称为三角型腹杆体系,是在华仑桁架(Warren Truss,即该图中去掉所有竖杆后形成的桁架)的基础上再分形成的。具有这种图式的桁梁桥构造简单,部件类型较

少,适应设计定型化,有利于制造与安装.

图(b)中斜杆的布置有所变化,该类桁架称为豪式(Howe)桁架。在竖向荷载作用下,图(b)的竖杆较图(a)的竖杆受力大,受压斜杆的数量也较多,而且弦杆内力在每个节间都有变

化,因而图(b)采用相对较少。

图(c)一图(e)为几种上承式桁梁的几何图式。

对于中等跨度的上承式桁梁桥,其主桁图式常用图(c),较少采用图(d),这是因为图(d)的端竖杆要传递较大的支承反力,且用料较多。对于小跨度的桁梁桥,也可做成图(e)所示

的结构型式。

主桁的主要尺寸:

主桁高度(简称桁高)、节间长度、斜杆倾度及两主桁的中心距。

(1)桁 高

从用钢量;挠度;满足建筑限界的要求。

(2)节间长度

节间长度对桁梁桥的用钢量有一定影响。节长较短,纵梁、横梁数量增多;但梁的截面

可小,主桁腹杆也相应变短。

一般下承式桁梁节间长度为5.5—12m,或为桁高的0.8—1.2倍。

(3)斜杆倾度

斜杆倾度影响到节点构造。斜度设置不当,不仅会影响节点板的形状及尺寸,而且使斜杆位置难以布置在靠近节点中心处,以致削弱节点平面外刚度,增加节点平面内的刚度。

根据以往设计经验,斜杆轴线与竖直线的交角以在30一50度范围内为宜。

(4)主桁的中心距

主桁的中心距与桁梁桥的横向刚度有关。为了保证桥梁的横向刚度,主桁的中心距不应

小于跨长的1/20. 对于下承式桁梁桥,主桁中心距还必须满足建筑限界的要求;对于上承

式桁梁桥,主桁中心距与桁梁桥的横向倾覆的稳定性有关.

(5)主桁杆件的截面形式

主桁焊接杆件的截面形式主要有两类:H形截面和箱形截面。

H形截面构造简单,焊接容易,安装方便;截面两轴的回转半径相差较大。适用内力不

很大的杆件或长细比相对较小的压杆。

箱形截面对两个主轴的回转半径相近,承受压力方面优于H形杆件,制造时比较费工,

焊接变形也较难控制和修整。用于内力较大和长细比较大的压杆或拉一压杆件。

武汉长江大桥,即武汉长江一桥(以下为其一组局部照片)

为增加桥跨结构横向刚度,并使两主桁架受力均匀,常在两主桁竖杆的上部加设若干垂直于桥纵向的撑杆(称为楣杆),组成中间横联,其几何图式与桥门架相

似。

竖向荷载的传力途径是:

荷载通过桥面传给纵梁,由纵梁传给横梁,再由横梁传给主桁节点,然后通过主桁的受力传给支座,最后由支座传

给墩台及基础。

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