建筑力学：第4章 静定拱结构.ppt

轴线为曲线、仅在竖向荷载下能产生水平反轴线为曲线、仅在竖向荷载下能产生水平反力力( (推力推力) )的结构称为拱的结构称为拱图4-1所示为拱结构的工程实例 图图4-14-1工程中的拱结构工程中的拱结构一、工程中的拱结构一、工程中的拱结构退出 1、定义：通常杆轴线为曲线，在竖向荷载作用下，支座产生水平反力的结构 2、特点： （1）弯矩比相应简支梁小，水平推力存在的原因 （2）用料省、自重轻、跨度大 （3）可用抗压性能强的砖石材料 （4）构造复杂，施工费用高 二、拱式结构的特征及其应用退出3、拱的种类：4、拱各部分的名称： 图图4-24-2 拱的种类拱的种类 图图4-34-3 拱的组成拱的组成退出一、支座反力的计算C拱顶铰flBA拱肋跨度拱趾铰矢高(a) 等高三铰拱C高差hAB(b) 不等高三铰拱严格的来说，实体三铰拱支座反力的计算与一般三铰刚架结构反力计算相同本书介绍的是等代梁解法 图图4-44-4实体三铰拱实体三铰拱第二节 实体三铰拱的数解法退出 图图4-54-5等代粱等代粱退出退出二、拱内截面内力的计算 图图4-64-6拱内截面内力1、拱的内力计算原理仍然 是截面法2、拱通常受压力，所以计算拱时，规定轴力以受压为正。

对于竖向荷载作用三铰拱，其内力计算有简捷公式退出A(b) 代梁受力FAx=FHFAyxAykFyFxyM(a) 截面k坐标方向力 图图4-74-7拱内截面内力退出需要指出的是，非竖向荷载作用不等高三铰拱等情形，上述公式是不适用的这时需要由截面法直接求解内力退出三三 拱的内力图拱的内力图将跨度等分成若干份，利用内力计算公式求等分点处截面上的内力，再用直线连接等分点内力值即可作出拱的内力图退出四四 算例算例例1 三铰拱及其所受荷载如图所示，拱的轴线为抛物线 , 试求支座反力，并绘制内力图1)反力计算 图图 4-84-8退出(2) 内力计算 为了绘制内力图将拱沿跨度方向分成八等分，计算出每个截面的弯矩、剪力和轴力值得到的内力图如图 图图 4-94-9退出例2 三铰拱及其所受荷载如图所示，拱的轴线为抛物线 ,试求支座反力，并绘制内力图1)反力计算 图图 4-104-10退出(2) 内力计算 为了绘制内力图将拱沿跨度方向分成八等分，计算出每个截面的弯矩、剪力和轴力值得到的内力图如图退出 图图 4-114-11退出1、三铰拱的压力线 图图 4-124-12第三节 实体三铰拱的图解法退出截面合力的图解作法：(1)确定各截面上合力的大小和方向(2)确定各截面合力的作用线 图图 4-134-13退出1、压力线 在荷载作用下，三铰拱的任意截面一般有三个内力分量Mk、FQk、FNk。

这三个内力分量可用它的合力R代替将三铰拱每一截面上合力作用点用折线或曲线连接起来，这些折线或曲线成为三铰拱的压力线2、合理拱轴的概念： （1）定义：在给定荷载作用下，拱各截面只承受轴力，而弯矩、剪力均为零，这样的拱轴称为合理拱轴 （2）如何满足合理拱轴：首先写出任一截面的弯矩表达式，而后令其等于零即可确定合理拱轴第四节 实体三铰拱的的压力线及合理拱轴的概念退出（3）求解公式：在竖向荷载作用下，三铰拱的合理轴线使拱的各截面处于无弯距状态，即退出1)三铰拱在沿水平线均匀分布的竖向荷载作用下，合理轴线为一抛物线3、几种典型荷载作用下的合理拱轴 图图 4-144-14退出(2)三铰拱在均匀水压力作用下，合理轴线为一圆弧 图图 4-154-15退出(3)在填土重量作用下，三铰拱的合理轴线是一悬链线 图图 4-164-16退出。