系杆拱桥力学性能分析

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1、系杆拱桥力学性能分析系杆拱桥力学性能分析姓名：翟硕姓名：翟硕学号：学号：7373专业专业: :机电机电系杆拱桥作为拱桥家族中的一员， 具有拱桥的一般特征， 又有自身的独有特点。它是一种集拱与梁的优点于一身的桥型， 它将拱与梁图 1两种基本结构形式组合在一起， 共同承受荷载， 可以充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用。一、一、拱形形状拱形形状系杆拱桥通过细杆与桥体相连， 减少桥体由于自重而产生的变形，增加桥体承重能力。 通过合理的设计拱形形状可以使每根细杆所受应力相同，达到最大承重的效果。如图 2所示，为系杆拱桥的简图。L为桥拱的跨度。图 2由于桥体重力分布均匀，而每根细杆给桥体力相同，因

2、此可以认为桥体受到均匀载荷q。受力分析如图 3所示。图 3两只支脚所受力F = 𝑞𝑞2=𝑞𝑞(𝑞𝑞)2在桥面上任意一点所受到的弯矩M假设挠度为，转角为。𝑞2𝑞𝑞=2𝑞𝑞𝑞𝑞 =𝑞𝑞𝑞𝑞= 𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞 + 

3、9902;解得 = 24𝑞𝑞(𝑞3 2𝑞𝑞2+ 𝑞3)= E𝑞𝑞𝑞由胡克定律，每根杆所受应力其中y = =24𝑞𝑞(𝑞3 2𝑞𝑞2+ 𝑞3)=5𝑞𝑞4384𝑞𝑞由此可知，桥拱形状y当x =𝑞𝑞𝑞时，𝑞𝑞⻖

4、2;𝑞2二、二、桥拱简单强度计算桥拱简单强度计算对桥拱受力分析，如图 4所示图 4其中𝑞1是桥拱受系杆拉力所等效的均匀载荷，F与𝑞𝑞分别为桥体给桥拱垂直与水平方向的拉力。由于桥拱垂直方向受力平衡，故F在 A点列桥拱右部分力矩平衡=𝑞1𝑞2𝑞𝑞 𝑞𝑞𝑞𝑞+ 解得𝑞𝑞𝑞2=048𝑞1𝑞𝑞5𝑞

5、9902;2𝑞1𝑞𝑞𝑞 = 𝑞 𝑞/2在（x,y）点处受到的力矩为 M𝑞𝑞𝑞 𝑞 + 𝑞1𝑞𝑞𝑞 = 𝑞 𝑞 + 𝑞0解得M当x1=𝑞1(4𝑞48𝑞𝑞3+5𝑞2𝑞2𝑞3𝑞)10𝑞2&#

6、119902;1𝑞2160= (22) 𝑞时，𝑞𝑞𝑞𝑞4= 假设桥拱截面形状为圆形，直径为 d则桥拱所受最大正应力𝑞1𝑞𝑞𝑞=𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞=5𝑞𝑞3𝑞1𝑞2三、桥体简单强度计算三、桥体简单强度计算对进行桥体受力分析，如图 5所示图 5假设桥体截面为宽度为 b， 厚度为 c的正方形。 桥体的变形可视

7、为拉伸与弯曲的组合。拉伸所产生的正应力𝑞1=𝑞𝑞=5𝑞𝑞𝑞𝑞2=𝑞𝑞28𝑞𝑞48𝑞1𝑞𝑞弯曲所受最大弯矩𝑞2𝑞𝑞𝑞𝑞2弯曲产生的最大正应力𝑞2𝑞𝑞𝑞=𝑞2𝑞𝑞𝑞=4&#

8、119902;𝑞248𝑞1𝑞𝑞3𝑞𝑞2所以，桥体所受最大拉应力𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞最大压应力𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞=4𝑞𝑞2+5𝑞𝑞𝑞𝑞23𝑞𝑞2=4𝑞𝑞25𝑞𝑞𝑞𝑞23𝑞𝑞248𝑞1𝑞𝑞