建筑结构选型15_拱结构ppt课件.ppt

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1、建筑结构选型第15章拱式结构7/27/20211李广军苏州：寒山寺旁的石拱桥——下津桥石桥巨大自重引起的拱内压应力会像预应力一样抵消弯矩引起的拉应力，使拱可以承受一定的弯矩。7/27/20212李广军拱是杆轴线为曲线，且在竖向荷载作用下会产生水平推力（反力）的结构。由于推力的存在，拱截面的弯矩比同跨度、等荷载的梁的弯矩要小得多，并且主要承受压力。这时拱截面上的应力分布较均匀，因而更能发挥耐压材料（如砖、石、混凝土）的作用。另一些直杆结构虽有别于拱，但同样能在竖向荷载作用下产生水平推力，故称之为拱式结构，如三铰刚架、拱式

2、桁架等。第15章拱式结构7/27/20213李广军第15章拱式结构15.1拱结构的受力特点和适用范围15.2拱结构的类型15.4拱结构水平推力的平衡15.7拱结构实例（自学教材）15.3拱轴的型式与合理轴线15.8拱结构内容扩展15.5拱的截面形式与主要尺寸15.6拱的结构选型与布置7/27/20214李广军15.1拱结构的受力特点和适用范围拱结构的计算简图工程中常用的拱有三铰拱、两铰拱和无铰拱，前者是静定结构，后两者是超静定结构。7/27/20215李广军一、支座反力VA=V'A；VB=V'B；HA=MC0/f三铰拱

3、的反力与跨度、矢高（即三铰的位置）有关，其中：竖向反力与其等代梁的反力相等;水平反力与拱轴线形状无关.荷载与跨度一定时，水平反力与矢高成反比.15.1拱结构的受力特点和适用范围7/27/20216李广军二、拱身截面的内力15.1拱结构的受力特点和适用范围7/27/20217李广军二、拱身截面的内力15.1拱结构的受力特点和适用范围根据荷载情况合理选择拱轴线形状，使拱身主要承受轴力、尽量减少弯矩十分重要。实际工程中，结构承受的荷载是多种多样的，只能根据主要荷载确定合理的拱轴曲线。拱截面必须设计成有一定的抗弯能力。7/27

4、/20218李广军15.1拱结构的受力特点和适用范围拱结构是使构件摆脱弯曲变形的一种突破性发展，它为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构型式。如砖、石、混凝土、钢丝网水泥、钢筋混凝土、钢材、木材等。拱结构的形式多种多样，有利于丰富建筑的外形。拱结构适用跨度范围极广，不仅适合大跨度结构，如跨度达100m以上的桥梁，也适用于中小跨度的房屋建筑，广泛应用于各种宽敞的公共建筑物，如展览馆、体育馆、商场等。7/27/20219李广军回顾：拱结构特点①拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力；②拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使

5、杆件无弯矩；③拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大。7/27/202110李广军总结：拱结构适用范围①大中小型房屋，桥梁、展览馆等公共建筑结构。②纪念观赏性建筑。③与悬索结构组合使用可充分发挥二者的优势。7/27/202111李广军运河上的石拱桥充分利用了石材抗压的特点，经济合理，造型美观。7/27/202112李广军联拱结构及其支柱7/27/202113李广军世界各主要桥型十大跨径桥梁排行榜（拱桥）桥型序号桥名主跨跨径建成时间所在地拱桥1朝天门长江大桥552预计2008年中国重庆2卢浦大桥5502003中国上海3

6、新河桥518.21977美国4贝尔桥5041931美国5悉尼港大桥5031932澳大利亚6巫山长江大桥4602005中国重庆7支井河大桥430预计2008中国湖北8新光桥4282006中国广东9万县长江大桥4201997中国重庆10菜园坝长江大桥420预计2007中国重庆11克尔克一桥3901980克罗地亚7/27/202114李广军15.2拱结构的类型按材料：砖石砌体拱结构、钢筋混凝土拱结构、钢拱结构、胶合木拱结构等；按组成和支承方式：无铰拱、两铰供和三铰拱，无拉杆拱和有拉杆拱；按拱轴形式：半圆拱和抛物线拱；按拱身截

7、面：实腹式和格构式、等截面和变截面等。7/27/202115李广军敞肩式石拱桥（落地拱）15.2拱结构的类型7/27/202116李广军一、钢结构拱15.2拱结构的类型7/27/202117李广军钢拱桥（下承式拱）一、钢结构拱7/27/202118李广军二、钢筋混凝土拱15.2拱结构的类型7/27/202119李广军二、钢筋混凝土拱15.2拱结构的类型7/27/202120李广军拱的轴线方程MC0=ql2/8H=ql2/8fM0=qlx/2-qx2/2=qx(l-x)/2y=4fx(l-x)/l2抛物线15.3拱轴的形

8、式与合理拱轴7/27/202121李广军15.3拱轴的形式与合理拱轴15.3.1拱的合理轴线在给定荷载作用下使拱内各截面弯矩剪力等于零,只有轴力的拱轴线。由M（x）=M°(x)－Hy(x)=0可得合理拱轴线方程为y（x）=M°(x)／H∵在荷载、跨度、矢高给定时，H是一个常数.∴合理拱轴线与相应的简支梁的弯矩图形状相似，对应竖标成