系杆拱桥力学性能分析.docx

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1、系杆拱桥力学性能分析姓名：翟硕学号：专业:机电图1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、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，因此可以认为桥体受到均匀载荷q。受力分析如图3所示

2、。图3两只支脚所受力F=qL2在桥面上任意一点所受到的弯矩M=qx(L-x)2假设挠度为ω，转角为θ。d2ωdx2=MEIθ=dωdx=MEIdx+C解得ω=-qx24EI(L3-2Lx2+x3)由胡克定律，每根杆所受应力σ=EΔyy其中Δy=-ω由此可知，桥拱形状y=qx24σI(L3-2Lx2+x3)当x=L2时，ymax=5qL4384σI一、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FN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=q1L2在A点列桥拱右部分力矩平衡FN*y

3、max+0L2q1xdx=F*L/2解得FN=48q1σI5qL2在（x,y）点处受到的力矩为MFN*y+0xq1xdx=F*x+M解得M=q1(4x4-8Lx3+5L2x2-L3x)10L2当x=12±24L时，Mmax=-q1L2160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σ1max=MmaxW=q1L25πd3三、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。桥体的变形可视为拉伸与弯曲的组合。拉伸所产生的正应力σ1=FNbc=48q1σI5qbcL2弯曲所受最大弯矩M2max=qL28弯曲

4、产生的最大正应力σ2max=M2maxW2=3qL24bc2所以，桥体所受最大拉应力σtmax=3qL24bc2+48q1σI5qbcL2最大压应力σcmax=3qL24bc2-48q1σI5qbcL2