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结构类型
桁梁桥一般是由两片主桁架和纵向联结系及横向联结系组成空间结构(见桥梁)。
钢桁梁桥的杆件由型钢和钢板组成,截面一般有槽形、工字形和箱形,常用铆接或焊接成型。铆接杆件早期多使用缀板和缀条,现在以型钢和整板为主。焊接杆件绝大部分用钢板。小跨度桁架梁中有的部分采用型钢(扁钢、角钢)做杆件。桁架杆件的交会点称为节点。把交会的杆件以节点板连接而成桁架。其连接方式又有铆接、螺栓或高强度螺栓栓接、焊接等方式(见钢结构连接),早期还有枢接,现已不采用。在军1用结构中有的还采用销接。理论上,全焊桁梁桥是经济的,但较大跨度的桁架,不可能在工厂全部焊成整体,桁架出租公司,而工地条件难于保证焊接质量,故多在工厂焊接杆件和其他部件,在工地用高强度螺栓连接,建成栓焊梁桥。普通螺栓的连接多用于临时性桁梁桥。
预应力混凝土桁架梁桥,则以预应力混凝土受拉(或拉压,)杆件和钢筋混凝土受压杆件组合而成(见预应力混凝土桥)。
桁架形式分类
①单柱式桁梁桥。主桁架是最简单的桁架,仅有两个三角形,因腹杆只有中间一根竖杆,故也称帝柱式桁架。② 双柱式桁梁桥。主桁架腹杆有两根竖杆,又称后柱式桁架。因中间部分为几何可变形的长方形,其上弦应是刚性梁。
③ 三角形桁梁桥。主桁架为1846年英国人J.沃伦所提出,是典型的较简单的桁架。如腹杆和弦杆成60°角, 便是由等边三角形组成的桁架;因其杆件传力路线简捷,杆件的材料用量较省,广州市桁架出租,至今仍大量采用。在基本三角形桁架中,若节间长度较长,可派生出各种再分节间的三角形桁架。
④ 斜压腹杆桁梁桥。当满跨受载时,主桁架竖杆受拉,斜杆受压,在早期铁、木组合结构中,竖杆用铁,斜杆、弦杆用木。近代预应力混凝土结构中,仅竖杆预加应力,锚头布置比较简单。
⑤ 斜拉腹杆桁梁桥。主桁架竖杆受压,斜杆受拉,这样,压杆长度比拉杆小;用于钢桁梁时,可因压杆长度较短而节省钢材。
⑥ 交叉腹杆桁梁桥。主桁架腹杆交叉布置,将它们设计成受压杆件者,称豪氏桁架。也可设计成交叉腹杆受拉,让竖杆受压。
⑦ 菱形桁梁桥。主桁架由两组三角形桁架腹杆错开重叠布置而得。此桁架中虽有几何可变的菱形图形,其整体仍是几何不变形的结构。1873年首1次应用超静定桁架。1890年有静定式桁架。此桁架每节间的斜杆成双,每一斜杆承受一半的剪力,截面尺寸较小。在欧洲采用此式较多;中国在武汉、南京、枝城等地的长江公铁两用桥均为此形式。
⑧ 多腹杆桁梁桥。主桁架有多组错开重叠的三角形腹杆,故其腹杆截面尺寸小。早期腹杆用木板,后来用钢板加竖向加劲,也有用型钢的。
⑨ K形桁梁桥。1830年首1次应用,其斜杆折成K形,当桁架较高,节间较小时,可使斜杆与竖杆间的夹角不致过小。
⑩ 空腹桁梁桥。主桁架不用斜杆,节点均为刚性,所有杆件同时受轴向力和弯矩,曲弦较平行弦的弯距为小。焊接钢桥初期,此式在比利时曾盛行一时,但由于母材和焊接工艺不良,在布鲁塞尔的阿尔贝特运河上曾有三座这种形式的桥梁脆断毁坏。现在空腹桁梁桥仅在小跨或活载不大处使用。
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组合桁架简介
在建筑机械中,当桁架必须承受非结点荷载时,为了消除直接承受荷载的杆件的附加弯矩,可以采用下图(a)所示的桁架结构。这种结构,是用静定而几何不变形的小桁架(或称复杂杆件)来代替原桁架中的一根或几根杆件,得到一种构造上比较复杂的桁架,即所谓组合桁架。由于采用小桁架代替了原桁架中的某些杆件,非结点荷载在原桁架中对杆件的弯曲作用,在小桁架中就得以避免。小桁架的节间很小,非结点荷载被认为作用在结点上,只引起轴力。将桁架中的一根或者几根杆件用具有桁架形式的构件来代替,这样所得到的桁架即为组合桁架。中文名组合桁架 别 称复式桁架 优 点减少纵梁长度 学 科力学 应用领域建筑机械
组合桁架的基本力学特征
设上图(b)的简单桁架受非结点荷载作用。现将AB杆单独分离出来,则AB杆和剩下的原桁架形成了两个隔离体,如上图(c)。显然,这两个隔离体将分别在荷载和内部约束力的作用下维持平衡。如果将AB杆换成小桁架如上图(d),在原有荷载及内部约束力均不改变的条件下,小桁架及剩下的原桁架仍应各自维持平衡。因此,可以得出这样的结论:如将桁架中的一根或几根杆件作构造变换,其余杆件的内力不变。这一特征,对于静定结构均适用。因此,对于组合桁架进行内力分析时,首先仍将代替原有杆件的小桁架视为链杆(凡是未作构造变换的杆件,所得内力就是这些杆件的真实内力);然而对小桁架单独作内力分析。由上图(d)可知,舞台桁架出租价格,分析时需将原有荷载及内部约束力(轴力与反力)均视为小桁架的外力,运用数解法或图解法来求解。下图为一门座起重机的上部臂架结构示意图。该臂架机构可视为组合桁架。作内力分析时,小桁架EF用一根链杆来代替。计算先从桁架CDE开始,求得的反力即作为外力加于小桁架的端部,据此计算出小桁架的内力