桁架的理論原理是什么?
桁架是由一些用直桿組成的三角形框構(gòu)成的幾許形狀不變的結(jié)構(gòu)物。桿件間的結(jié)合點稱為節(jié)點(或結(jié)點)。依據(jù)組成桁架桿件的軸線和所受外力的散布狀況,桁架可分為平面桁架和空間桁架。屋架或橋梁等空間結(jié)構(gòu)是由一系列互相平行的平面桁架所組成。若它們主要承受的是平面載荷,可簡化為平面桁架來計算。
從力學(xué)方面剖析,桁架外形與簡支梁的彎矩圖相似時,上下弦桿的軸力散布均勻,腹桿軸力小,用料?。粡馁Y料與制造方面剖析,木桁架做成三角形,鋼桁架選用梯形或平行弦形,鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土桁架為多邊形或梯形為宜。
桁架的高度與跨度之比,一般,立體桁架為1/12~1/16,立體拱架為1/20~1/30,張拉立體拱架為1/30~1/50,在規(guī)劃手冊和標(biāo)準(zhǔn)中均有具體規(guī)定。桁架的使用范圍很廣,在選擇桁架方式時應(yīng)歸納考慮桁架的用處、資料和支承方式、施工條件,其方式的選擇原則是在滿足使用要求前提下,力求制造和安裝所用的資料和勞動量為小。
平面桁架
組成桁架的桿件的軸線和所受外力都在同一平面上(圖1)。平面桁架可視為在一個基本的三角形框上添加桿件構(gòu)成的。每添加兩個桿,須構(gòu)成一個新節(jié)點才能使結(jié)構(gòu)的幾許形狀堅持不變。這種能堅持幾許桁架叫作無余桿(或叫無冗桿)桁架。假如只添加桿件而不添加節(jié)點,就不能堅持桁架的幾許,這種桁架叫作有余桿(或叫有冗桿)桁架。
剖析靜定平面桁架的受力狀況有以下兩種辦法:
①截面法
②節(jié)點法
③麥克斯韋-克雷莫納法
空間桁架
組成桁架各桿件的軸線和所受外力不在同一平面上。在工程上,有些空間桁架不能簡化為平面桁架來處理,如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。塔架、起重機構(gòu)架等??臻g桁架的節(jié)點為光滑球鉸結(jié)點,桿件軸線都通過聯(lián)結(jié)點的球鉸中心并可繞球鉸中心的恣意軸線滾動。每個節(jié)點在空間有三個自由度。節(jié)點和桿件數(shù)的關(guān)系為W=3j-n,W>0為幾許可變桁架,W=0為幾許不變且無剩余束縛的空間桁架。空間桁架和平面桁架一樣,可用部分截割法和節(jié)點法求出桁架內(nèi)所有桿件所受的內(nèi)力。部分截割法則是利用空間恣意力系的六個平衡條件求出各桿的內(nèi)力。節(jié)點法是截取節(jié)點為阻隔體,利用每個節(jié)點所受的空間匯交力系的三個平衡條件,求出各桿的內(nèi)力。