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[结构工程师]结构力学考点辅导第一节-12

|0·2010-11-19 09:49:00浏览0 收藏0

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  (一)三铰平拱在竖向荷载作用下的支座反力及内力计算

  拱脚铰在同一水平线上的三铰拱称为三铰平拱。

  支座反力

  由图2—7(a)所示三铰拱的整体平衡条件及顶铰C处弯矩为零的条件,可得支座反力的计算公式为

  VA=VA0 (2—1)

  VB=VB0 (2—2)

  HA=HB=H=MC0 /f (2—3)

  式中VA0、VB0、MC0分别为与三铰拱相同跨度、相同荷载简支梁(简称为三铰拱的代 梁,图2—7b)支座A、B处的支座反力及截面C的弯矩。

  式(2—3)表明,在给定的竖向荷载作用下,三铰拱的水平推力只与三个铰的位置有关,而与拱轴线的形状无关。当荷载与拱跨不变时,推力H与矢高f成反比,f愈大即拱愈高时H愈小,f愈小即拱愈平时H愈大。若f=0,则H为无穷大,这时三铰已共线,体系为瞬变体系。

  取图2—7c所示的隔离体,并由隔离体的平衡条件,可得任意截面D的弯矩、剪力、轴力计算公式为

  MD=MD0—HyD (2—4)

  VD=VD0cosφD-HsinφD (2—5)

  ND=VD0sinφD+HcosφD (2—6)

  式中MD、VD、ND的正方向如图2—7c所示,MD0、VD0为代梁D截面的弯矩、剪力,yD、φD的含意如图2—7a所示。在图示坐标系中,φD在左半拱内为正,在右半拱内为负。

  三铰拱的内力计算,除上述数解法外,还可用图解法进行,可通过绘制三铰拱的力多 边形及压力线(索多边形)来确定其内力。

图2-7

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