各类梁式桁架的比较
梁式桁架可以看作是由梁演化而来,对同样跨度的梁和常见梁式桁架,在相同均布荷载作用下的内力情况作如下比较。桁架的外形对杆件内力分布影响很大。平行弦桁架弦杆的内力由跨中向两端递减;而三角形桁架弦杆的内力却由跨中向两端递增。这是由于桁架是依靠上、下弦杆的内力形成截面弯矩的,弦杆的内力可以表示为:
F=±M°/r
式中M°为同样跨度简支梁相应桁架节点位置的截面弯矩,山西桁架,r为弦杆内力对距心的力臂。在均布荷载作用下,简支梁的弯矩是按抛物线规律分布的,在跨中达到大值。因平行桁架弦杆的力臂是不变的,所以内力由跨中向两端递减;三角形桁架弦杆的力臂有跨中向两端按线性规律递减,快于M°按抛物线规律递减的速度,所以弦杆内力由跨中向两端递增。当桁架的上弦节点位于一条抛物线上时,其下弦以及各上弦水平分力对矩心的力臂与M°一样均按抛物线规律变化,故各下弦杆内力及各上弦杆水平分力的大小均相等,这样各上弦的内力也近乎相等。
内力特征
受力特点是结构内力只有轴力,而没有弯矩和剪力。这一受力特性反映了实际结构的主要因素,轴力称桁架的主内力。实际结构(如钢筋混凝土屋架,3轴桁架机械手,铆(栓)接或焊接的钢桁架桥)中由于结点的非理想铰结等原因,还同时存在微小的弯矩和剪力(理想铰接没有),天行桁架机械手,对轴力也有很小的影响(因结点刚性和桁架杆横截面积与惯性矩比值的大小而异,一般减小5%~0.1%),单龙门桁架机械手,称为次内力。
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