桁架的主要分類(lèi)
桁架:一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)。桁架由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu),桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力,從而能充分利用材料的強(qiáng)度,在跨度較大時(shí)可比實(shí)腹梁節(jié)省材料,減輕自重和增大剛度。“桁”字念“héng”,由于“桁”字較少使用,誤被念為“háng”(行),故此,“行架”由此得名。 桁架的定義: 桁架由桿件通過(guò)焊接、鉚接或螺栓連接而成的支撐橫梁結(jié)構(gòu),稱(chēng)為“桁架”。
桁架的優(yōu)點(diǎn)是桿件主要承受拉力或壓力,可以充分發(fā)揮材料的作用,節(jié)約材料,減輕結(jié)構(gòu)重量。常用的有鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預(yù)應(yīng)力混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架。
從力學(xué)方面分析,桁架外形與簡(jiǎn)支梁的彎矩圖相似時(shí),上下弦桿的軸力分布均勻,腹桿軸力小,用料最省;從材料與制造方面分析,木桁架做成三角形,鋼桁架采用梯形或平行弦形,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,通常,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,在設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范中均有具體規(guī)定。桁架的使用范圍很廣,在選擇桁架形式時(shí)應(yīng)綜合考慮桁架的用途、材料和支承方式、施工條件,其最佳形式的選擇原則是在滿(mǎn)足使用要求前提下,力求制造和安裝所用的材料和勞動(dòng)量為最小。
三角形桁架
三角形桁架在沿跨度均勻分布的節(jié)點(diǎn)荷載下,上下弦桿的軸力在端點(diǎn)處最大,向跨中逐漸減少;腹桿的軸力則相反。三角形桁架由于弦桿內(nèi)力差別較大,材料消耗不夠合理,多用于瓦屋面的屋架中。
梯形桁架
梯形桁架和三角形桁架相比,桿件受力情況有所改善,而且用于屋架中可以更容易滿(mǎn)足某些工業(yè)廠房的工藝要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架,桿件受力情況較梯形略差,但腹桿類(lèi)型大為減少,多用于橋梁和棧橋中。
多邊形桁架
多邊形桁架也稱(chēng)折線
形桁架。上弦節(jié)點(diǎn)位于二次拋物線上,如上弦呈拱形可減少節(jié)間荷載產(chǎn)生的彎矩,但制造較為復(fù)雜。在均布荷載作用下,桁架外形和簡(jiǎn)支梁的彎矩圖形相似,因而上下弦軸力分布均勻,腹桿軸力較小,用料最省,是工程中常用的一種桁架形式。
空腹桁架
空腹桁架基本取用多邊形桁架的外形,無(wú)斜腹桿,僅以豎腹桿和上下弦相連接。桿件的軸力分布和多邊形桁架相似,但在不對(duì)稱(chēng)荷載作用下桿端彎矩值變化較大。優(yōu)點(diǎn)是在節(jié)點(diǎn)相交會(huì)的桿件較少,施工制造方便。
桁架橋
1、桁架橋是橋梁的一種形式。
2、桁架橋一般多見(jiàn)于鐵路和高速公路;分為上弦受力和下弦受力兩種。
3、桁架由上弦、下弦、腹桿組成;腹桿的形式又分為斜腹桿、直腹桿;由于桿件本身長(zhǎng)細(xì)比較大,雖然桿件之間的連接可能是“固接”,但是實(shí)際桿端彎矩一般都很小,因此,設(shè)計(jì)分析時(shí)可以簡(jiǎn)化為“鉸接”。簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí),桿件都是“二力桿”,承受壓力或者拉力。
4、由于橋梁跨度都較大,而單榀的桁架“平面外”的剛度比較弱,因此,“平面外”需要設(shè)置支撐。設(shè)計(jì)橋梁時(shí),“平面外”一般也是設(shè)計(jì)成桁架形式,這樣,橋梁就形成雙向都有很好剛度的整體。
5、有些橋梁橋面設(shè)置在上弦,因此力主要通過(guò)上弦傳遞;也有的橋面設(shè)置在下弦,由于平面外剛度的要求,上弦之間仍需要連接以減少上弦平面外計(jì)算長(zhǎng)度。
6、桁架的弦桿在跨中部分受力比較大,向支座方向逐步減小;而腹桿的受力主要在支座附件最大,在跨中部分腹桿的受力比較小,甚至有理論上的“零桿”。