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屋架或桥梁等空间结构是由一系列互相平行的平面桁架所组成。若它们主要承受的是平面载荷,可简化为平面桁架来计算。
组成桁架的杆件的轴线和所受外力都在同一平面上。平面桁架可视为在一个基本的三角形框上添加杆件构成的。每添加两个杆,须形成一个新节点才能使结构的几何形状保持不变。
三角形桁架在沿跨度均匀分布的节点荷载下,上下弦杆的轴力在端点处大,向跨中逐渐减少;腹杆的轴力则相反。三角形桁架由于弦杆内力差别较大,材料消耗不够合理,多用于瓦屋面的屋架中。
多边形桁架也称折线形桁架。上弦节点位于二次抛物线上,如上弦呈拱形可减少节间荷载产生的弯矩,但制造较为复杂。在均布荷载作用下,桁架外形和简支梁的弯矩图形相似,因而上下弦轴力分布均匀,腹杆轴力较小,用料省,是工程中常用的一种桁架形式。
有些桥梁桥面设置在上弦,因此力主要通过上弦传递;也有的桥面设置在下弦,由于平面外刚度的要求,上弦之间仍需要连接以减少上弦平面外计算长度。
平面桁架一般按理想的铰接桁架进行计算,即假设荷载施加在桁架节点上(如果荷载施加在节间时,可按简支梁换算为节点荷载),并和桁架的全部杆件均在同一平面内,杆件的重心轴在一直线上,节点为可自由转动的铰接点。
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