平面桁架
組成桁架的桿件的軸線(xiàn)和所受外力都在同一平面上(圖1)。平面桁架可視為在一個(gè)基本的三角形框上添加桿件構(gòu)成的。每添加兩個(gè)桿,須形成一個(gè)新節(jié)點(diǎn)才能使結(jié)構(gòu)的幾何形狀保持不變。這種能保持幾何堅(jiān)固性的桁架叫作無(wú)余桿(或叫無(wú)冗桿)桁架。如果只添加桿件而不增加節(jié)點(diǎn),就不能保持桁架的幾何堅(jiān)固性,這種桁架叫作有余桿(或叫有冗桿)桁架。
分析靜定平面桁架的受力情況有以下兩種方法:
①截面法
②節(jié)點(diǎn)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(xiàn)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(jiǎn)化為平面桁架來(lái)處理,如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。塔架、起重機(jī)構(gòu)架等??臻g桁架的節(jié)點(diǎn)為光滑球鉸結(jié)點(diǎn),桿件軸線(xiàn)都通過(guò)聯(lián)結(jié)點(diǎn)的球鉸中心并可繞球鉸中心的任意軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在空間有三個(gè)自由度。節(jié)點(diǎn)和桿件數(shù)的關(guān)系為W=3j-n,W>0為幾何可變桁架,W=0為幾何不變且無(wú)多余約束的空間桁架??臻g桁架和平面桁架一樣,可用部分截割法和節(jié)點(diǎn)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任意力系的六個(gè)平衡條件求出各桿的內(nèi)力。節(jié)點(diǎn)法是截取節(jié)點(diǎn)為隔離體,利用每個(gè)節(jié)點(diǎn)所受的空間匯交力系的三個(gè)平衡條件,求出各桿的內(nèi)力。
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.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.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.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(chǎng)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(xiàn)
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??;而腹桿的受力主要在支座附件.大,在跨中部分腹桿的受力比較小,甚至有理論上的“零桿”。