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平面桁架,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。这种能保持几何坚固性的桁架叫作无余杆(或叫无冗杆)桁架。如果只添加杆件而不增加节点,就不能保持桁架的几何坚固性,这种桁架叫作有余杆(或叫有冗杆)桁架。
空间桁架,组成桁架各杆件的轴线和所受外力不在同一平面上。在工程上,有些空间桁架不能简化为平面桁架来处理,如网架结构。塔架、起重机构架等。空间桁架的节点为光滑球铰结点,杆件轴线都通过联结点的球铰中心并可绕球铰中心的任意轴线转动。
空腹桁架,空腹桁架基本取用多边形桁架的外形,无斜腹杆,仅以竖腹杆和上下弦相连接。杆件的轴力分布和多边形桁架相似,但在不对称荷载作用下杆端弯矩值变化较大。优点是在节点相交会的杆件较少,施工制造方便。
桁架桥,桁架桥是桥梁的一种形式。桁架桥一般多见于铁路和高速公路;分为上弦受力和下弦受力两种。桁架由上弦、下弦、腹杆组成;腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆;由于杆件本身长细比较大,虽然杆件之间的连接可能是“固接”,但是实际杆端弯矩一般都很小,因此,设计分析时可以简化为“铰接”。简化计算时,杆件都是“二力杆”,承受压力或者拉力。
由于桥梁跨度都较大,而单榀的桁架“平面外”的刚度比较弱,因此,“平面外”需要设置支撑。设计桥梁时,“平面外”一般也是设计成桁架形式,这样,桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。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。桁架的弦杆在跨中部分受力比较大,向支座方向逐步减小;而腹杆的受力主要在支座附件大,在跨中部分腹杆的受力比较小,甚至有理论上的“零杆”。
足够强度—不发生断裂或塑性变形;足够刚性—不发生过大的弹性变形;足够稳定性—不发生因平衡形式的突然转变而导致坍塌;良好的动力学特性—抗震、抗风性。桁架的设计要求: 要有符合要求的杆件;要有良好的连接件,包括铆钉、销钉及焊缝的连接。这些就涉及到桁架的类型、杆件的尺寸和材料,但是静力学分析。
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