拱式結(jié)構(gòu)設(shè)計

第9章大跨度建筑的結(jié)構(gòu)型式拱式結(jié)構(gòu)

Ch9.1?本章主要內(nèi)容：?????1、拱的受力特點2、拱腳水平推力的平衡3、拱式結(jié)構(gòu)的形式4、拱式結(jié)構(gòu)的選型與布置5、拱式結(jié)構(gòu)的工程實例PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建拱的受力特點

拱是一種歷史悠久、至今仍在大量應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式。古今中外的能工巧匠 和工程師們?yōu)槲覀儎?chuàng)造了許多杰出的拱結(jié)構(gòu)典范，至今仍為人們所稱道， 如我國古代的趙州橋、古羅馬的半圓拱券城門、哥特式建筑的尖拱等。我 們知道，當構(gòu)件截面上承受均勻的應(yīng)力作用（軸向拉力或壓力作用），材 料的利用效率最高，往往形成性能良好的結(jié)構(gòu)體系。 拱結(jié)構(gòu)主要承受壓力，可利用和發(fā)揮抗壓強度相對較高而又容易得到的天 然石材、燒結(jié)磚,甚至土坯來建造拱,當然現(xiàn)代的拱結(jié)構(gòu)還可用鋼筋混凝土 或鋼材建造。拱結(jié)構(gòu)是使構(gòu)件擺脫彎曲變形的一種突破性發(fā)展,它為抗壓 性能好的材料提供了一種理想的結(jié)構(gòu)型式。

拱的分類：

backPDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建?1、支座反力backPDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建2、拱身截面的內(nèi)力backPDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建back(1)拱身內(nèi)的彎矩小于相同跨度，相同荷載作用下簡支梁內(nèi)的彎矩。(2)拱身截面內(nèi)的剪力小于相同跨度、相同荷載作用下簡支梁內(nèi)的剪力。(3)拱身截面內(nèi)存在有較大的軸力，而簡支梁中是沒有軸力的。PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建?3、拱的合理軸線軸心受力構(gòu)件截面上應(yīng)力分布均勻，可以充分利用材料的強度。因此，拱式結(jié)構(gòu)受力最理想的情況應(yīng)是使拱身內(nèi)彎矩為零，僅承受軸力。只要拱軸線的豎向坐標與相同跨度、相同荷載作用下的簡支梁彎矩值成比例，即可使拱截面內(nèi)僅有軸力沒有彎矩。滿足這一條件的拱軸線稱為合理拱軸力。在沿水平方向均布的豎向荷載作用下，簡支梁的彎矩圖為一拋物線，因此，在豎向均布荷載作用下，合理拱軸線應(yīng)為一拋物線。PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建拱截腸面上扭的彎浴矩小飯于相陰同條撲件的耳簡支版梁截貓面上寺的彎醉矩，拱截扶面上居的剪衫力也丘小于敗相同潛條件薦筒支搞梁截毯面上燙的剪彼力，這是村拱式娘結(jié)構(gòu)嗎比梁渠式結(jié)攀構(gòu)受臨力合陽理的潤地方掀。同時寧，拱姥式結(jié)房誠構(gòu)中融以軸功力為疲主，研可以嗎使用景廉價坑的圬潮工材料，傅并可窄充分柜發(fā)揮乎這類半材料鄰的抗斬壓承糾載力加，這曠也是愛拱在工程雁中得液到廣摧泛應(yīng)年用的譯主要貌原因坊。但授是拱抹式結(jié)斑構(gòu)中焰有較大的會支座但水平選推力憤，這妥是設(shè)摧計中谷必須逗加以品注意肆的。衛(wèi)當拱腳地供基反尾力不隆能有袍效地價抵抗燭其水反平推微力時尤，拱品便成伐為曲梁，口這時伶拱截輩面內(nèi)瓶將產(chǎn)陷生與瞧梁截飽面相集同的伏彎矩聾。PD粱F鍛文件蠻使用秤"熊pd朱fF糊ac古to頃ry隸P鋒ro德"息試用悼版本谷創(chuàng)建9.級1.晌2拱腳供水平港推力形的平靜衡1、科水平括推力項直接沫由拉菌桿承擔PD貪F砍文件嘆使用伯"遺pd誰fF駐ac藍to堡ry駕P種ro癢"懲試用煤版本理創(chuàng)建2、水煉平推弄力通害過剛授性水翅平結(jié)屢構(gòu)傳瞧遞給井總拉孫桿需要均有水津平剛養(yǎng)度很須大的臂、位暢于拱珍腳處怖的天鍋溝板輕或副含跨屋蓋結(jié)鎖構(gòu)作邁為剛海性水提平構(gòu)哪件以劇傳遞針拱的烘推力縫。拱秧的水減平推力作報用在揉剛性雙水平威構(gòu)件旬上，魔通過閣剛性燒水平汽構(gòu)件眉傳給冷設(shè)置在兩恨端山期墻內(nèi)罩的總脈拉桿案來平吸衡。這種旗方案伏的優(yōu)旨點是視立柱奴不承戴受拱揉的水妙平推塞力，摸柱內(nèi)夏力較小，濃兩端愈的總悶拉桿哭設(shè)置倘在房蛇屋山仔墻內(nèi)孩。建偽筑室址內(nèi)沒淘有拉桿，光可充哄分利罷用室憶內(nèi)建廁筑空紹間，軌效果蕩較好鏡。PD過F銅文件喚使用貪"沙pd形fF隙ac啊to茅ry谷P登ro親"冤試用旨版本慘創(chuàng)建3、水武平推坡力由滅豎向誤承重標結(jié)構(gòu)務(wù)承擔PD盞F僑文件落使用自"亡pd懇fF勾ac緒to棵ry屯P麥ro重"怕試用胳版本染創(chuàng)建當拱姓腳荷嚇載通當過框答架傳臉遞至誰地基箏時，擱要求牙兩側(cè)的副異跨框銷架必鋸須具檔有足乓夠的純剛度住，框冒架結(jié)潛構(gòu)在拱腳懶水平臨椎力鑰作用景下的帶側(cè)移學(xué)極小拘，方倦可保顏證上部拱字屋架銹的正騙常工元作。同時下，框撞架基旨礎(chǔ)除上受到籮偏心挑壓力刃外，遍也將效受到水平云推力暈的作電用。PD衡F帝文件方使用鏡"稀pd縣fF暢ac農(nóng)to學(xué)ry愈P揮ro梳"治試用抓版本錄創(chuàng)建PD抗F被文件沸使用袖"劍pd歇fF危ac苦to巨r(nóng)y輸P威ro鄉(xiāng)豐"壘試用貪版本慌創(chuàng)建4、水鏟平推更力直責接作撲用在指基礎(chǔ)千上對于獄落地禮拱，類當?shù)囟髻|(zhì)條濾件較畝好或來拱腳沃水平菜推力妙較小時，演拱的規(guī)水平陸推力倉可直掙接作豪用在濾基礎(chǔ)概上，轎通過翅基礎(chǔ)浩傳給地基揭。為邀了更騾有效慘地抵辮抗水艦平推漲力，卸防止午基礎(chǔ)繞滑移則，也可將腳基礎(chǔ)崖底面蕉做成錘斜坡渴狀。PD滿F擔文件取使用趟"拆pd六fF動ac找to勾ry保P樂ro座"睛試用概版本披創(chuàng)建9.羨1.符3拱式哀結(jié)構(gòu)少的形睜式從力毅學(xué)計疏算簡焰圖看抓，可籃分成烈無鉸波拱、廳兩鉸嶼拱和三鉸絮拱；按應(yīng)賄用材補料分討類，乞有鋼勇筋混炕凝土肆結(jié)構(gòu)存、鋼狹結(jié)構(gòu)、氏膠合伯木結(jié)吼構(gòu)、炮磚石解砌體薯結(jié)構(gòu)倉：從拱濾身截總面看悼，有毯格構(gòu)嘗式和名實腹喝式、客等截障面和變截歌面。PD恐F俘文件懶使用肆"苦pd惠fF刪ac稻to泡ry斯P挽ro謹"撒試用仇版本咬創(chuàng)建1、鋼碼結(jié)構(gòu)芬拱鋼結(jié)饑構(gòu)拱赴有實厲腹式磚和格非構(gòu)式戰(zhàn)兩種敬。一礙般采蓮用格美構(gòu)式恩，以絮節(jié)省材判料。師實腹撇式拱訂可以跡做成譜具有專曲線柜形的謎外形綿，通雀常為市焊接工弟字形諷截面而。格誤構(gòu)式返拱因返分段槽后在粥現(xiàn)場俗進行劑吊裝惹的組裝，寨若設(shè)哭計成什標準渾單元匆，可忽方便練施工拐。PD咱F眉文件遙使用臉"姥pd收fF桌ac悼to盾ry灣P置ro學(xué)"層試用惹版本落創(chuàng)建PD摔F鑰文件祖使用陵"騾pd解fF燒ac屑to濃ry奧P莫ro賣"治試用鉤版本蠅創(chuàng)建2、鋼喝筋混民凝土個拱鋼筋炮混凝路土拱釋一般廟采用側(cè)實腹蛾式，蘋以方道便施演工。年鋼筋愁混凝孕土拱另的拱痰身截面一陵般為灑矩形蕉或工眨字形庫，上古鋪大卻型預(yù)董制屋概面板桐，也異可做獨成折嫁板拱電、波形拱匆或網(wǎng)案狀筒或拱成宗為梁爸板結(jié)紹構(gòu)。吊桿蓬的作用是瞧減小拉桿底的自由長圍度，避免勇拉桿在自樹重作用下拐垂度太大租。PD蘿F期文件番使用亭"鄉(xiāng)豐pd嫁fF煩ac悠to款ry僅P飾ro僅"艷試用稍版本肯創(chuàng)建f9.坊1.過4拱式炒結(jié)構(gòu)白的選蟻型與遼布置1、結(jié)箏構(gòu)支疼承方誓式三鉸飽拱兩鉸組拱無鉸舒拱2、拱攏的矢潮高(1折)滿足甜建筑祥使用功能航和建艷筑造述型的要求(2吊)應(yīng)使尼結(jié)構(gòu)測受力合理(3舅)應(yīng)滿堤足屋陪面排水構(gòu)涼造的錯要求PD參F瓶文件川使用郊"鹿pd粱fF扔ac栽to登ry牌P死ro絲式"總試用賠版本暫創(chuàng)建(耗)xl掃xy?=23、拱灰軸線心方程?合理塌的拱村軸線明方程幕，使墊拱身烈只有蝦軸力卷，沒胖有彎流矩。合理堅拱軸例線的跳形式脂不但叔與結(jié)拴構(gòu)的乘支座漫約束飲條件秤有關(guān)廚，還與外艱荷的勉形式鼓有關(guān)肝，而灶在實頂際工鞏程中偽，結(jié)授構(gòu)所壩承受所的荷載是竭變化淹的，塑如風咐荷載律可能蹦有不后同的劫方向多，豎肝向活梨荷載可能形有不放同的條作用指位置雅，因子此，扁要找河出一局條能包適應(yīng)痛各種荷載液條件渡的合瞞理拱胞軸線炸是不浴可能虛的，交設(shè)計病中只拼能根劍據(jù)主要的桐荷載光組合豎，確由定一隔個相移對較腦為合外理的困拱軸負方程格一一使拱惱身主悔要承乳受軸裳力，悟減少拌彎矩懸。例秩如，戒對于仔大跨喬度公共建都筑的恨屋蓋揚結(jié)構(gòu)乏，一擺般根后據(jù)恒豎荷載凈來確飯定合焰理拱笨軸線方程但，實牙際工值程中晉常采蹲用拋請物線師形。l4fPD盤F孕文件斷使用姨"敞pd到fF產(chǎn)ac博to臂ry眠P知ro上"地試用密版本皂創(chuàng)建4、拱拿身截暈面高使度拱身澆的計善算長狗度：三鉸唱拱:l隆o＝妨0.必58絮S雙鉸填拱:毅lo園＝0偏.5施4S無鉸吧拱:望lo柏＝0擋.3咸6SPD還F踐文件隙使用另"梳pd枯fF塘ac姓to餓ry浪P吧ro主"烤試用慌版本區(qū)創(chuàng)建5、拱遵式結(jié)匯構(gòu)的作布置PD慣F狡文件憐使用邁"輕pd駕fF盼ac哨to沖ry上P蓋ro植"傲試用高版本惱創(chuàng)建PD捕F修文件泉使用叼"嘴pd童fF欣ac適to沿ry鹿P五ro擊"洗試用仙版本鹿創(chuàng)建6、拱鄰式結(jié)偵構(gòu)的算支撐財系統(tǒng)拱為守平面黑受壓落或受陵彎結(jié)日構(gòu)，臺因此吼，必蜓須設(shè)份置橫必向支背撐并姨通過檁笑條或耗大型絞屋面壤板體印系來兩保證何拱在預(yù)軸線繭平面桶外的蹤蝶受壓冒穩(wěn)定性覆，為路了增夢強結(jié)難構(gòu)的削縱向讓剛度鋪來傳議遞作漏用于梳山墻槳上的容風荷載你，還肢應(yīng)設(shè)這置縱允向支水撐與周橫向聲支撐歐形成睡整體督。PD匹F羊文件叨使用六"兇pd櫻fF和ac慎to執(zhí)ry橋P犁ro重"免試用炊版本蜂創(chuàng)建9.僚1.詢5拱式幟結(jié)構(gòu)蛙的工律程實挺例?1.呆北京青崇文門這菜市春場?菜市猴場中碰間為芝32電m×妥36默m營旨業(yè)大怠廳，軍屋頂示采用故兩鉸括拱結(jié)構(gòu)，么上鋪加氣缺混凝的土板往。大李廳兩懲側(cè)為挎小營斗業(yè)廳朱、倉霜庫及熔其它甜用房暈，采厘用框架蓄結(jié)構(gòu)穴。拱拖的水跌平推待力和閑垂直獄壓力堅由兩門側(cè)的靈框架查承受英。?拱為漿裝配燭整體喝式鋼啦筋混顧凝土罪結(jié)構(gòu)說。?為了腿施工看方便厘，拱掌軸采珠用圓獎弧形妹，圓根弧半聾徑為暴34沖mm抽，選堵?lián)癫蛔鹜氖Ы蚋邥胁幌裢臐L建筑豬外形釋，同扮時也暮影響核結(jié)構(gòu)潑的受銷力。?當圓刃弧半令徑3才4m他、矢叛高4取m時情，f科/l住=l字/8蠻，高鋤跨比柜小，鳥這是貌由建面筑外形合要求江決定影的。塵矢高筒小，狂拱的汗推力響大，歸框架歉的內(nèi)搶力也侄相應(yīng)慨增大，兵拱的蛙材料倡用量肢增加事。?當矢鳴高改逗為f想=l型/5溝=6知.4暫m時瘦，相眨應(yīng)的煎拱軸拐半徑洲為2臭3.劍2m哲，此困時拱鑼腳水平啄推力錫可減亡少60受%左定右，獅但建獸筑外形不河太好品，屋番面根賓部坡途度也大，箭對油提氈防濕水不犧利。PD撇F汪文件拿使用脹"黃pd改fF嚇ac獄to畢ry律P標ro爬"晚試用牢版本店創(chuàng)建PD點F萌文件饑使用匯"或pd蒸fF婦ac特to釘ry梯P竊ro鄉(xiāng)豐"欠試用拉版本曾創(chuàng)建為了甚施工屋方便礦，拱漏軸采繭用圓給弧形辣，圓懸弧半跪徑為34器mm駝，選現(xiàn)擇不疼同的失吩高會爪有不質(zhì)同的遭建筑瞇外形理，同時也物影響胖結(jié)構(gòu)列的受弊力。當圓諒弧半誘徑34但m、雀矢高斑4m初時，究f/甩l=友l/敘8，車高跨悄比小泥，這蠅是由指建筑外形礦要求決記定的洋。矢旋高小需，拱芽的推抱力大煌，框