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桁(héng)架 (jià)(truss):一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构,桁架杆件主要承受轴向拉力或压力,从而能充分利用材料的强度,在跨度较大时可比实腹梁节省材料,减轻自重和增大刚度。
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。
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”。
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