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文档简介

第四节三铰拱一、拱的形式及特点三铰拱两铰拱无铰拱

拱结构的特点是：杆轴为曲线，而且在竖向荷载作用下支座将产生水平反力。这种水平反力又称为水平推力，或简称为推力。三铰拱

拱结构与梁结构的区别

推力的存在与否是区别拱与梁的主要标志。凡在竖向荷载作用下会产生水平推力的结构都可称为拱式结构或推力结构。三铰拱

拱的主要优点：由于推力的存在，拱中各截面的弯矩比相应简支梁的弯矩要小得多，并且会使整个拱体主要承受压力，这就使得拱截面上的应力分布较为均匀，因而更能充分发挥材料的作用，并可利用抗压性能好而抗拉性能差的材料（如砖、石、混凝土等）来建造。三铰拱三铰拱

拱的主要缺点也正在于支座要承受水平推力，因而要求比梁具有更坚固的基础或支承结构，外形较梁复杂，施工困难些。

带拉杆的拱，如图ａ所示。它的优点在于消除了推力对支承结构的影响。为了使拱下获得较大的净空，有时也将拉杆做成折线形（图ｂ）。拱的有关名称跨度拱趾拱趾拱顶拱高三铰拱

赵州桥建于隋代（公元595-605年），由匠师李春监造，距今已有1400年。桥为单孔，南北向，全桥长64.4米，主拱宽9米，净跨37.02米，它不仅是我国，而且是世界上现存最早，保存最完好的敞肩坦弧石拱桥。“敞肩拱”的运用，为世界桥梁史上之首创，被称为“坦拱桥之祖”。其结构奇特，素有“天下第一桥”之称。三铰拱图a所示为竖向荷载作用下的三铰拱，图b所示同跨度、同荷载的相应简支梁1.支座反力的计算公式二、三铰拱的计算

三铰拱

FAx＝FBx＝FH

(水平推力)

再取左半拱为隔离体。

三铰拱的反力只与荷载及三个铰的位置有关，与拱轴线形状无关。荷载与跨度一定时，水平推力与拱高成反比。三铰拱（1）弯矩的计算公式规定使拱的内侧纤维受拉的弯矩为正，反之为负。

可见由于推力的存在，拱的弯矩比相应简支梁的弯矩要小。（2）剪力的计算公式剪力的符号规定与前相同.

2.内力的计算公式三铰拱（3）轴力的计算公式因拱通常受压，所以规定使截面受压的轴力为正，反之为负。

可以看出，在集中力作用处，其左右两侧截面的剪力和轴力均有突变。三铰拱的内力值不但与荷载及三个铰的位置有关，而且与各铰间拱轴线的形状有关。三铰拱

在一定荷载作用下，当拱所有截面的弯矩都等于零（从而剪力也为零）而只有轴力时，截面上的正应力是均匀分布的，材料能得以最充分的利用。单从力学观点看，这是最经济的，故称这时的拱轴线为合理拱轴线。

合理拱轴线可根据弯矩为零的条件来确定。在竖向荷载作用下，三铰拱的合理拱轴线方程可由下式求得由此得 三、三铰拱的合理拱轴线在竖向荷载作用下，三铰拱的合理拱轴线的纵坐标与相应简支梁弯矩图的竖标成正比。三铰拱例15-15试求图示对称三铰拱在均布荷载作用下的合理拱轴线。MC0=ql2/8FH=ql2

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