桁(héng)架 (jià)(truss):一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)。桁架由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu),桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力,從而能充分利用材料的強度,在跨度較大時可比實腹梁節(jié)省材料,減輕自重和增大剛度。
“桁”字念“héng”,由于“桁”字較少使用,誤被念為“háng”(行),故此,“行架”由此得名。 桁架的定義: 由桿件通過焊接、鉚接或螺栓連接而成的支撐橫梁結(jié)構(gòu),稱為“桁架”。
桁架的優(yōu)點是桿件主要承受拉力或壓力,可以充分發(fā)揮材料的作用,節(jié)約材料,減輕結(jié)構(gòu)重量。常用的有鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預應(yīng)力混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架。
空間桁架
組成桁架各桿件的軸線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化為平面桁架來處理,如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。塔架、起重機構(gòu)架等??臻g桁架的節(jié)點為光滑球鉸結(jié)點,桿件軸線都通過聯(lián)結(jié)點的球鉸中心并可繞球鉸中心的任意軸線轉(zhuǎn)動。每個節(jié)點在空間有三個自由度。節(jié)點和桿件數(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平衡條件求出各桿的內(nèi)力。節(jié)點法是截取節(jié)點為隔離體,利用每個節(jié)點所受的空間匯交力系的三個平衡條件,求出各桿的內(nèi)力。
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)計橋梁時,“平面外”一般也是設(shè)計成桁架形式,這樣,橋梁就形成雙向都有很好剛度的整體。
有些橋梁橋面設(shè)置在上弦,因此力主要通過上弦傳遞;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算長度。
桁架的弦桿在跨中部分受力比較大,向支座方向逐步減?。欢箺U的受力主要在支座附件,在跨中部分腹桿的受力比較小,甚至有理論上的“零桿”。