拱轴找形:把荷载变成形状

同一跨径,荷载换了,适合传力的曲线也会换。这里先看压力线,再看它与拱轴之间留下的弯矩。

桥梁中:压力线与拱轴是否重合

蓝色:拱肋轴线 橙虚线:当前荷载的压力线 ○:三个铰的位置

同一受力关系,倒置为受拉索形

等高支点、同一竖向荷载分布下,倒置的柔索平衡线给出理想受压线。集中荷载会形成折点;按水平长度均布是抛物线,按实际索长均布自重才是悬链线。

图后的关系

M拱(x) = M简支梁(x) − H × y拱(x)。跨中铰的弯矩为零,先得 H = M简支梁(L/2) / f,再得无弯矩的找形曲线 y(x) = M简支梁(x) / H。

本页计算跨径 40 m,拱脚与跨中均设铰;拱脚限制平移,反力由基础闭合。只计页面所示竖向荷载,忽略拱肋和立柱自重、桥面分配刚度与变形后几何。灰色桥面和立柱表示荷载传递位置,不是另加一套刚接框架。中铰高度 f 在非对称荷载下不一定是最高点高度。

“找形”改变几何;“拓扑”说明构件和节点怎样连接;“拓扑优化”还会改变材料或传力路径的布置。当前交互保持连接体系,只做找形。思路参见 ETH Zürich:竖向力的索状平衡线。