随着钢结构的开展,拱形钢结构因其自重轻、材料强度高、抗拉性能好、承载功率高、造型美观、施工装置方便等长处,在修建结构和桥梁工程中得到了广泛的应用。
拱形钢结构类型
从结构类型来看,拱形钢结构首要分为实腹式截面拱和桁架拱两大类,如图中所示。其间实腹式截面拱包含普通截面钢拱腹板开孔钢拱及波形腹板钢拱等多种形式。实腹式截面拱一般用于中小跨度结构中,常用的截面形式有圆管、箱形及工字形截面等。当有设备管线穿过或修建美观要求时,可选择腹板开孔钢拱。波形腹板钢拱由于腹板面外波折或波涛然后大大增强了腹板的面外刚度和剪切委曲承载力。当实腹式截面拱采用圆管或箱形截面时,可在拱身内填充混凝土形成钢管混凝土拱,提高其刚度和安稳承载力,改善部分安稳性、耐火与耐久性能。桁架拱结合了拱和桁架的双重优势,以其曲线形式实现弯矩向轴力的转化,并经过格构的方法将截面弯矩转化为弦杆的轴力,具有更高的结构承载功率,常用于超大跨度空间结构中,如钢结构体育馆和桥梁工程中。
拱形钢结构棚盖
拱的受力与其轴线形式、矢跨比和拱脚边界条件等密切相关。拱轴线形式的确认原则是,在满意钢结构工程修建外观要求的前提下。在首要荷载工况下尽量减小截面的弯矩,以轴压受力为主。惯例的拱轴线形式有圆弧形抛物线形、悬链线形和椭圆形等。失跨比对拱内力巨细与分布影响很大,一般需求根据工程修建外观、承载功率、基础条件和通航限制等各方面要素归纳确认。关于矢跨比的取值,当钢拱的跨度守时一般存在使其安稳承载力最高的最优矢跨比。
拱形钢结构的轴压特征明显,其安稳性核算成为规划中的关键问题,首要包含部分安稳性和全体安稳性两方面。部分安稳关于实腹式截面拱表现为翼缘或腹板的鼓曲,关于钢管桁架拱表现为腹杆或弦杆的委曲。全体安稳性包含拱轴线的平面内安稳和平面外安稳。当屋面檩条、屋面板或支撑提供满足的平面外束缚限制拱截面的面外位移和改变时,只需验算拱的平面内安稳性。当面外无支撑或支撑不足时,整个钢拱或支撑间拱段会发生面外的空间弯扭失稳破坏,成为安稳规划的操控要素。拱形钢结构一般在全跨均布竖向荷载作用下具有较好的平面内安稳承载性能。