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2-８4-毛云飞-拱结构及案例分析
拱结构及案例分析
一，拱结构
什么是拱结构?
拱结构是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形构件。拱结构由拱圈及其支座组成。
拱结构是如何承受和传递荷载的?
拱结构的外形一般是抛物线、圆弧线或折线,它们使得拱结构构件在外荷载、支撑竖向反力和水平推力作用下基本上处于受压或小偏心受压状态,在合理拱轴线上的理想拱结构可以不受弯矩。而当拱轴线不在其合理拱轴线上时,当偏于合理拱轴线之上时，拱身会受负弯矩，相反当偏于合理拱轴线之下时，拱身承受正弯矩。其承传荷载示意图如下:
３，拱结构的控制尺寸有哪些?
　　拱结构的控制尺寸包括:跨度、矢高和截面尺寸。由于拱结构是靠形体抗弯而不是靠截面抗弯,因此拱结构通常可以把跨度做得很大,从几米到上百米。矢跨比()越大　,拱角推力越小。对于屋盖结构一般取,且不小于。对于混凝土矩形截面拱,拱截面高度可取(）。拱身可采用等截面,然而无铰拱一般采用变截面——在拱脚部位增大截面。
４，结构设计时，如果采用拱结构,常选择的承受推力的结构措施?
由拉杆承受——优点是结构自身平衡,使结构受力简单:又可用作上部结构构件，替代大跨度屋架。
由基础承受——这时要注意能承受水平推力的基础做法。
由侧面结构物承受——这时此结构物必须有足够的抗侧力刚度。
由侧面水平构件承受——它一般是设置在拱脚处的水平屋盖构件:水平推力先由此构件作为刚性水平方向的梁承受,再传递给两端的拉杆或竖向抗侧力结构。
二,案例分析
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(一)阿罗丝渡槽分析
渡槽是用来水的运输,所以在使用过程中不能出现任何的混凝土龟裂，以免渡槽漏水。为了达到这个效果,设计时要考虑很多复杂的问题,并要采取有效的措施去解决。同时在荷载方面:竖向主要是自重和水重,截面上则有水的压力。所以在考虑荷载效应时也要分沿长度方向截面上。除此之外考虑到地域使用和未来发展,还要有合适的跨度和足够的高度,这就大大增加了设计的难度。
面临问题如下:
沿长度方向上的荷载效应有：首先是弯矩,其次是剪力,还有变形。其中变形是最不好控制的,其包括挠度、裂缝。
　截面上的荷载效应基本同类,也是弯矩、剪力和变形裂缝。
解决措施:
设计师采取的主要措施就是:在纵向加预应力消除拉力,抵消弯矩;截面上加筋消除截面拉力。
方案:
设计师将渡槽设计成37．,两端伸臂,这样渡槽重力产生的弯矩沿渡槽长度方向都是负值,并在端点和中点处弯矩为零，支撑处弯矩最大。为此设计者将渡槽用后张法预应力制造,是整个渡槽沿长度方向受压,而非受拉。
为了在横向对渡槽槽壁施加压力，设计师在渡槽顶部设置了很多连接U形槽壁顶端的拉杆，用花兰螺丝使其受拉。这个拉力使渡槽壁互相靠拢,在槽壁内产生横向弯矩,使得槽内侧受压,压应力愈向底部愈大。横向钢筋沿渡槽槽壁外侧布置,在拉紧横杆使槽壁产生的弯矩作用下受拉。同时这种钢筋还能有效地承受剪力,并能兜住渡槽底部承受槽底的拉力，像U形梁底部的受拉钢筋一样。
　　对渡槽施加预应力是一个麻烦的问题,而设计师的设计同样很巧妙的实现了预应力的施加。设计师在槽顶的浅沟里预先放置一对钢绞线（支架处增加一对)。这些钢绞线也是渡槽顶部的纵向受力钢筋,它