资源描述：
《桁架的应变测量与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、桁架的应变测量与分析姚智昊，邓红梅2赵宝君（北京工业大学机电学院1、020112062、020112103、02011217）指导教师：张亦良卢永强本文研究了在工程中广泛应用的桁架在不同载荷（集中，均布）下的应力应变情况，并比较了在均布的和集中的加载情况下的优劣性；验证了桁架理论研究中将杆件看成直杆，为光滑餃链连接以及从二力杆角度进行受力分析的假设的正确性此外本文还介绍了有关2008年奥运场馆鸟巢的相关背景。关键词：桁架；角钢；应变；二力杆图1昌巢—引言北京2008年奥运会主体育场一一“鸟巢”（如图1）方案被专家们认为“在世界建筑设计史上具有开创性的意义”
2、该体育场也是北京奥运会止式动工的第一批场馆项目之一，北京奥运会的组织者和“鸟巢”的设计者，都希望把它建成一座举世赞叹的奥运会体冇场。“鸟巢”场馆设计如同一个容器，高低起伏变化的外观缓和了建筑的体量感，并赋予了戏剧性和具有震撼力的形体。国家体育场的形象完美纯净，外观即为建筑的结构，立而与结构达到了完美的统一。为国际上极富特色的巨型建筑。结构的组件相互支撑，形成了网络状的构架，就像是树枝编织的鸟巢。为营造“巢”的效果，体育场将由一系列辐射式门式钢桁架围绕碗状坐席区旋转而成，结构科学简洁，设计新颖独特。此外，桁架在各种工程实际中的用途非常广泛，如：桥梁。因此，我
3、们此次综合性实验就对当前人们最为关注的场馆建设材料——桁架的受力情况进行了测定与分析，还对桁架在实验过程中可能遇到的一些问题进行了假设与验证。二桁架理论分析模型图2桁架(truss)是由细直构件在端点连接而成的一种结构，这些细直构件通常是木质或金属制的。构件两端点藉市钏接或焊接的方式连在一平板上，此平板称为角板(gussetplate),如下图2(a)所示，或者是用大的螺栓插销来连接，如下图2(b)所示。平面桁架平而桁架(planartrusses)位于一平而，常丿IJ于支撑屋顶或桥梁。F图3(a)所示为支椁屋顶的桁架ABCDE,屋顶重透过一系列的纵梁如D
4、D,传金桁架的接点,如下图3(b)所示，由于所有的负载均作用在同一平面上，故桁架组件的分析属于二维的。图3若为桥梁，如下图4(a),桥面重藉山纵梁及底梁而传至接点B、C及D,如同屋顶的桁架,亦为共面负载,如下图4(b)所示。摘梁桁架(b)三试验方案3.1试验任务1.测量桁架在不同载荷（集中，均布）下的应变2.比较均布和集中加载情况下的优略性3.验证儿个假设的正确性3.2试验仪器CSS电子万能实验机，DH3819静态应变测试系统图5桁架尺寸图3.3试验材料桁架材料为Q235,试验样本:上梁双角钢长275mm,下梁双角钢长545mm,夕卜侧双角钢长195mm,
5、内侧单角钢长195mm.3.4贴片位置如图6所示：贴片2、3分别在上梁后侧的上、下方,5、6分别在上梁前侧的上、下方,8、9均在内侧单角钢上，15、16分别在下梁水平部分的前、后，17、19分别在外侧双角钢的后、前，且各贴片均在各梁的中点处（贴片的编号为实验后选取的有效贴片，故未全部按顺序标出）o8（前）9（前）（后），6（前）15（前），16（后）17（后）19（前）图6贴片示意图3.5确定惯性矩、截而而积值及桁架夹角10査教材后附表一可知：人和钢（即上下图7桁架截而示意图梁）：惯性矩Iz二4.60cm'小角钢（即中间四根梁）：惯性矩Iz=0.82cm'
6、,截而而积S=l.432cm~（图7）。由图5中尺寸利用三角函数关系计算出桁架杆件夹角为45.6°.由于安装误差且为计算方便近似取为45°3.6有关桁架的儿点假设设计桁架的构件及接点，必须先决定桁架在承受负载后各个构件的受力情形，欲作此分析，必须作以下三个假设。1桁架的杆件均为直杆，简化为光滑较链连接。若是用螺栓或焊接，其作用力的联机交于一点，即共点力。2所有的负载均作川丁•接点（大多数的情形如桥梁及屋顶的桁架，此假设是合理的）。1'I.hz伸3构件的亜量通常可以略而不计，因构件亜为荷亜比较其值极小。若构件重必须考虑，其方向向下，作用在构件长的中点。根据上
7、述假设，使得桁架中的每一构件（除上下梁）为二力构件，故只有在构件两端点受力，且作用力沿构件轴线方向。若力量欲拉伸构件，则为张力（T）,如右图8（a）；若欲缩短构件则为压力（C）,如右图8（b）o构件受张力或压力在实际设计桁架是极为重要，若是受压力，其厚度须增加以避免产牛挫曲或柱的效应。如右图9加载荷P。分别分析各杆受力情况（由于试3.7受力分析（确定加载）验川桁架为对称结构，故仅研究上下梁双角钢，外侧双图8角钢，内侧单角钢，即图9中1,2,3,5杆）1杆中点受载荷后，两端较支分别给它向上的力P/2（图10）,下方为弯矩图，中点处为危险截而。杆2,5通过右端
8、钱链传递力。山于2,5杆夹角近似为90°,易得2,5杆受压力V2/
