平面桁架一般按理想的鉸接桁架進行計算,即假設荷載施加在桁架節(jié)點上(如果荷載施加在節(jié)間時,可按簡支梁換算為節(jié)點荷載),并和桁架的全部桿件均在同一平面內,桿件的重心軸在一直線上,節(jié)點為可自由轉動的鉸接點。理想狀態(tài)下的靜定桁架,可以將桿件軸力作為未知量,按靜力學的數(shù)解法或圖解法求出已知荷載下桿件的軸向拉力或壓力(見桿系結構的靜力分析)。
有些橋梁橋面設置在上弦,因此力主要通過上弦傳遞;也有的橋面設置在下弦,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??;而腹桿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”。
多邊形桁架
多邊形桁架也稱折線形桁架。上弦節(jié)點位于二次拋物線上,如上弦呈拱形可減少節(jié)間荷載產(chǎn)生的彎矩,但制造較為復雜。在均布荷載作用下,桁架外形和簡支梁的彎矩圖形相似,因而上下弦軸力分布均勻,腹桿軸力較小,用料省,是工程中常用的一種桁架形式。
從力學方面分析,桁架外形與簡支梁的彎矩圖相似時,上下弦桿的軸力分布均勻,腹桿軸力小,用料?。粡牟牧吓c制造方面分析,木桁架做成三角形,鋼桁架采用梯形或平行弦形,鋼筋混凝土與預應力混凝土桁架為多邊形或梯形為宜。
桁架的高度與跨度之比,通常,立體桁架為1/12~1/16,立體拱架為1/20~1/30,張拉立體拱架為1/30~1/50,在設計手冊和規(guī)范中均有具體規(guī)定。桁架的使用范圍很廣,在選擇桁架形式時應綜合考慮桁架的用途、材料和支承方式、施工條件,其形式的選擇原則是在滿足使用要求前提下,力求制造和安裝所用的材料和勞動量為小。