索 和 杆 如何分界?

時間 2021-05-31 21:49:31

1樓:william wang

許多答案都說了索不能受壓,而杆拉壓都可以。

我想題主的問題還有另外一層意思,「長細比很大的杆稱為索」,可能指的是長細比很大的情況下,因為杆的受壓穩定性很弱,也應該近似為不可受壓,也就等同於索來處理了。

2樓:邵工

索是一種高強度的只受拉力的結構單元。

索穹頂中的索

索結構已廣泛應用於懸索和斜拉橋梁結構、高聳桅杆結構和各類大跨度建築結構中(如上圖所示)。

索單元力學模型有以下兩個基本假定:

1.索只能承受拉力,不能承受壓力和彎矩 ;

2.索是線彈性材料。

對於較細較短的索, 索的自重對索垂度及索結構的工作效能影響不大 ,可採用兩節點的只拉索單元模擬索的工作 , 將索的自重等效作用到兩端節點處 。

對於較粗或較長的索,索的自重和索垂度可能對結構的工作效能影響較大, 宜採用能夠考慮索跨中自重和垂度影響的力學模型 。

較粗較長的索

索在力學分析中是沒有軸向剛度的,除非施加了預緊力,這時候就有了軸向應力剛度。

杆與索最大的區別是:杆除了可以受拉外,還可以受壓。

所以,工程中常見的名詞有拉桿、壓桿和拉索,但是沒有壓索。

壓桿是工程研究的乙個重點。壓桿的破壞有失穩破壞和強度破壞。

所謂強度破壞,可以假想混凝土柱受壓,一側混凝土背壓碎或一側鋼筋屈服,即為強度破壞;

所謂失穩破壞,可以假想鋼柱受壓,由於鋼柱多為細長構件,當壓力超過尤拉臨界力時,材料內部抵抗力與外力達到不穩定平衡狀態,變形開始急劇增長,其二階彎矩疊加影響從而導致構件破壞。

總之,強度破壞是應力問題,失穩破壞是變形後二階效應影響,即變形問題。

那麼,壓桿的失穩破壞和強度破壞有何不同?我將用下圖來說明。

壓桿的失穩破壞和強度破壞有何不同

設壓力與桿件軸線重合,當壓力逐漸增加,但小於某一極限值時,桿件一直保持直線形狀的平衡,即使用微小的側向干擾力使其暫時發生輕微彎曲(圖a),干擾力解除後,它仍將恢復直線形狀(圖b)。這表明壓桿直線形狀的平衡是穩定的。

當壓力逐漸增加到某一極限值時,壓桿的直線平衡變為不穩定,將轉變為曲線形狀的平衡。這時如再用微小的側向干擾力使其發生輕微彎曲,干擾力解除後,它將保持曲線形狀的平衡(圖四c),不能恢復原有的直線形狀。

上述壓力的極限值稱為臨界壓力或臨界力,記為Fcr。

壓桿喪失其直線形狀的平衡而過渡為曲線平衡,稱為喪失穩定,簡稱失穩,也稱為屈曲。

桿件失穩後,壓力的微小增加將引起彎曲變形的顯著增大,桿件已喪失了承載能力。

這是因失穩造成的失效,可以導致整個構件的損壞。

細長壓桿失穩時,應力並不一定很高,可見這種形式的失效,並非強度不足,而是穩定性不夠。

杆受壓的時候容易發生失穩破壞。

杆受壓失穩破壞

桿件失穩破壞有時候會造成重大工程災難。

位於加拿大的聖勞倫斯河之上的Quebec Bridge本該是著名設計師Theodore Cooper的乙個真正有價值的不朽傑作。作為當時世界上最長跨度的鋼懸臂橋,庫帕忘乎所以地把大橋的主跨由490公尺延伸至550公尺,以此節省建造橋墩基礎的成本。

然而就在這座橋即將竣工之際,悲劇發生了。2023年8月29日,大橋桿件發生失穩,突然倒塌,19000噸鋼材和86名建橋工人落入水中,只有11人生還。由於庫帕的過分自信而忽略了對橋梁重量的精確計算,導致了一場事故。

Quebec Bridge事故

Quebec Bridge事故

2023年,寧波軌道交通1號線發生垮塌事故,寧波市軌道交通工程建設指揮部組織專家、安監、城管等部門開展了事故調查。事故原因主要是貝雷梁發生受壓區域性失穩。

寧波軌道交通1號線垮塌事故

魏巍巍, 貢金鑫. 按中國規範的壓桿-拉桿設計方法[J]. 建築結構學報, 2008, 29(s1):287-293.

張其林. 預應力結構非線性分析的索單元理論[J]. 工程力學, 1993, 10(4):93-101.

3樓:

可以從剛度角度加以區分。索是更柔性的概念,如懸索橋的兩根大主纜,以承受拉力為主。桿則是更剛性的概念,如斜拉橋的拉索,拉壓均可,在Midas等軟體裡建模時將斜拉索單元型別設為桁架杆單元。

4樓:沒吃飽睡不著

長細比是個很重要的指標。

不過不要忘了另外乙個性質。索只能受拉,不能受壓。而杆都可以。

規範上有桿件長細比的限制。其實從另乙個角度來說也是與受力特點有關的表現。

5樓:袁鑫

定量考慮的分界值不是固定的,要結合實際情況。比如,受壓構件的長細比通常會限制200以內,但若其所受壓力極小的話,更大的長細比也可以採用,比如歐洲的非震區。 定性的話,其受壓、抗彎能力對結構影響是否可以忽略是判斷的方法。

影響5%以內是可接受的工程精度。

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