桥梁基础2——基本受力分析与运用

非物理爱好者请酬情食用

初中的物理课告诉我们，一个物体要想保持静止不动，必须不受任何外力或受平衡力的作用。

当然，在地球表面自然条件下不受力的作用的物体是不存在的。

所以我们就来说说，桥梁是如何做到受力平衡的。

首先，桥墩。

桥墩一般设计为空心混凝土结构，也有钢结构但较少见。其主要作用为：

将所有桥梁上产生的不能抵消的力，传导至受力基座上（基础）。

桥墩被设计为主要承受竖直向下（梁桥、刚构桥、斜拉桥、悬索桥）或沿桥墩方向（拱桥）的压力，也可承受一定范围内的横向推力。但在设计中，基本体现出的思想多为承受压力。

其次，桥面。

桥面为实心钢筋混凝土结构，梁桥、刚构桥多加埋预应力钢筋，其主要承受的力为：

自重、承重、弯矩、剪力。

自重和承重都非常好理解，它们的联合作用带来下一次受力：弯矩

弯矩就是将桥面沿竖直方向扭曲的力，也可以理解为使桥面产生竖直形变的力。在基本的桥梁设计思路中，桥墩（除刚构桥、拱桥外）是不承受任何弯矩的，这由桥墩基本由钢筋混凝土修建有着互相制约的关系。

举个栗子，在一座简支梁桥中，桥面通过铰接架设在桥墩上，桥面自重和承重使桥面产生一个向下的形变，这就是弯矩。

很明显，在简支梁桥中，桥面中段所承受的弯矩是最大的，越靠近桥墩的部分弯矩越小。

然后是剪力。

由于现实中的物体不像物理书中的那样刚度无限大，当两个相距很近但不为零、方向相反的力平行或垂直作用时，所产生的截面错动的力。

如在刚构桥桥面与桥墩结合部，桥墩提供一个向上的支持力，桥面给一个向下的压力。这两个力的方向相反，平行作用，即会产生剪力。

随后，是杆件与索件所受的轴力。

轴力是与杆件轴线方向相重合的力，当杆件受拉时，轴力为拉力，其指向背离截面;当杆件受压时，轴力为压力，其指向截面。

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力说完了，再说说结构。

什么是静定结构？（这个我真的不好解释）

几何特征为无多余约束，因为静定结构撤销约束或不适当的更改约束配置可以使其变成可变体系，而增加约束又可以使其成为有多余约束的不变体系。

比如三棱锥，就是一个静定结构，而正方体就不是。

如果再在这个几何体中增加一些约束配置，则几何体系由静定结构变为超静定结构。

当然，上面说的只是冰山一角，但是我们后面所要用到的力也只有这么多了。

如果你要补充，当然欢迎在评论区留言。