结构推理 杆件的计算长度和几何长度的关系。
【正确答案】杆件的自由长度和几何长度不完全一致,设计和计算取杆的自由长度,也称为计算长度,二者的关系如下。
   1)弦杆在主桁平面内的计算长度
   在计算受压弦杆的稳定时,偏安全的假定是:(1)略去腹杆对弦杆的约束影响;(2)假定相邻的受压弦杆和验算的受压弦杆同时达到压溃临界状态。这样,在桁架平面内就可把弦杆的两端视作支承在不沉陷的支座上,并在支座上可以自由转动的杆件。这种弦杆在桁架平面内的稳定,同各弦杆在节点处互相铰接的情况一样,其计算长度可取其几何长度。
   2)腹杆在桁架平面内的计算长度
   由于节点板的刚性及弦杆对腹杆的约束作用,腹杆在桁架平面内的计算长度一般将小于其几何长度,中间腹杆采用0.8L(L为杆件的几何长度);端斜杆及端立杆由于仅一端与受拉弦杆相连接,且当弦杆应力较高时,对端斜杆的约束作用较小,因此其计算长度采用0.9L。
   3)交叉腹杆在主桁平面内的计算长度
   多根腹杆交会在一起时,由于其交会的情况不同,对所计算腹杆的计算长度的影响也不相同。当腹杆一端与弦杆铰接,另一端与受拉弦杆刚接并在中部与一腹杯相交时,受拉弦杆对该腹杆所起的约束作用并不大,因此,该腹杆自由长度是按相交点至杆端较长的一段取值。
   4)弦杆与腹杆在桁架平面外的计算长度
   当杆件两端在桁架平面外均设有刚度足够的支撑系,并略去与其相连的其他杆件(包括节点板)的约束影响时,两端可看作是铰接,其计算长度可采用几何长度。
   5)交叉腹杆在桁架平面外的计算长度
   压杆与拉杆相交,当拉杆应力较小,则压杆在丧失稳定时较相交腹杆应力为零的情况为好。因此在此情况下,该受压腹杆可偏安全地视作两端铰接、中间具有一个拉力为零的交叉杆作弹性支承的杆件,据此可推求其自由长度的折减系数。
   当交叉腹杆的惯性矩及几何长度相同时,无论是具有一处或两处交叉的受压腹杆,如果相交各杆件都是贯通的(且断面不变),则它在桁架平面外的自由长度折减系数均为0.7左右。但若在交点处各杆件不贯通或不采用全断面连接,则受压腹杆的自由长度将有可能大于《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》规定的自由长度。
   在实际设计工作中,常根据各种构件的具体情况,采用经验数据来确定压杆的自由长度。对于平行弦桁架备受压构件的自由长度如表4-18-1所示。
   
受压构件的自由长度
杆 件 弯曲平面
平面内 平面外
主桁 弦杆 l0 l0
端斜杆、端立杆、连续梁中间支点处立柱或斜杆作为桥门架时 0.9l0 l0
桁架的腹杆 无相交和无交叉 0.8l0 l0
与杆件相交或相交叉(不包括与拉杆相交叉) l1 l0
与拉杆相交叉 l1 0.7l0
纵向及横向联结系 无交叉 l2 l2
与拉杆相交叉 l1 0.7l2
与杆件相交或相交叉(不包括与拉杆相交叉) l1 l2
【答案解析】