【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 |