Библиотека KaTeX не загрузилась (нет доступа в интернет). Формулы показаны в исходной записи TeX — содержание отчёта от этого не меняется.

Упрощённый расчёт параболической арки

Упрощённый расчёт по п. 5.6.5 — готовые формулы (5.229)–(5.259)
Дата формирования: 01.09.2026 14:35

1. Исходные данные

ПараметрОбозн.ЗначениеЕд.
Тип аркидвухшарнирная
Пролёт\(l\)24.000м
Стрела подъёма\(f\)6.000м
Отношение стрелы к пролёту\(\mu=f/l\)0.2500
Изгибная жёсткость в ключе\(EI_c\)500000.0кН·м²
Продольная жёсткость\(EF_c\)9600000.0кН
\(q\), кН/м\(x_1\), м\(x_2\), м
120.0000.00024.000
\(P\), кН\(x\), м
160.0006.000
ABq = 20.00 кН/мP = 60.00 кН12.00 м12.00 мl = 24.00 мf = 6.00 м
Расчётная схема
Расчёт применим, если момент инерции сечения меняется по закону (5.229) \(I=I_c/\cos\alpha\). При этом \(ds/EI=dx/EI_c\), и все характеристики фиктивного профиля выражаются готовыми формулами.

2. Геометрия оси

(5.230–5.231)\[y=\frac{4f}{l^{2}}x(l-x);\qquad \operatorname{tg}\alpha=\frac{4f}{l}\left(1-\frac{2x}{l}\right)\]
(5.232–5.233)\[\operatorname{tg}\alpha_A=4\mu=4\cdot0.25=1.0000;\qquad \cos\alpha_A=\frac{1}{\sqrt{1+16\mu^{2}}}=0.7071\]

3. Характеристики фиктивного профиля

Фиктивная площадь (гибкость) и положение центра гибкости:

(5.236)\[F^{ф}=\int\frac{ds}{EI}=\frac{l}{EI_c}=\frac{24}{500000.0}=0.00004800\]
(5.238)\[y'_0=\frac{2}{3}f=\frac{2}{3}\cdot6=4.0000\ \text{м}\]

Для двухшарнирной арки ось x соединяет шарниры, поэтому работает момент инерции гибкости относительно хорды:

(5.239)\[\bar I^{ф}_{x'}=\frac{8}{15}\cdot\frac{l f^{2}}{EI_c}=\frac{8}{15}\cdot\frac{24\cdot6^{2}}{500000.0}=0.00092160\]

3.1. Учёт обжатия оси и податливости затяжки

(5.255)\[n=\frac{1}{l}\int\cos^{2}\alpha\,dx=0.7854;\qquad \Delta I^{ф}=\frac{n\,l}{EF_c}=\frac{0.7854\cdot24}{9600000.0}=0.00000196\]
(5.254)\[I^{ф}=\bar I^{ф}+\Delta I^{ф}=0.00092356\]

4. Грузовые члены

Фиктивный груз и фиктивные моменты вычисляются по эпюре M⁰ простой балки пролётом l:

(5.244)\[P^{ф}=\frac{1}{EI_c}\int M^{0}dx;\qquad L^{ф}_{x'}=\frac{4f}{EI_c\,l^{2}}\int M^{0}x(l-x)\,dx\]
\[V_A^{0}=285.000\ \text{кН};\qquad V_B^{0}=255.000\ \text{кН}\]
\[P^{ф}=0.05256000;\qquad L^{ф}_{x'}=0.25196400\]

Координаты фиктивного груза относительно центра гибкости:

(5.247–5.248)\[y'_\Theta=\frac{L^{ф}_{x'}}{P^{ф}}=4.7938\ \text{м};\qquad y_\Theta=y'_\Theta-\frac{2}{3}f=0.7938\ \text{м};\qquad x_\Theta=-0.2466\ \text{м}\]
\[L^{ф}_{x}=L^{ф}_{x'}-\frac{2}{3}f\,P^{ф}=0.04172400;\qquad L^{ф}_{y}=-P^{ф}x_\Theta=0.01296000\]

5. Распор и лишние неизвестные

(5.227)\[H=\frac{L^{ф}_{x'}}{I^{ф}_{x'}}=\frac{0.25196400}{0.00092356}=\boxed{272.817\ \text{кН}}\]
(5.226)\[M=M^{0}-H\,y\]
(5.215–5.216)\[Q=\Sigma V\cos\alpha-H\sin\alpha;\qquad N=-\Sigma V\sin\alpha-H\cos\alpha\]

6. Усилия в сечениях

\(x\), м\(y\), м\(\alpha\), град\(M^{0}\), кН·м\(Q^{0}\), кН\(M\), кН·м\(Q\), кН\(N\), кН
0.0000.00045.000.00285.000.0008.615-394.436
3.0002.62536.87765.00225.0048.85516.310-353.254
6.0004.50026.571350.00165.00122.32325.573-317.805
9.0005.62514.041575.0045.0040.403-22.511-275.586
12.0006.0000.001620.00-15.00-16.903-15.000-272.817
15.0005.625-14.041485.00-75.00-49.597-6.593-282.862
18.0004.500-26.571170.00-135.00-57.6771.260-304.389
21.0002.625-36.87675.00-195.00-41.1457.690-335.254
24.0000.000-45.000.00-255.000.00012.599-373.223

Наибольший изгибающий момент \(|M|=122.323\) кН·м в сечении x = 6.000 м.

7. Эпюры

AB0.0048.85122.3240.40-16.90-49.60-57.68-41.150.00+Эпюра MкН·м
Эпюра изгибающих моментов
AB8.6116.3125.57-22.51-15.00-6.591.267.6912.60+Эпюра QкН
Эпюра поперечных сил
AB-394.44-353.25-317.81-275.59-272.82-282.86-304.39-335.25-373.22Эпюра NкН
Эпюра продольных сил (сжатие отрицательно)

Приложение. Использованные формулы

ФормулаНазначение
5.229\(I=I_c/\cos\alpha\)закон изменения сечения, при котором расчёт сводится к готовым формулам
5.230–5.233\(y=\dfrac{4f}{l^{2}}x(l-x);\;\;\operatorname{tg}\alpha_A=4\mu;\;\;\cos\alpha_A=\dfrac{1}{\sqrt{1+16\mu^{2}}}\)геометрия параболической оси
5.236–5.238\(F^{ф}=\dfrac{l}{EI_c};\quad y'_0=\dfrac{2}{3}f\)гибкость и центр гибкости
5.239\(\bar I^{ф}_{x'}=\dfrac{8}{15}\dfrac{lf^{2}}{EI_c}\)момент инерции гибкости — двухшарнирная арка
5.240, 5.242\(\bar I^{ф}_{x}=\dfrac{4}{45}\dfrac{lf^{2}}{EI_c};\;\;I^{ф}_{y}=\dfrac{l^{3}}{12EI_c}\)то же — бесшарнирная арка
5.244\(L^{ф}_{x'}=\dfrac{4f}{EI_c l^{2}}\int M^{0}x(l-x)dx\)грузовой член через эпюру простой балки
5.246–5.252\(P^{ф}=\dfrac{Pl^{2}\xi\xi'}{2EI_c};\;\;P^{ф}=\dfrac{pl^{3}}{12EI_c}\)готовые формулы фиктивного груза для частных случаев нагрузки
5.253\(L^{ф}_{x}=\alpha l t^{\circ};\quad L^{ф}_{y}=0\)равномерный нагрев
5.254–5.259\(I^{ф}_{x}=\bar I^{ф}_{x}+\dfrac{nl}{EF_c}\)учёт обжатия оси и податливости затяжки
5.227\(H=L^{ф}_{x'}/I^{ф}_{x'}\)распор двухшарнирной арки
5.226\(M=M^{0}-H y\)изгибающий момент двухшарнирной арки
5.214–5.216\(M=M^{0}-\left(\dfrac{P^{ф}}{F^{ф}}+\dfrac{L^{ф}_x}{I^{ф}_x}y-\dfrac{L^{ф}_y}{I^{ф}_y}x\right)\)усилия бесшарнирной арки через характеристики фиктивного профиля
5.223–5.224\(M_A,\;M_B;\quad H=H^{0}+L^{ф}_{x}/I^{ф}_{x}\)опорные моменты и реакции
Готовые формулы предполагают недеформируемость оси при определении усилий: при параболической оси и сплошной равномерной нагрузке изгибающие моменты и поперечные силы обращаются в нуль так же, как в трёхшарнирной арке. Учёт обжатия даёт дополнительные моменты.