（二）结构的弯曲受力

做中学

受弯曲形变的吸管

【目的】

探究使构件弯曲形变的内部作用力。

【准备】

带有褶皱、能弯曲的吸管（图1.13）。

图1.13   吸管

【步骤】

1．将吸管在褶皱部分进行弯曲。

2．观察吸管弯曲部分的褶皱（图1.14），画出草图。

图1.14  吸管弯曲部分

【思考】

1．吸管弯曲后，哪边的褶皱距离较近？

2．使褶皱部分张开的是什么力？

3．将观察到的吸管现象迁移到构件中，分析构件在弯曲时的受力。

建筑物的横梁、桥梁的桥身以及各种机器上的轴类零件在工作时都会发生弯曲变形，那么弯曲时材料内部受到什么样的作用力呢？我们来做这样的试验（图1.15），将一个即将被弯曲的杆件侧面先画上格子，当杆件弯曲后，通过观测格子的形状和尺寸变化可以得出这样的结论：当零件弯曲变形时，它的一面（这里指上面）被压缩，另一面却被拉伸。这两个面之间有一个中间层，它不承受压缩也不承受拉伸，故称为中性层。

图1.15   材料弯曲时的受力分析

在建筑结构中常用到拱形结构，这种结构有一个重要特性，就是可以用压缩来代替弯曲。如图1.16所示，作用于拱形桥两端的这些力都被河岸上的反作用力所平衡，改善了结构的受力状态，从而提高了结构的承载能力。

图1.16  拱形结构受力分析

（三）桁架结构的受力

一个屋顶的简易桁架结构如图1.17a所示。显然，它的两个斜臂（斜杆）受到压缩力，横杆受到拉伸力。为了节省材料，人们常常采取减少斜臂厚度的方法（图1.17b）。如果简单地减少斜臂厚度，就会发生纵向弯曲的危险，一般可通过补加拉杆的方法来防止此类情况发生。各个拉杆之间可采用铰链连接，以便于结构施工和装配（图1.17c）。

图1.17  桁架结构分析简图

探究与交流

1．分析跳水运动员起跳时跳板的受力情况（图1.18a）。

2．分析体操运动员比赛时平衡木的受力情况（图1.18b）。

3．分析吊篮椅上链子的受力情况（图1.18c）。

a．跳板    b．平衡木    c．吊篮椅

图1.18  受力分析