悬索,在两个悬挂点之间承受载荷的缆索。悬索中各点只能承受张力,且各点的张力都是沿该点悬索的切线方向。悬索桥的主索和输电线等都是悬索。
在两个悬挂点之间承受载荷的缆索。悬索中各点只能承受张力,且各点的张力都是沿该点悬索的切线方向。悬索桥的主索和输电线等都是悬索。
依次类推,可知悬索张力在各点的水平分量都为H,故有:
或
由此可得悬索的挠曲形状为一抛物线,其方程式为:
悬索中任意一点的张力:
悬索在最低点O处的张力最小,Tx=0=H;在悬挂点处的张力最大,
悬索最低点与悬挂点之间的铅垂距离叫垂度,其值
载荷沿索长均匀分布的悬索,如输电线AB,其单位索长上的载荷为q。在悬索中任取一长为Δs的微段CD,作用在Δs上的铅垂载荷为qΔs,则平衡方程
(1)变为:
水平方向平衡方程与
(2)相同。 故这种悬索的微分方程为:
因
故dT=qdy。悬索中任一点的张力为:T=qy+H,式中y为该点的纵坐标。可见,两悬挂点处张力最大。如选取坐标系的原点在悬索的最低点,则
(5)之解为:
式中 C=H/q 是一常数;H是悬索在最低点O处的张力。其挠曲线形状称为悬链线。将式
(6)右边展开成级数,有:
如取上式右边第一项作为近似值,则,为一抛物线。许多国家采用“抛物线”作悬索计算理论。当中央挠度系数n=f0/l0(图 3)增大到0.08以后,这理论的误差显著增大。20世纪60年代,由于大跨距单跨索道、悬挂式屋盖结构以及大跨度的桥梁等悬索工程设计的需要,中国学者自(7)截取二项作为二次近似理论。悬索曲线为四次代数方程:
这样修改的悬索计算理论同现有的“抛物线”理论比较,能扩大计算范围两倍左右。