悬链线拱桥是利用悬链线的基础上制作的桥型。悬链线 (Catenary) 是一种曲线,因其与两端固定的绳子在均匀引力作用下下垂相似而得名。适当选择坐标系后,悬链线的方程是一个双曲余弦函数。表达式的证明如右图,设最低点A处受水平向左的拉力H,右悬挂点处表示为C点,在AC弧线区段任意取一段设敬正为B点,则B受一个斜向上的拉力T,设T和水平方向夹角为θ,AB段绳子的质量为m,显然B点受力平衡,进行受力分析有:注释(1)m=σs ,其中s是右段AB绳子的长度,σ是绳子线密度,即单位长度绳子的质量。代入得唤此微分方程 (2)再利用勾股定理 得到: (3)将(3)式代入(2)式得: (4)不妨做一次变量替换,令: 得到如下方程:为了将积分符号去掉,对上式两边对x求导:接下来变量分离并两端进行积分:由于 ,所以上面的积分的解为: (5)(注意,指数-1表示的是反函数,而不是倒数。)下面确定C的值。显然,当x=0时,y'=0,即p=0,所以将该初值条件代入我们得到的解,因为,解得C=0.下面给出反双曲正弦的图像以加强直观认识。反双曲正弦的部分图像然后利用反函和稿迅数的性质,在(5)式的两边取双曲正弦:
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