结构力学第三章

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q
1 2 ql 16
q
l
ql 2
1 2 ql 16
ql 2
l
6.分段叠加法作弯矩图
q
A
1 2 ql 16
B
l/2
q
C
q
l/2
1 2 ql 16
1 ql 8
1 2 ql 16
l/2
q
q
1 2 ql 16
1 2 ql 16
l/2
练习: 分段叠加法作弯矩图
q
A B
C
1 2 ql 4
l
q
1 ql 2
ql
E
F
FP3/2
A
Fp/2
E
F
A
B
Q图
【例3-9】试求图示多跨静定梁的内力图。
30kN A 1m 20kN· m G 1m 1m 20kN/m E
F
1m
B
C
1m
D 2m
H 1m
30kN A F B
20kN· m G C 10 10kN 10 0 20kN· m
20kN/m
D H
E
0
10 10kN· m 20kN 30kN
K
内力符号规定: 弯矩 以使下侧受拉为正 剪力 绕作用截面顺时针转为正 轴力 拉力为正
例:求跨中截面内力
q
A
解: FAx 0, FAy ql / 2(),
B
FBy ql / 2()
F Ax
C
l
FAy
FBy
F 0, N 0 F 0, Q 0 M 0, M ql
E
ql x 2
B
M
ql x 2
C
MC
F
|MB| + M2 =ql2/8, 按题意,要求 |MB| = |MC| = M2
E
B
B
M2
C
F
q
亦即2 |MB| = ql2/8,
于是可得
MB ql 16
2
A l- x q A
E x E
B l
C x
F l- x q F
D
D
(b)
E
ql x 2
工程中,斜梁和 斜杆是常遇到的,如楼梯梁、刚架中的斜梁等。斜梁 受均布荷载时有两种表示方法:
(1)按水平方向分布的形式给出(人群、雪荷载等),用 q 表示。 (2)按沿轴线方向分布方式给出(自重、恒载),用 q’ 表示。
q 与 q’间的转换关系:
qdx qds q q cos
第 3章
MC C HAcosα HA VAsinα VAcosα VA HAcosα HA HAsinα NC QC
(3)AD段受力图:
α
ql2/3
ql2sinα/3 C HAsinα
ql2cosα/3 NC D QC MC
α
VAsinα
VAcosα
VA
第 3章
(4)绘制斜梁内力图如下:
§ 3.2 多跨静定梁
q A l- x q A E F E x B l C x F l- x q D D
q l x 2
E B
MB E B M2
q l x 2
C
MC C F
F
q A l- x q A E F E x B l C x F l- x q D
D
因为
ql x qx2 M B MC x 2 2
l
l
l
单跨梁
1.单跨梁支反力 2.截面法求指定截面内力 3.作内力图的基本方法 4.弯矩,剪力,荷载集度之间的微分关系 5.叠加法作弯矩图 6.分段叠加法作弯矩图
第 3章
7、斜梁的内力计算
计算斜梁或斜杆的方法仍然是截面法。与水平杆相比,不同点在于斜 梁或斜杆的轴线是倾斜的。计算其轴力和剪力时,应将各力分别向截面的 法向、切向投影。
x C y C c C
/8 (下侧受拉)
2
3.作内力图的基本方法 内力方程式: M M ( x) 弯矩方程式 Q Q( x) 剪力方程式 例3-1:作图示粱内力图 N N ( x) 轴力方程式
q
A B
解: FAx 0, FAy ql / 2(),
F Ax
l
FAy
FBy
F
FBy ql / 2()
练习:区分基本部分和附属部分并画出关系图
1.多跨静定梁的组成 2.多跨静定梁的内力计算
拆成单个杆计算,先算附属部分,后算基本部分.
(1)力的传递
由附属部分向基本部分传递,且当基本部分受荷载时, 附属部分无内力产生;当附属部分受荷载时,基本部分 有内力产生。
FP (主 ) (次 ) (主 )
FP (次 ) (主 ) (主 )
2 2
ql
ql
5ql / 4
11ql / 4
ql / 2
3.2多跨静定梁
1.多跨静定梁的组成 为何采用 2.多跨静定梁的内力计算 多跨静定梁这 3.多跨静定梁的受力特点
种结构型式?
简支梁(两个并列)
多跨静定梁
连续梁
例3-7.对图示静定梁,欲使AB跨的最大正弯矩与支座B 截面的负弯矩的绝对值相等,确定铰D的位置.
B
M
ql x 2
C
MC
将式(b)代入式(a),解出 x=0.125l
F
E
B
B
M2
C
F
与三跨跨度为l的简支梁比较可知,其跨中正弯矩将减小一些。
3.3 静定平面刚架
一、刚架的特点 1、构造特点:一般由若干梁、柱等直杆组成且具有刚 结点的结构,称为刚架。杆轴及荷载均在同一平面内且 无多余约束的几何不变刚架,称为静定平面刚架;不在 同一平面内无多余约束的几何不变刚架,称为静定空间 刚架。 2、力学特性:刚结点处夹角不可改变,且能承受和传 递全部内力(M、Q、N)。 3、刚架优点:内部空间较大,杆件弯矩较小,且制造 比较方便。因此,刚架在土木工程中得到广泛应用。
0
20kN/m
10kN 10
10
10kN
10
10
10kN
10 A F B 10
10 G 10
10 C D 10 10 H E
M图(kN· m)
30 H D 10 20kN/m E
20
A F B 10 Q图(kN) 10kN· m D 2m 30kN 10kN C
H
10kN· m
【例3-10】试求作图示多跨静定梁铰E和铰F的位置,使中间 跨的支座负弯矩MB和MC与跨中正弯矩M2的绝对值相等。
第 3章
静定梁和静定刚架的受力分析
本章教学基本要求:灵活运用隔离体平衡法(截面 法)计算指定截面的内力;熟练掌握静定梁和静定平 面刚架内力图的作法;了解空间刚架内力图绘制的方 法。

本章教学内容的重点:绘制静定梁和静定平面刚架 的内力图,这是本课程最重要的基本功之一。

本章教学内容的难点:用隔离体平衡法计算任一指 定截面的内力;用区段叠加法绘弯矩图;根据弯矩图 和所受荷载绘出剪力图和轴力图。
ql2 / 2
M图 Q图
1.无荷载分布段(q=0),Q图为水平线,M图为斜直线. 2.均布荷载段(q=常数),Q图为斜直线,M图为抛物线, 且凸向与荷载指向相同. 3.集中力作用处,Q图有突变,且突变量等于力值; M 图有尖点,且指向与荷载相同.
M图 Q图
ql2 / 2
M图
A支座的反力 大小为多少, 方向怎样?
[例题] 试绘制图示斜梁内力图。
(1)求支座反力:
q D VB B
解:
C A HA l/3 VA l/3
α
l/3
X 0 M 0 M 0
B A
HA 0 ql VA () 6 ql VB () 6
校核: Y
qj qj ql 0 6 6 3
第 3章
(2)AC段受力图:
Q图
M图
Q图
1.无荷载分布段(q=0),Q图为水平线,M图为斜直线. 2.均布荷载段(q=常数),Q图为斜直线,M图为抛物线, 且凸向与荷载指向相同. 3.集中力作用处,Q图有突变,且突变量等于力值; M 图有尖点,且指向与荷载相同. 4.集中力偶作用处, M图有突变,且突变量等于力偶 值; Q图无变化.
(2)计算步骤
采用分层计算法,其关键是分清主次,先“附”后 “基”(计算反力和内力)。其步骤为: 1)作层次图; 2)计算反力;
3)绘内力图;
4) 叠加(注意铰处弯矩为零); 5)校核(利用微分关系)。
例3-5: 作内力图
ql
q
ql
l l ql
2l q
4l
1 ql 2
2l
l
l ql
ql
ql
1 ql 2
3.1 3.2 3.3 *3.4
单跨静定梁 多跨静定梁 静定平面刚架 静定空间刚架
§3-1 单跨静定梁受力分析 1.单跨梁支反力
例.求图示粱支反力
X A P
解:
M
L/2
L/2
Y
F 0 F 0 M 0
X Y A
X 0 Y P() M PL / 2( )
2.截面法求指定截面内力
q
A
D
l
B
C
l
x
q(l x) / 8
2
RD
RD
B
q
解: RD q(l x) / 2()
M B qx2 / 2 q(l x) x / 2
x 0.172 l
M B 0.086ql2
q(l x)2 / 8 qx2 / 2 q(l x) x / 2
q
0.086ql 2
N dN
x
l
微分关系: dQ( x) / dx q( x)
dM ( x) / dx Q( x) d 2 M ( x) / dx2 q( x) Pl 1.无荷载分布段(q=0),Q图 为水平线,M图为斜直线. M图
自由端无外力偶 则无弯矩. Q图
dx 截面弯矩等于该截面一 侧的所有外力对该截面 的力矩之和
M图
Q图
例3-4: 作内力图 铰支座有外 力偶,该截面弯矩 等于外力偶.
M图 Q图 无剪力杆的 弯矩为常数. M图 自由端有外 力偶,弯矩等于外 力偶
Q图
练习: 利用上述关系作弯矩图,剪力图
练习: 利用上述关系作弯矩图,剪力图
5.叠加法作弯矩图
注意:
是竖标相加,不是 图形的简单拼合.
练习:
x 0.172 l
0.086ql 2
l
x
q
0.086ql 2
l
1 2 ql 8
1 2 ql 0.125 ql 2 8
与简支梁相比:弯矩较小而且均匀.
从分析过程看:附属部分上若无外力,其上也无内力.
练习: 利用微分关系等作弯矩图
P
l
l/2
l/2
l
M
M
l
练习: 利用微分关系等作弯矩图 M 1 1
2ql2
q
ql 2
A B QAB QBA M A 0 QBA 11ql / 4
F
Y
0 QAB 5ql / 4
例3-6: 作内力图
ql
q
ql
l l ql
2l q
4l
1 ql 2
2l
l
l ql
内力计算的关键在于 : 1 ql ql 2 正确区分基本部分和附 ql ql 属部分. 熟练掌握单跨梁的计算 . ql / 2 ql
基本部分--能独立 1.多跨静定梁的组成 承载的部分。
附属部分--不能独 立承载的部分。
基、附关系层叠图
三种组成形式
A B C D E
层次图
(次 ) (主 ) A C
(最次) E (再次) D
B C D E F A B C D E
A
B
层次图
(主 ) A (次 ) B C (主 ) (次 ) D E F A (主 ) (主 ) (次 ) B C (主 ) (次 ) D E
x
0, N ( x) 0
M Q
1 ql 2
1 Fy 0, Q( x) 2 qx qx 1 2 ql 1 x 8 M 0, M ( x) qlx qx 1 2 2 ql
2
4.弯矩,剪力,荷载集度之间的微分关系
q
A B
M ( x) qdx
N ( x)
M dM
Q( x)
Q dQ
例3-2: 作内力图
M图
Q图
铰支端无外力偶 则该截面无弯矩.
1.无荷载分布段(q=0),Q图为水平线,M图为斜直线. 2.均布荷载段(q=常数),Q图为斜直线,M图为抛物线, 且凸向与荷载指向相同.
ql2 / 2
Q=0的截面为抛 物线的顶点.
ql / 2
ql
2
M图
Q图
例3-3: 作内力图
源自文库
二、静定平面刚架的组成形式
a) 悬臂刚架
b) 简支刚架
c) 三铰刚架
d) 多跨刚架
e) 多层刚架
2 ql 2 4
l
ql
2
P
M M
l/2
M
l/2
l
l
2M
M
l
M M M
l
M
M
l
l
练习: 利用微分关系等作弯矩图
1 2 ql 2
l
1 2 ql 4
P
l/2
q
l/2
M
1 2 ql 2
l
l
2M
M
M
M
M
M M M
M M
l l
M M
M
练习: 利用微分关系,叠加法等作弯矩图
P
1 Pl 4 1 Pl 4
P 1 Pl

静定结构受力分析
几何特性:无多余联系的几何不变体系 静力特征:仅由静力平衡条件可求全部反力内力 求解一般原则:从几何组成入手,按组成的相反 顺序进行逐步分析即可 本章内容: 静定梁; 静定刚架; 学习中应注意的问题: 多思考,勤动手。本章是后面学习的基础,十分 重要,要熟练掌握!

本章内容简介:
4
l/2
q
l/2
l/2
1 2 ql 4
l/2
l/2
ql 1 ql 2 4
l/2
l/2
l/2
l/2
l/2
【例3-5】试求作图示多跨静定梁的内力图
FP FPa FPa
A
2a
B
a
C
a
D
2a
E
a E
F A FP
C D
B Fpa/2 M图
E
F
A B
C
D FP/2 FP/2 C D FP/2 FP
F
FP Fp Fp/2 + B C D +
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