第11章 影响线及其应用

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某一量值产生最大值的荷载位置, 某一量值产生最大值的荷载位置,称为最不利荷
工程中移动荷载常由很多间距不变的竖向荷载组成, 工程中移动荷载常由很多间距不变的竖向荷载组成, 类型多种多样,不可能逐一研究。 类型多种多样,不可能逐一研究。 F=1沿 先研究最简单的荷载, 先研究最简单的荷载,即竖向单位集中荷载 F=1沿 结构移动时,对某量值产生的影响, 结构移动时,对某量值产生的影响,据叠加原理可进一 步研究各种移动荷载对该量值的影响。 步研究各种移动荷载对该量值的影响。
优点在于不必 经过具体计算就能 迅速绘出影响线。 迅速绘出影响线。
例:用机动法绘 MC影响线 F=1 A a A1 a A
α +1 β
3 .机动法 机动法
C
b
B
α
δF
β(
B
MC C MC
§11—5 多跨静定梁的影响线 1. 多跨静定梁影响线绘制步骤 首先分清多跨静定梁的基本部分和附属部分及其传力 首先分清多跨静定梁的基本部分和附属部分及其传力 关系,再利用单跨静定梁的已知影响线, 关系,再利用单跨静定梁的已知影响线,多跨静定梁的影 2. 举例说明 响线即可绘出。 响线即可绘出。
0 1
练习:试绘制图示结构 影响线。 练习:试绘制图示结构ME、FsE影响线。
15/8 5/4 3/2
5/4
3/4
ME影响线
5/8 1/4
1/2
FsE影响线
1/4 1/4 3/8
§11—4 用机动法作单跨静定梁的影响线 静力法和机动法是作影响线的两种基本方法。 静力法和机动法是作影响线的两种基本方法。
为了解决这个问题, 为了解决这个问题,需要研究荷载移动时 反力和内力的变化规律。 反力和内力的变化规律。然而不同的反力和 不同截面的内力变化规律各不相同, 不同截面的内力变化规律各不相同,即使同 一截面,不同的内力变化规律也不相同, 一截面,不同的内力变化规律也不相同,解 决这个复杂问题的工具就是影响线。 决这个复杂问题的工具就是影响线。 影响线 2. 最不利荷载位置 载位置。 载位置。
ab l
x x
RA
a 0 MC影响线
x F=1 F=1 a
x
C
F=1
b RB
ab/l b
MC=RAa=
(a≤x≤l)
得MC影响线的右直线。 影响线的右直线。 右直线
(3)剪力影响线 ) 绘制 FsC的影响线 段上移动时, 当 F=1在AC段上移动时 在 段上移动时 以右部分: 取截面 C以右部分 以右部分
间接荷载作用下影响线的绘制方法: 间接荷载作用下影响线的绘制方法: (1)首先作出直接荷载作用下量值的影响线。 首先作出直接荷载作用下量值的影响线。 然后取各结点处的竖标, (2)然后取各结点处的竖标,并将其顶点在每一纵梁 范围内连成直线。 范围内连成直线。 F=1 例题
K
a RB影响线 MK影响线 FsK影响线(练习) 影响线(练习) a
(1)反力影响线 由平衡条件求得 (2)跨内部分截面 ) L−x 内力影响线 RA= L (-l1≤x≤ M =x RBC、FsC影响 l+l2) 线 L 当 F=1在DC段移动 在DC段移动 取截面C 时,取截面C以右部分 为隔离体 有 MC=RBb FsC=-RB - D A
RA
1
x a
x F=1
F=1 A RA
1
F=1 F=1 F=1 F
1
3/4
F=1
3
1/4
2
1/2
B
0
所得图形表示F=1在梁上移动时反力 的变化规律, 所得图形表示F=1在梁上移动时反力 RA的变化规律, F=1 这一图形就称为反力 的影响线。 这一图形就称为反力 RA的影响线。
3. 影响线的定义
指向不变的单位集中荷载(竖直向下 沿结构移动时 指向不变的单位集中荷载 竖直向下)沿结构移动时, 竖直向下 沿结构移动时, 表示某一量值变化规律的图形 称为该量值的影响线 某一量值变化规律的图形, 影响线。 表示某一量值变化规律的图形,称为该量值的影响线。 某量值的影响线一经绘出, 某量值的影响线一经绘出,就可以利用它来确定最不 利荷载位置,应用叠加法求出该量值的最大值。 利荷载位置,应用叠加法求出该量值的最大值。
1.机动法的依据 1.机动法的依据—— 虚位移原理 机动法的依据
刚体体系在力系作用下处于平衡的充要条件是: 刚体体系在力系作用下处于平衡的充要条件是: 在力系作用下处于平衡的充要条件是 在任何微小的虚位移中,力系所作的虚功总和为零。 在任何微小的虚位移中,力系所作的虚功总和为零。 虚功总和为零
2. 机动法简介
F=1
3. 结论
多跨静定梁反力及内力影响线的一般作法如下: 多跨静定梁反力及内力影响线的一般作法如下: (1)当F=1在量值本身梁段上移动时,量值的影响线 F=1在量值本身梁段上移动时, 在量值本身梁段上移动时 与相应单跨静定梁相同。 与相应单跨静定梁相同。 (2)当F=1在对于量值所在部分来说是基本部分的梁 F=1在对于量值所在部分来说是基本部分的梁 段上移动时,量值影响线的竖标为零。 段上移动时,量值影响线的竖标为零。 (3)当F=1在对于量值所在部分来说是附属部分的梁 F=1在对于量值所在部分来说是附属部分的梁 段上移动时,量值影响线为直线。 段上移动时,量值影响线为直线。 此外,用机动法绘制多跨静定梁的影响线也很方便。 此外,用机动法绘制多跨静定梁的影响线也很方便。
0
B
0 1
x RB = (直线) l
(0≤x≤l)

x=0, RB=0 x=l, RB=1
(2)弯矩影响线 ) 绘制 MC的影响线
当F=1在C左侧移动时, F=1在 左侧移动时, 取截面C以右部分 以右部分: 取截面 以右部分 x MC=RBb= b (0≤x≤a) l x=0, MC=0 x=a, MC=ab/l 影响线的左直线 左直线。 得MC影响线的左直线。 F=1在截面 右侧移动时: 在截面C 当 F=1在截面C右侧移动时: 取截面C以左部分 取截面 以左部分: 以左部分 x=a, x=l, MC= MC=0
3. 简支梁的影响线
x
RA
F=1 K
RB
(1)反力影响线 )
影响线: RA影响线: 由∑MB=0
RAl − F (l − x) = 0
l−x l−x RA = F = l l
(0≤x≤l)
1
yK

RA影响线
(直线)
物理意义: 物理意义 当F=1移动 R =1 移动 ⊕ x=0, A R 影响线 当 截面时 支座A的反 到K截面时,支座 的反 RA=0 截面 支座 x=l, RB影响线 由∑MA=0力RA的大小 RBl-Fx=0
纵梁 F 横梁(结点) 横梁(结点) 主梁
2. 间接荷载影响线的绘制方法
F=1 F=1 F=1 A C D yD y E yE F=1
d
F=1 B
以绘制M 以绘制 C影响线为例
(1)首先,将F=1移动到各 首先, F=1移动到各 结点处。 结点处。 MC与直接荷载作用 其 在主梁上完全相同。 在主梁上完全相同。 (2)其次,当F=1在DE间移 )其次, 在 间移 动时,主梁在D、 处分别受到 动时,主梁在 、E处分别受到 d−x x 结点荷载 d 及 的作用。 设直 的作用。
§11—1 概述 1. 问题的提出 工程结构除了承受固定荷载作用外,还要受到移动荷 工程结构除了承受固定荷载作用外,还要受到移动荷 的作用。 载的作用。 例如:见图。 在移动荷载作用下,结构的反力 例如:见图。 在移动荷载作用下, 和内力将随着荷载位置的移动而变化,在结构设计中, 和内力将随着荷载位置的移动而变化,在结构设计中,必 须求出移动荷载作用下反力和内力的最大值。 移动荷载作用下反力和内力的最大值 须求出移动荷载作用下反力和内力的最大值。
F=1 C
B b
RB
ELeabharlann Baidu

RA影响线

1
RB影响线
a
b
当 F=1在CE段移动 MC影响线 在CE段移动 取截面C 时,取截面C以左部分 为隔离体 有 FsC影响线 MC=RAa FsC=RA
1
1
(3)伸臂部分截面内力影响线 (3)伸臂部分截面内力影响线
F=1
D x K d
F=1
绘制M 绘制 K、FsK影响线 E 当F=1在DK 段上移动时 在 取K以左为隔离体 以左为隔离体 MK=-x - FsK=-1 - 当F=1在KE 段上移动时 在 取K以左为隔离体 MK=0 FsK=0 绘制FsA左影响线 绘制 左
RAδA+FδF=0 δ δP RA=- - δA
虚位移图δ 便代表了R 虚位移图δF便代表了 A的 影响线。 影响线。
14字口诀 字口诀: 14字口诀: 由前面分析可知,欲作某一反力或内力S的影响线, 由前面分析可知,欲作某一反力或内力S的影响线, 只需将与S相应的约束撤掉 代以所求量值S, 撤掉, 只需将与S相应的约束撤掉,代以所求量值S,并使所得 求何撤何代以何, 求何撤何代以何 机构沿S的正向发生单位位移 单位位移, 机构沿S的正向发生单位位移,则由此得到的竖向位移图 沿何吹气位移 即为S的影响线。这种方法称为机动法 机动法。 即为S的影响线。这种方法称为机动法。 1。
0

d
1 1 ⊖
MK影响线 FsK影响线

FsA左影响线 左 1


1 FsA右影响线 右

绘制Fs 右 绘制 A右影响线
§11—3 间接荷载作用下的影响线 1.间接荷载(结点荷载) 1.间接荷载(结点荷载) 间接荷载
桥梁结构的纵横梁桥面系统中的主梁受力简图 如图所示。 如图所示。 计算主梁时通常假定纵梁简支在横梁上, 计算主梁时通常假定纵梁简支在横梁上,横梁 简支在主梁上。荷载直接作用在纵梁上, 简支在主梁上。荷载直接作用在纵梁上,再通过横 梁传到主梁,即主梁承受结点荷载。 梁传到主梁,即主梁承受结点荷载。这种荷载称为 间接荷载或结点荷载。 间接荷载或结点荷载。
d
x
d−x d
MC影响线
x d
接荷载作用下M 影响线在D、 接荷载作用下 C影响线在 、 E处的竖标为 yD、yE , 处的竖标为 在上述 两结点荷载作用下M 两结点荷载作用下 C值为 x=0, y=yD x=d, y=yE
d−x x 直线方程) y= d y D + d y E(直线方程)
3. 结 论
作反力R 的影响线, 作反力RA的影响线,为 求反力R 求反力RA,撤掉与其相应 的约束即A处的支座, 的约束即A处的支座,以正 δA 1 向反力代替。 向反力代替。 A
A
F=1
B
F=1 δF B
原结构变成有一个自由度RA RA=-δF - 的几何可变体系(机构 机构), 的几何可变体系 机构 ,给此 令 δA=1 体系微小虚位移 微小虚位移。 体系微小虚位移。 RA(x)=-δF(x) - 虚功方程: 虚功方程: 虚位移图 影响线
K
a
F=1
l
首先分析几何组 成并绘层叠图。 成并绘层叠图。 绘制MK的影响线 绘制
1
MK影响线 1
a
0 0
当F=1在CE段上移动时 在EF段上移动时 段上移动时 段上移动时 x 绘制Fs M绘制FsB左的影响线 影响线与CE段单独 段单独 K影响线与 此时CE梁相当于在结 此时 梁相当于在结 VE 作为一伸臂梁相同。 作为一伸臂梁相同。 RF 点E处受到 E的作用 处受到V 处受到 按上述步骤绘出Fs 左 按上述步骤绘出 B左 L 当F=1在AC段上移动时 在 − x段上移动时 E VE= 影响线如图。 影响线如图。 L MK=0 影响线在EF段为 故MK影响线在 段为 FsB左影响线 左 直线。 直线。
P274
§11—1 概述 §11—2 用静力法作单跨静定梁的影响线 §11—3 间接荷载作用下的影响线 §11—4 用机动法作单跨静定梁的影响线 §11—5 多跨静定梁的影响线 §11—6 桁架的影响线 §11—7 利用影响线求量值 §11—8 铁路和公路的标准荷载制 §11—9 最不利荷载位置 §11—10 换算荷载 §11—11 简支梁的绝对最大弯矩 §11—12简支梁的包络图 简支梁的包络图
F=1 A RA
1
1 3/4
F=1 F=1 F=1 F
2
1/2
F=1
3
1/4
B
0
RA的影响线
§11—2 用静力法作单跨静定梁的影响线 1. 绘制影响线的基本方法: 静力法和机动法。 绘制影响线的基本方法: 静力法和机动法。 2. 静力法: 静力法:
1) 选定一坐标系,荷载 F=1置于横坐标 x处; 选定一坐标系, F=1置于横坐标 据静力条件求所求量值与荷载位置x之间的 2) 据静力条件求所求量值与荷载位置 之间的 函数关系S( ) 影响线方程; 函数关系S(x),即影响线方程; S( 根据方程S( 绘影响线。 S(x) 3) 根据方程S( )绘影响线。
1
x x
RA
x F=1 F=1 a
x
C
F=1
b RB
FsC影响线
左直线) < FsC=-RB (0≤x<a) (左直线 - 段上移动时, 当 F=1在CB段上移动时 在 段上移动时 以左部分: 取截面 C以左部分 以左部分 FsC=RA (a<x≤l) (右直线 < 右直线) 右直线
-a
l
1
4. 伸臂梁的影响线
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