结构力学——力矩分配法

待分配力矩
C
Z1 MA'
D
A
Z1
Z1
MBA 2iABA
M CA 0
M DA iAD Z1
B
M BA M AB
CAB
1 2
M CA M AC
C AC
0
M DA M AD
CAD
1
MA' A
1
MAC
MAD
远端固定 C Aj 2 远端滑动 CAj 1 远端铰M支AB CAj 0
在等截面杆件中，弯矩传递系数C随远端的支承情况 而不同。三种基本等截面直杆的传递系数如下：
（1）计算单跨超静定梁的固端弯矩 固端弯矩：常用的三种基本结构的单跨超静定梁，
在支座移动和几种常见的荷载作用下的杆端弯矩，可用力 法计算或在计算表中查得。
（2）计算结点各杆端的弯矩分配系数μ
（3）计算杆件由近端向远端传递的弯矩传递系数C
4、相关参数的概念
（1）转动刚度S：表示杆端对转动的抵抗能力，在 数值上等于杆端产生单位转角时所需要施加的力矩。
第七章 渐近法——力矩分配法
学习内容
转动刚度、分配系数、传递系数的概念及确定。 力矩分配法的概念，用力矩分配法计算连续梁和 无侧移刚架。 无剪力分配法的概念及计算。 超静定结构影响线及超静定结构的内力包络图。 利用对称性简化力矩分配法计算。
学习目的和要求
目的：力矩分配法是计算连续梁和无侧移刚架的一种实 用计算方法。它不需要建立和求解基本方程，直接得到杆 端弯矩。运算简单，方法机械，便于掌握。
力矩分配法的理论基础是位移法，故力矩分配法中对杆 端转角、杆端弯矩、固端弯矩的正负号规定与位移法相 同，即都假设对杆端顺时针旋转为正号。作用于结点的 外力偶荷载、作用于附加刚臂的约束反力矩，也假定为 对结点或附加刚臂顺时针旋转为正号。
3、力矩分配法的三要素 （用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架，需要先 解决三个问题：）
C
10m
ql 2/12
ql2/12 RBP 100 kN m
q 12kN/m
RBP
A
B
C
RB' P RBP
A
B
C
最终状态:
q 12kN / m
杆端弯矩＝固端
A EI
B EI
C
弯矩+分配弯矩
10m
10m
+传递力矩
M AB 100 28.6 128.6
ql 2/12
ql2/12 RBP 100 kN m
57.1 42.9
0
传
递
M 128.6 42.9 42.9
0
128.6
42.9
M
练习：用力矩分配法求图示结构弯矩图。
40 kN
q 10 kN/m
A EI
4m
MF
分 配 传 递
M
B
4m
EI C
6m
例题：用力矩分配法求图示结构弯矩图(EI=常数) 。
q
结点 B A
1
C
B
1
C
2ql
l
Al
l/2 l/2
例题：用力矩分配法求图示结构弯矩图。
固定状态:
M
F AB
1 12
ql 2
100
kN m
M
F BA
100
kN m
M
F BC
M
F CB
0
放松状态:
不平衡力矩变号，再乘以 分配系数即为分配弯矩
M
BA
BA (RBP )
57.1
M
BC
BC (RBP )
42.9
q 12kN/m
A EI
10m
B EI
S AD M S
( A)
可以看出，刚结点A在外力偶荷载作用下，结点A上各杆在A
端的弯矩与各杆的转动刚度成正比，由此我们进入分配系
数
Aj
SM Aj S
(
j
B、C、D)
( A)
定义：结点处，某杆的转动刚度与汇交于该结点的所有杆
件的转动刚度之和的比值。
特性：相交于的所有杆件的分配系数之和为1
弯矩分配：
（2）弯矩分配系数μ和弯矩分配
r 11
4i AB 3iAC
iAD
R1P M
1
R1P r
11
M 4i AB3iAC
iAD
M SAB SAC
SAD
M S
( A)
r 11
1
R1P
0
M AB
4i AB 1
S AB M S
( A)
M AC
3iAC 1
S AC M S
( A)
MHale Waihona Puke Baidu
AD
i AD 1
要求：熟练掌握力矩分配法的基本概念与连续梁和无侧 移刚架的计算。掌握无剪力分配法的计算，了解用力矩分 配法计算有侧移刚架。
第一节 力矩分配法的基本概念
一、引言
对于超静定结构的内力计算，我们前面学习了两种基本的 方法—力法和位移法，二者的共同特点是都要建立和求解联立 方程组，当未知量太多时，计算量也相应的增大，同时，在求 得未知量后，还需要利用杆端弯矩的叠加公式求得杆端弯矩， 整个计算求解过程较繁琐。
杆端 B1 A1 1A 1B 1C C1
1/2 3/8 1/8
MF
1、力矩分配法：主要用于连续梁和无结点线位移(侧移) 刚架的计算，其特点是不需要建立和求解联立方程组， 而在其计算简图上直接进行计算或列表计算，就能直接 求得个杆端弯矩。
理论基础：位移法 力矩分配法 计算对象：杆端弯矩
计算方法：逐次逼近的方法 使用范围：连续梁和无结点线位移的刚架
2、力矩分配法的正负号规定
SAB =4i 1
SAB =3i 1
A
EI
B
A
B
l
SAB = i
1 A
SAB =0 1
B
A
B
远端固定，SAB = 4i；远端铰支，SAB = 3i 远端滑动，SAB = i；远端自由，SAB = 0
说明：在SAB中，A端是施力端，也称为近端，B端称为远端
杆端转动刚度不仅与杆件的线刚度i有关，而且与远端 的支承情况有关。
近端弯矩=分配系数×结点弯矩 远端弯矩=近端弯矩×传递系数
（3）弯矩传递系数和弯矩传递
传递系数C：表示当杆端发生转角时，杆件远端弯矩 与近端弯矩的比值。 当杆件的某一端发生转角时，在该端产生的弯矩称为 近端弯矩，另一端产生的弯矩称为远端弯矩。
远端弯矩与近端弯矩的比值称为弯矩传递系数。
CAj
M jA M Aj
q 12kN / m
RBP
M BA 100 57.1 42.9 A
B
C
M BC 0 42.9 42.9 M CB 0
A
RB' P RBP
B
C
通常采用列 表方式计算
q 12kN / m
A EI
10m
B EI
C
10m
0.571 0.429
M F 100 100 0
0
分 配
28.6
为了寻求计算超静定刚架更简捷的途径，自20世纪30年代 以来，又陆续出现了各种渐近法，如力矩分配法、无剪力分配 法、迭代法等。而这些方法的理论基础都是位移法，共同特点 是避免了组成和解算典型方程，而以逐次渐近的方法来计算杆 端弯矩，其结果的精度随计算轮次的增加而提高，最后收敛于 精确值。
二、力矩分配法的概念