几种常用梁在简单载荷作用下的变形(转角和挠度)
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简支梁在各种荷载作用下跨中最大挠度计算公式
简支梁是一种常见的结构形式,在各种荷载作用下,跨中最大挠度计算公式可由梁的基本原理和力学方程推导而来。本文将从求解简支梁的挠度方程开始,详细介绍不同荷载作用下的简支梁跨中最大挠度计算方法。
首先,我们需要了解简支梁的基本原理。简支梁是一种两端约束支座可转动的梁,它在荷载作用下会发生弯曲和挠度。我们需要根据梁的几何形状和受力情况,建立梁的挠度方程。
假设简支梁长度为L,弹性模量为E,截面惯性矩为I,横向荷载分布为q(x)。我们可以利用力学平衡和变形关系建立简支梁的挠度方程:
(1) 弯矩方程:M(x) = -EI * d^2v(x)/dx^2 (其中,M(x)为横向荷载作用点处的弯矩,v(x)为梁在x处的挠度)
(2)直线段荷载作用下的弯矩表达式:
当x在[0,a]区间:M(x)=q(x)*x^2/2
当x在[a,L]区间:M(x)=q0*(L-x)^2/2(其中,q0为横向荷载在简支梁中点的等效集中荷载,a为横向荷载起始位置距简支梁起点的距离)
(3)解微分方程,得到简支梁的挠度表达式
当x在[0,a]区间:v(x)=(q(x)*x^4)/(24*EI)
当x在[a,L]区间:v(x)=(q0*(L-x)^4)/(24*EI)+C
其中,C为积分常数,可根据简支梁两端约束支座的转动边界条件确定。 接下来,我们将介绍点荷载、均匀荷载和集中荷载等常见荷载作用下,简支梁跨中最大挠度的计算方法。
1.点荷载作用下的简支梁跨中最大挠度计算公式:
简支梁上受到P的点荷载,位于距简支梁起点的距离x处。跨中最大挠度vmax可利用以下公式进行计算:
vmax = (Px^2 * (3L - x)) / (6 * EI * L)
其中,P为点荷载的大小。
2.均匀荷载作用下的简支梁跨中最大挠度计算公式:
简支梁上受到长度为L的均匀荷载q的作用。跨中最大挠度vmax可利用以下公式进行计算:
1 / 28 第9章弯曲刚度问题
9.1 基本概念
9.1.1 梁弯曲后的挠曲线
吊车梁若变形过大,将使小车行走困难,还会引起梁的严重振动。因此,
必须对梁的变形加以限制
若梁的变形在弹性范围内,梁的轴线在梁弯曲后变为一条连续光滑曲 线,该曲线称为 弹性曲线 或挠度曲线,简称弹性线或挠曲线。
挠曲线:梁变形后的轴线。
性质:连续、光滑、弹性、极其平坦的平面曲线。
9.1.2梁的挠度与转角
设有一具有纵向对称面的悬臂梁,在自由端处作用一集中力 Fp。Fp力
作用在梁的纵向对称面内,使梁发生平面弯曲。
一、挠度与转角
梁的变形可用以下两个基本量来度量。
2 / 28
tan"二 dw ,、 w(x)二 w ‘ dx tan 0-W
⑴挠度
挠度:横截面形心沿垂直于轴线方向的位移
梁轴线上各点(各截面)的挠度 w随着点(截面)的位置 x的不同而
改变,即各截面的挠度是截面位置坐标 x的函数。
因小变形时,u与w相比为高阶无穷小,故忽略不计。
、挠度w于转角二间的关系 w = w(x)
d 挠曲线方程 单位:mm
挠度 w符号规定:向下为正
⑵转角 ,向上为负。
转角:横截面绕中性轴转过的角度。 用“,”表示。
梁不同横截面其转角是不相同的, 二是横截面位置坐标x的函数
6 = &(兀) 转角方程 单位:rad
71的符号规定:由变形前的横截面转到变形后, 顺时针为正;逆时针为
负。
⑶ 水平位移:横截面形心沿水平方向的位移,用 u表示。 3 / 28
9.2 小挠度微分方程及其积分
9.2.1 小挠度微分方程
1
梁发生平面弯曲时,其轴线由直线变成一条曲率为
7的平面曲线
1 M 1 M (x)
纯弯曲 EI 细长梁横力弯曲 (x) El
1 2 d w d2w M(x)
由高数知 (x) dx2 dx2 El
M (x)与W的符号总是相反的 4 / 28
J
El M (x)dx C _______ 转角方程 dw w
第7章 梁弯曲变形的计算
§7-1 挠度与转角及梁的刚度条件
梁变形前后形状的变化称为变形,一般用各段梁曲率的变化表示。梁变形前后位置的变化称
为位移,位移包括线位移和角位移,如图7-1所示。在小变形和忽略剪力影响的条件下,线位移
是截面形心沿垂直于梁轴线方向的位移,称为挠度,用v
表示;角位移是横截面变形前后的夹角,
称为转角,用θ表示。而
dxxdv
x)(
)(=θ
,可见确定梁的位移,关键是确定挠曲线方程Y=f(x)。
梁的设计中,除了需要满足强度条件外,在很多情况下,还要将其弹性变形限制在一定范围内,
即满足刚度条件
][][
maxmax
θθ≤≤vv
式中的和][v][θ
分别为梁的许用挠度和许用转角,可从有关
设计手册中查得。
§7-2 挠度曲线的近似微分方程
忽略剪力对变形的影响,梁平面弯曲的曲率公式为:
式(a)
表明梁轴线上任一点的曲率
)(1
xρ与该点处横截面
上的弯矩成正比,而与该截面的抗弯刚度)(xMEI
成反比。
如图7-2所示。
而梁轴线上任一点的曲率与挠曲线方程v
之间存在
下列关系: )(x
EIxM
x)(
)(1
=
ρ (a)
23
222
1)(1
⎥⎥
⎦⎤
⎢⎢
⎣⎡
⎟
⎠⎞
⎜
⎝⎛
+±
dxdvdxvd
xρ (b)
将上式代入式(a),得到
EIxM
dxdvdxvd
)(
12322
=
⎥⎥
⎦⎤
⎢⎢
⎣⎡
⎟
⎠⎞
⎜
⎝⎛
+±
(c) 小挠度条件下,1<<=θ
dxdv,式(c)可简化为:
EIxM
dxvd)(
22
=± (d)
在图7-3所示的坐标系中,正弯矩对应着
22
dxvd
的正值(图7-3a),负弯矩对应着
22
dxvd
的负值(图7-3b),故式(d)左边的符号取正值
EIxM
dxvd)(
22
=
(8-1)
式(7-1)称为小挠度曲线微分方程,简称小挠度微分方程。显然,小挠度微分方程仅适用于线
弹性范围内的平面弯曲问题。
§7-3 用积分法求弯曲变形
将式(7-1)分别对 x积分一次和二次,便得到梁的转角方程和挠度方程:
∫+==Cdx
混凝土梁柱变形标准
一、前言
混凝土结构是建筑中常见的一种结构形式,其中梁柱是承受建筑荷载的主要构件,因此,对混凝土梁柱的变形标准十分重要。本文将详细介绍混凝土梁柱变形标准的相关内容,希望对建筑工程人员有所帮助。
二、混凝土梁柱的变形
混凝土梁柱的变形是指在受到荷载作用下,梁柱产生的形变。混凝土梁柱的变形是由多个因素影响的,包括混凝土的强度、钢筋的使用情况、荷载的大小和荷载的作用时间等。
1.梁柱的弯曲变形
梁柱的弯曲变形是指在受到荷载作用下,梁柱产生的弯曲形变。梁柱的弯曲变形对建筑结构的影响较大,因此需要对其进行严格的限制。一般来说,梁柱的弯曲变形应该控制在标准值范围内。
2.梁柱的剪切变形
梁柱的剪切变形是指在受到荷载作用下,梁柱产生的剪切形变。梁柱的剪切变形对建筑结构的影响也非常大,因此需要对其进行严格的限制。一般来说,梁柱的剪切变形应该控制在标准值范围内。
3.梁柱的挠曲变形
梁柱的挠曲变形是指在受到荷载作用下,梁柱产生的挠曲形变。梁柱的挠曲变形对建筑结构的影响非常大,因此需要对其进行严格的限制。一般来说,梁柱的挠曲变形应该控制在标准值范围内。
三、混凝土梁柱变形标准
混凝土梁柱变形标准是建筑工程中一个非常重要的标准,它可以保证建筑结构的安全性和稳定性。根据国家标准《建筑结构荷载规范》(GB
50009-2012) 的要求,混凝土梁柱变形标准应该满足以下要求:
1.梁柱的弯曲变形
梁柱的弯曲变形应该控制在标准值范围内。在荷载作用下,梁柱的弯曲变形应该满足以下条件:
(1) 梁柱的中心线的变形应该小于1/250,且不得大于梁柱截面尺寸的1/30。
(2) 梁柱的上下挠曲应该小于1/500。
2.梁柱的剪切变形
梁柱的剪切变形应该控制在标准值范围内。在荷载作用下,梁柱的剪切变形应该满足以下条件:
(1) 梁柱的剪切变形应该小于1/500。
(2) 梁柱的剪切变形应该小于梁柱截面尺寸的1/30。