多跨静定梁的定义(精)
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第三节多跨静定梁多跨静定梁是由若干根单跨静定梁(简支梁、悬臂梁和外伸梁)用铰相连,用来跨越几个相连跨度的静定结构。
多跨静定梁在公路桥梁和房屋结构中经常采用。
图3-13(a)为常见的屋架木檩条的构造简图,檩条支承在屋架的上弦上,支承处可简化为铰支座。
在檩条接头处采用斜搭接并用螺栓连接,这种结点可看作铰结点,因此它的计算简图如图3-13(b)所示。
它由ABC、CD、DEF三根单跨静定梁通过铰C、D相连形成的多跨梁(图3-13(c))。
根据几何组成分析,确定其为无多余约束的几何不变体系,故称为多跨静定梁。
又如图3-14(a)所示公路桥使用的多跨梁结构, 3-14(b)为其计算简图。
它由ABC、CDE、EF 三根单跨梁通过铰C、E相连形成的无多余约束几何不变体系,也为多跨静定梁结构。
图3-13 多跨静定梁示例1(a)屋架檩条体系示意图(b)计算简图(c)层次图图3-14 多跨静定梁示例2(a) 公路桥示意图(b) 计算简图(c)层次图一、几何组成特点这里以图3-13(b)及图3-14(b)所示多跨静定梁为例,说明其几何组成的特点。
多跨静定梁从几何组成上来看,组成整个结构的各单跨梁可分为基本部分和附属部分两大类。
基本部分是指本身能独立维持平衡的部分,而需要依靠其他部分的支承才能保持平衡的部分称为附属部分。
因此,多跨静定梁从几何组成上来看见,是先固定基本部分,再固定附属部分。
如图3-13(b)中多跨静定梁,梁段ABC 由三根不平行也不交于一点的三根链杆固定于基础,它不依赖于其他部分就能独立维持自身的几何不变性;梁段DEF 虽然只有两根链杆与基础相连,但在竖向荷载作用下自身也能维持平衡。
因此,梁段ABC 、梁段DEF 均为基本部分。
而梁段CD 支承于前述两个基本部分上,它必须依赖于梁段ABC 、梁段DEF 才能保持几何不变,所以是附属部分。
为了更清楚地表明多跨静定梁中各梁段之间的支承关系,常把基本部分画在附属部分的下方,附属部分画在基本部分的上方,如图3-13(c)所示,称为层次图。
第三节静定结构的受力分析、剪力图与弯矩图静定结构包括静定桁架、静定梁、多跨静定梁、静定刚架、三铰刚架、三铰拱等。
一、多跨静定梁多跨静定梁是由若干根梁用铰相连,并与基础用若干个支座连接而成的静定结构。
例如图5-41中所示的多跨静定梁,AB部分(在竖向荷载作用下)不依赖于其他部分的存在就能独立维持其自身的平衡,故称为基本部分;BC部分则必须依赖于基本部分才能维持其自身的平衡,故称为附属部分。
受力分析时要从中间铰链处断开,首先分析比较简单的附属部分,然后分别按单跨静定梁处理,如图5-41~图5-44所示。
图5-41图5-42图5-43图5-44二、静定刚架静定平面刚架的常见形式有悬臂刚架、简支刚架、外伸刚架,它们是由单片刚接杆件与基础直接相连,各有三个支座反力。
弯矩M画在受拉一侧,剪力V、轴力N要标明+、-号。
实际上,如果观察者站在刚架内侧,把正弯矩画在刚架内侧,把负弯矩画在刚架外侧,那么与弯矩画在受拉一侧是完全一致的。
如图5-45、图5-46所示。
校核:利用刚结点C的平衡。
图5-45图5-46三、三铰刚架三铰刚架由两片刚接杆件与基础之间通过三个铰两两铰接而成,有4个支座反力(图5-47);三铰刚架的一个重要受力特性是在竖向荷载的作用下会产生水平反力(即推力)。
多跨(或多层)静定刚架则与多跨静定梁类似,其各部分可以分为基本部分[如图5-48(a)中的ACD部分]和附属部分[如图5-48 (a)中的BC部分]。
图5-47图5-58如图5-49(a)所示的三铰刚架。
可先取整体研究平衡:图5-49再取AC平衡:最后取BC,平衡:,令V(x)=,得:四、三铰拱三铰拱是一种静定的拱式结构,它由两片曲杆与基础间通过三个铰两两铰接而成,与三铰刚架的组成方式类似,都属于推力结构。
拱结构与梁结构的区别,不仅在于外形不同,更重要的还在于在竖向荷载作用下是否产生水平推力。
为避免产生水平推力,有时在三铰拱的两个拱脚间设置拉杆来消除所承受的推力,这就是所谓的带拉杆的三铰拱。
静定多跨梁中基本部分,附属部分的划分静定多跨梁是指有两个及以上跨度的梁,它们之间没有铰接或摩擦支承,梁在整个结构系统中处于完全固定状态,不受外力的作用。
在设计和分析这种结构时,我们需要将其分为基本部分和附属部分。
基本部分是指梁的主体部分,通常由梁的上、下翼缘和腹板组成。
这些部分的作用是承受荷载并将其传递到支承上。
设计时需要考虑梁的强度和刚度,以确保基本部分足够强大以承受荷载。
附属部分是指连接梁和支承的构件,包括支座、锚固件、悬挂杆等。
这些部分的作用是将梁固定在正确的位置,并将荷载传递到支承和地基上。
在设计时,需要考虑这些部分的刚度和强度,以确保它们能够承受梁的荷载并防止不必要的振动和变形。
在实际应用中,基本部分和附属部分应该被作为一个整体考虑。
设计时要考虑这些部分的相互作用,以确保整个结构的稳定性和安全性。
同时,要根据实际情况选择合适的材料和构件,以最大程度地满足设计要求。
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