005第五章静定结构内力分析
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静定结构的内力分析第一节多跨静定梁、斜梁一、多跨静定梁若干根梁用中间铰连接在一起,并以若干支座与基础相连,或者搁置于其他构件上而组成的静定梁,称为多跨静定梁。
在实际的建筑工程中,多跨静定梁常用来跨越几个相连的跨度。
图13—1a所示为一公路或城市桥梁中,常采用的多跨静定梁结构形式之一,其计算简图如图13—1b所示。
在房屋建筑结构中的木檩条,也是多跨静定梁的结构形式,如图13—2a所示为木檩条的构造图,其计算简图如图13—2b所示。
连接单跨梁的一些中间铰,在钢筋混凝土结构中其主要形式常采用企口结合(图13—1a),而在木结构中常采用斜搭接或并用螺栓连接(图13—2a)。
从几何组成分析可知,图13—1b中AB梁是直接由链杆支座与地基相连,是几何不变的。
且梁AB本身不依赖梁B C和CD就可以独立承受荷载,所以,称为基本部分。
如果仅受竖向荷载作用,CD梁也能独立承受荷载维持平衡,同样可视为基本部分。
短梁BC是依靠基本部分的支承才能承受荷载并保持平衡,所以,称为附属部分。
同样道理在图13—2b 中梁AB,CD和EF均为基本部分,梁BC和梁DE为附属部分。
为了更清楚地表示各部分之间的支承关系,把基本部分画在下层,将附属部分画在上层,分别如图13—1c和图13—跨梁的内力图连在一起,便得到多跨静定梁的内力图。
要依靠AC 梁才能保证其几何不变性,所以CE 梁为附属部分。
(2)计算支座反力从层叠图看出,应先从附属部分CE 开始取隔离体,如图13-3c 所示。
∑=0CM 04680=⨯-⨯D V kN V D 120=(↑) ∑=0DM04280=⨯-⨯C V kN V C 40=(↓)将C V 反向,作用于梁AC 上,计算基本部分∑=0X 0=AH∑=0AM -40×10+V B ×8+10×8×4-64=0 ∑=0BM-40×2-10×8×4-64+V A ×8=0V A =58kN (↑) V B =18kN (↓) 校核:由整体平衡条件得∑Y =—80十120—18十58—10×8=0, 无误。
§3.6静定结构的内力分析和受力特点对静定结构来说,所能建立的独立的平衡方程的数目=方程中所含的未知力的数目。
因此,静定结构的内力完全由平衡条件确定。
为了避免解联立方程组应按一定的顺序截取单元(分离体),尽量使一个方程中只含一个未知量。
1、计算单元的形式及其未知力:1.结点:桁架的结点法、刚架计算中已知Q求N时取结点为单元。
2.杆件:多跨静定梁的计算、刚架计算中已知M求Q时取杆件为单元。
3.杆件体系:桁架的截面法取杆件体系为单元。
单元上的未知力的数目是由所截断的约束的性质决定的。
截断链杆只有未知轴力;在平面结构中,截断梁式杆,未知力有轴力、剪力和弯矩;在铰处截断,有水平和竖向未知力。
2、单元平衡方程的数目:单元平衡方程的数目=单元的自由度数,不一定等于单元上的未知力的数目。
因为单元有n 个自由度,就由n 种独立的运动,如果单元平衡,那么,沿这n 种独立运动方向受力要平衡。
3、计算简化:1、选择恰当的平衡方程,尽量使一个方程中只含一个未知量2、根据结构的内力分布规律来简化计算;①在桁架计算中先找出零杆,常可使简化计算②对称结构在对称荷载作用下,内力和反力也是对称的; 对称结构在反对称荷载作用下,内力和反力也是反对称的;3、分析几何组成,合理地选择截取单元的次序;①主从结构,先算附属部分,后算基本部分;②简单桁架,按去除二元体的次序截取结点;③联合桁架,先用截面法求出连接杆的轴力,再计算其它杆;4、截面弯矩的几种计算方法。
1、静定结构的类型:静定结构几种典型结构:梁、刚架、拱、桁架、组合结构。
还可以从不同的角度加以分类。
1、几种典型结构:梁、刚架、拱、桁架、组合结构。
2、减小截面弯矩的措施链杆只有轴力,无弯矩,截面上正应力均布,充分利用了材料的强度。
弯杆有弯矩,截面上正应力不均布,没有充分利用材料强度。
为达到物尽其用,尽量减小杆件中的弯矩。
减小截面弯矩的几种措施。
①在静定多跨梁中,利用杆端负弯矩可减小跨中正弯矩;②在推力结构中,利用水平推力可减小弯矩峰值;③在桁架中,利用杆件的铰结及荷载的结点传递,使各杆处于无弯矩状态;三铰拱采用合理拱轴线可处于无弯矩状态。