第5讲 静定梁的受力分析
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第五章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—2c所示,我们称它为关系图或层叠图。
从受力分析来看,当荷载作用于基本部分时,只有该基本部分受力,而与其相连的附属部分不受力;当荷载作用于附属部分时,则不仅该附属部分受力,且通过铰接部分将力传至 与其相关的基本部分上去。
因此,计算多跨静定梁时,必须先从附属部分计算,再计算基本部分,按组成顺序的逆过程进行。
例如图13—1c ,应先从附属梁BC 计算,再依次考虑(1)作层叠图如图13-3b 所示,AC 梁为基本部分,CE 梁是通过铰C 和D 支座链杆连接在AC梁上,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。
第1节 静定平面桁架一、桁架的内力计算方法1、结点法取结点为隔离体,建立平衡方程求解的方法,每个结点最多只能含有两个未知力。
该法最适用于计算简单桁架。
根据结点法,可以得出一些结点平衡的特殊情况,能使计算简化:(1)两杆交于一点,若结点无荷载,则两杆的内力都为零(图2-2-1a )。
(2)三杆交于一点,其中两杆共线,若结点无荷载,则第三杆是零杆,而共线的两杆内力大小相等,且性质相同(同为拉力或压力)(图2-2-1b)。
(3)四杆交于一点,其中两两共线,若结点无荷载,则在同一直线上的两杆内力大小相等,且性质相同(图2-2-1c )。
推论,若将其中一杆换成力F P ,则与F P 在同一直线上的杆的内力大小为F P ,性质与F P 相同(图2-2-1d )。
F N3F N3=0F N1=F N2=0F N3=F N4(a)(b)(c)F N4(d)F N3=F PF PN1F F N2F N1F N2F N1F N2F N1F N2F N3F N3F N1=F N2,F N1=F N2,F N1=F N2,图2-2-1(4)对称结构在正对称荷载作用下,对称轴处的“K ”型结点若无外荷载作用,则斜杆为零杆。
例如图2-2-2所示对称轴处与A 点相连的斜杆1、2都是零杆。
1A2F PF PAF PF PBF PF PBA(b)(a)X =0图2-2-2 图2-2-3(5)对称结构在反对称荷载作用下,对称轴处正对称的未知力为零。
如图2-2-3a 中AB 杆为零杆,因为若将结构从对称轴处截断,则AB 杆的力是一组正对称的未知力,根据上述结论可得。
(6)对称结构在反对称荷载作用下,对称轴处的竖杆为零杆。
如图2-2-4a 中AB 杆和B 支座的反力均为零。
其中的道理可以这样理解:将图a 结构取左右两个半结构分析,对中间的杆AB 和支座B 的力,若左半部分为正,则根据反对称,右半部分必定为相同大小的负值,将半结构叠加还原回原结构后正负号叠加,结果即为零。