建筑工程力学9.3 计算多跨静定梁的内力(于英14.12)-文档资料
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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。
超静定多跨梁的计算吴郁斌力法的原理及二次超静定多跨梁的计算思路力法是计算超静定结构的最基本的方法。
采用力法解决超静定结构问题时,不是孤立地研究超静定问题,而是把超静定问题与静定问题联系起来,加以比较,从而把超静定结构问题转化为静定结构问题来加以解决。
在解决超静定多跨梁结构问题时,首先要确定超静定的次数,如下图所示:图一图一所示的静定多跨梁中,经分析得知,结构中的B 、C 两点的约束为多余约束,所以该结构为二次超静定问题。
其次,在确定超静定次数之后,按力学方法对模型进行转化,将超静定结构转变为静定结构。
在图一所示的结构中,我们先假设B 、C 两点无约束,而作用两个集中力C B F F 、,方向按图一所示,这样我们就把一个超静定多跨梁结构转化成简支梁结构,从而把解决超静定多跨梁结构的问题也转化成解决简支梁的问题。
最后,找出结构转化过程中的限制条件,按照条件列出力法方程。
在图一所示的结构中,当我们把超静定多跨梁结构转化成简支梁的过程中,我们必须限制B 、C 两点的竖向位移为0,因为在原来的超静定多跨梁结构中,B 、C 两点有约束。
然后根据限制条件列出力法方程。
假设作用于多跨梁上的载荷在B 、C 两点产生的竖向位移分别为1∆和2∆,作用于B 点的单位竖向力(即当1=B F 时)在B 、C 两点产生的竖向位移分别为1211δδ和,作用于C 点的单位竖向力(即当1=C F 时)在B 、C 两点产生的竖向位移分别为21δ和22δ。
设作用于B 、C 两点的实际作用力大小分别为倍的单位力、21X X 。
我们都知道梁的位移与载荷的大小成正比,所以根据限制条件以及假设条件,可以列出如下方程:⎩⎨⎧=∆-⋅+⋅=∆-⋅+⋅0022221211212111X X X X δδδδ 通过上述方程就可以计算出B 、C 两点的支座反力C B F F 、,然后通过力平衡方程和弯矩平衡方程就可以解出两外两点(A 、D 两点)的支座反力,即⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00y A M F ,⇒()⎩⎨⎧=⋅+⋅-+⋅+⋅=+++0a 0211y L F F L L F L F F F F F D C B D C B A 解之,就可以得到各个支座的反力,进而得到梁上各段的剪力图和弯矩图了。