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结构力学第四章 静定结构的影响线

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《结构力学》4_龙驭球_第4章_影响线(1)

《结构力学》4_龙驭球_第4章_影响线(1)

FP=1
FP=1
FR
Y 1 3/4 1/2
FR=1 l/4 FP=1 1/4 X
FR=3/4 l/2 FR=1/2
FP=1
----反力FR的影响线 •影响线定义 单位移动荷载作用下某固定位置 （支座或截面）某量值（支反力、 内力等）随荷载位置移动而变化 的规律，一般用图形表示。
3l/4
FP=1 FP=1
FN BC B Ⅰ C
FP=1
A
FRA B C D
FP=1
E F
FRG
FNbc h FRG 4d 0 MC M FNbc h M C FNbc C h
FP =1 在C点右边，取截面 Ⅰ－Ⅰ左部为隔离体
G
FRG
FNbc h FRA 2d 0 MC MC FNbc h M C FNbc h
如果桁架改为上承，即FP =1 沿上弦移动，有些杆的影响 线局部与下承时不同。
FRG
1 6
1 3
1 下承
⑴ I.L FN dD FP = 1 在结点 d 时， FNdD 1
FP = 1 在其他结点时， FNdD 0 ⑵ I.L FN cC 作截面Ⅱ－Ⅱ，利用相应 梁结间BC（b c）的剪力列式：
FRG
Fx 0 FybC FRG
2 3
I.L FNCD
FP = 1 在 C 点右边，取截面 Ⅰ－Ⅰ左部为隔离体
1
Fx 0 FybC FRA
0 FybC FQBC
1 6
I.L FybC
1
I.L FNbC ： FNbC
lbC FybC l ybC
a
b Ⅱ c FP=1 FNcC

机动法作静定结构内力影响线依据

机动法作静定结构内力影响线依据

机动法作静定结构内力影响线依据机动法是结构力学中的一种常用方法，它通过对静定结构进行虚位移，得到结构内力的影响线。

影响线可以用来计算结构内力，分析结构的稳定性和安全性。

本文将以机动法作静定结构内力影响线为标题，详细介绍该方法的原理和应用。

一、机动法的原理机动法是一种基于虚位移原理的力学分析方法。

它假设结构处于静定平衡状态，通过施加虚位移，得到结构的内力分布情况。

具体的步骤如下：1. 建立坐标系：首先，需要建立合适的坐标系来描述结构的几何形状和受力情况。

2. 施加虚位移：在结构的每个节点处施加虚位移，可以是平移、转动或两者的组合。

虚位移是一个无限小的位移，它满足结构的约束条件。

3. 建立平衡方程：根据结构处于静定平衡状态，可以建立各个节点的平衡方程，包括力平衡和力矩平衡方程。

4. 求解内力影响线：通过解平衡方程，得到结构内力与虚位移之间的关系，即内力影响线。

内力影响线描述了不同位置处的虚位移对内力的影响程度。

5. 计算内力：利用内力影响线，可以计算出结构在不同位置处的内力大小和方向。

二、机动法的应用机动法作为一种常用的静力学方法，广泛应用于结构力学的研究和工程实践中。

具体应用包括以下几个方面：1. 内力分析：机动法可以用来计算结构在各个位置处的内力大小和方向。

通过分析内力的分布情况，可以评估结构的稳定性和安全性。

例如，在桥梁设计中，通过计算桥梁各个位置处的内力，可以确定桥梁的强度和刚度要求。

2. 结构优化：机动法可以用来评估不同结构方案的性能，从而进行结构优化设计。

通过分析不同虚位移对内力的影响，可以找到最优的结构形状和尺寸。

例如，在建筑设计中，可以通过机动法来评估不同楼板厚度对结构内力的影响，从而确定最经济的楼板厚度。

3. 结构安全评估：机动法可以用来评估结构的安全性。

通过分析内力的分布情况，可以确定结构是否存在超过设计强度的部分。

例如，在地震工程中，可以通过机动法来评估结构在地震荷载下的内力分布情况，从而确定结构的安全性。

结构力学-机动法作静定梁的影响线

结构力学-机动法作静定梁的影响线

C
C1 VC
第19讲 机动法作静定梁的影响线
例：利用机动法作
下图所示梁上B 截 面的弯矩、B 左右
剪力影响线。
第19讲 机动法作静定梁的影响线
VB左
例：利用机动法作
下图所示梁上B 截 面的弯矩、B 左右
剪力影响线。
VB左
VB右 VB右
练习：习题10-1
静定结构在拆除相应的 ‘一个约束’后，具有一 个自由度，结构变为机构； 拆除相应约束后，仍未静 定的部分无虚位移。
第19讲 机动法作静定梁的影响线
Structural Mechanics
结构力学
机动法作静定梁的影响线
第19讲 机动法作静定梁的影响线
一、问题引入
以下用静力法简支梁的反力影响线的步骤 P=1
（1）反力取向上为正。
过程麻烦！！！ x
x
（2）选择坐标如图：
P=1
l
M B 0 M A 0
A
RA
B
第19讲 机动法作静定梁的影响线
１、优点： 1）不用计算竖标就能画出影响线的轮廓 2）用静力法所做出的影响线形状也可用机动 法快速校核。
２、理论依据：以虚位移原理为理论基础
第19讲 机动法作静定梁的影响线 约束反力影响线
第19讲 机动法作静定梁的影响线
机动法绘制约束反力影 响线原理
刚体体系的虚功原理
教学方法：一去一加，去掉与量值相应的约束, 带以正向的 约束力，课件配以动画演示
第19讲 机动法作静定梁的影响线
机动法步骤（P267）
1）一去一加：去掉与量值相应的约束, 带以正向的约束力 约束反力影响量——去支承链杆，并代以正向的约束力Z。
剪力影响量——去掉限制发生错动的约束，将刚结点改 为滑动端，并代以一对正向的约束力Z。

《结构力学》第四章 静定结构的位移计算 (3)

《结构力学》第四章 静定结构的位移计算 (3)
A M k M P ds
B EI
2
R 1
cos
( FP R
sin
)
Rd
0
EI
d
FPR3
2EI
FPk 1
A
B Bx 2 By 2
B kP
B
A M k M P ds B EI
2
(1)
(FPR sin
)
Rd
0
EI
R
O
FP R2 （
）
EI
（1）梁与刚架
三、结构的外力虚功
作用在结构上的外力可能是单个的集中力、力 偶、均布力，也可能是一个复杂的力系，为了 书写方便，通常将外力系的总虚功记为：
W = Fk × km
其中，Fk为作功的力或力系，称为广义力; km为广义力作功的位移，称为广义位移。 下面讨论几种常见广义力的虚功。
1) 集中力的虚功
Pk
k
M
4EIk
GAl 2
kP
若截面为矩形，则：A bh, I bh3 /12,k 6 l 1, 2
h / l 1 , 10
h/l 1 , 15
则：
Q kP
( h)2
Q
M kP
l
kP 25% kMP
对于粗短杆来说，剪 切变形产生的位移不可忽
Q
kP 1%
1
m
ds
第i根杆件静力状态上的力在位移状态的位移上所 作的虚功：
Vi
s FNk
mds
s FQk mds
s Mk
1
m
ds
整个杆件结构各个截面上的内力在位移状态的位 移上的所作的总虚功：
N
N
N

结构力学第四章 静定结构的影响线

结构力学第四章 静定结构的影响线
327243用机动法作静定梁的影响线二采用机动法作影响线的概念和步骤拟求支座b反力frb的影响线撤去b支杆代以未知量z体系成为一个自由度的机构加虚位移写出虚功方程dp向下为正dz与未知量z方向一致为正fp1移动时dp随x的位置变化dz不变ablfp1abcxabzfp1xdpdz0ppfzzzzpxxzzp1337243用机动法作静定梁的影响线二采用机动法作影响线的概念和步骤1函数x函数x确定影响线各竖距的数值将虚位移dp图除以dz或在虚位移图中设dz1即可从形状和数值上确定z的影响线ablfp1abcxabzdz1fp1xdpdzxxzzpzp表示z的影响线表示荷载作用点的竖向位移虚位移关系图347243用机动法作静定梁的影响线二采用机动法作影响线的概念和步骤机动法作静定内力或支座反力的影响线的步骤如下1撤去与z相应的约束代之以未知力z2使体系沿z正方向发生位移作出荷载作用点的竖向位移图dp图由此确定影响线的轮廓
第四章 静定结构的影响线
Last Edit: 2009.8.8
本章主要内容：
1 影响线的概念；
2 用静力法作静定梁的影响线;
3 用机动法作静定梁的影响线; 4 影响线的应用; 5 简支梁的包络图和绝对最大弯矩。 课后作业
2/72
4-1 影响线的概念
3/72
4-1 影响线的概念
一、移动荷载对结构的作用 固定荷载：荷载的位置是固定的
5/72
4-1 影响线的概念
二、解决移动荷载作用问题的途径 采用叠加原理(无论有几个FP)
A B
进一步采用单位力
—— 一个方向保持不变的单位荷载 FP＝l在结构上移动时，对结构中某一 量值(反力，内力等)所产生的影响。
FP1 A
FA
FP2 B
x

郑州大学远程 结构力学 练习及答案 本科 闭卷

郑州大学远程 结构力学 练习及答案 本科 闭卷
3.1对图示体系进行几何组成分析。
3.2对图示体系进行几何组成分析。
3.1（a）依次去掉二元体A，B，C，D剩下右图所示的并排简支梁，故原体系为无多余约束的几何不变体系。
3.1（b）先去除基础，刚片Ⅰ有两个多余约束，刚片Ⅱ有四个多余约束，ⅠⅡ用一个铰一根链杆，故原体系为有6个多余约束的几何不变系。
2.9桁架计算的结点法所选分离体包含几个结点（A）
A单个B最少两个C最多两个D任意个
2.10桁架计算的截面法所选分离体包含几个结点（B）
A单个B最少两个C最多两个D任意个
2.11图示结构有多少根零杆（C）
A5根B6根C7根D8根
2.12图示结构有多少根零杆（D）
A5根B6根C7根D8根
2.13图示结构有多少根零杆（A）
C有两个自由度D可减少一个自由度
2.9图示体系是（D）
A瞬变体系B有一个自由度和一个多余约束的可变体系
C无多余约束的几何不变体系D有两个多余约束的几何不变体系
2.10图示体系是（B）
A瞬变体系B有一个自由度和一个多余约束的可变体系
C无多余约束的几何不变体系D有两个多余约束的几何不变体系
2.11下列那个体系中的1点不是二元体（C）
A静定结构B超静定结构C常变体系D瞬变体系
2.6图示体系属于（C）
A无多余约束的几何不变体系B有多余约束的几何不变体系
C有多余约束的几何可变体系D瞬变体系
2.7不能作为建筑结构使用的是（D）
A无多余约束的几何不变体系B有多余约束的几何不变体系
C几何不变体系D几何可变体系
2.8一根链杆（D）
A可减少两个自由度B有一个自由度
3.2试绘制下列刚架的内力图。
3.3试绘制下列刚架的弯矩图。

结构力学4-4联合法作影响线

结构力学4-4联合法作影响线
对于需要考虑动力荷载效应的 情况，还需要在静力荷载影响 线的基础上，叠加动力荷载引 起的附加效应。
刚架结构影响线绘制
分析刚架结构特点
刚架结构通常由多个刚架单元组成，具有较大的刚度和稳定性。在绘制影响线时，需要考 虑结构的整体性和各刚架单元之间的相互作用。
确定影响线的控制点和分区
对于刚架结构，需要确定影响线的控制点和分区。控制点通常包括荷载作用点、支座点和 刚架节点等。分区则是根据结构的受力特点和变形情况，将结构划分为若干个区域，每个 区域内的量值变化规律相对独立。
02
联合法作影响线基本原理
联合法概述
联合法是一种通过结合静力法和机动法来求解结构 影响线的方法。
它充分利用了静力法和机动法的优点，同时避免了 各自的缺点，使得影响线的求解更加准确和高效。
联合法适用于各种复杂的结构形式，包括超静定结 构、动力结构等。
影响线绘制方法
静力法
通过计算结构在单位荷载作用下的内力或位移，得 到影响线的形状和大小。
严格遵守实验室规章制度和操作规程，确保实验安全顺利进行；
如遇设备故障或异常情况，应立即停止实验并报告指导教师处理 。
05
数据处理与结果分析
数据采集和处理方法
80%
数据采集
通过实验或数值模拟获取结构在 不同荷载作用下的响应数据，包 括位移、应力、应变等。
100%
数据处理
对采集到的数据进行整理、筛选 和归纳，提取出与结构力学4-4 联合法相关的关键信息。
机动法
通过假设结构发生微小的刚体位移，利用虚功原理 求解影响线。
联合法
结合静力法和机动法，先利用静力法确定影响线的 形状和大小，再利用机动法进行修正和调整。
联合法作影响线步骤

结构力学课件 第四章 影响线

结构力学课件 第四章 影响线
FP C
ab F l
MC的变化规律
• 分析：
A
a
D
B b
1. 该图线的含义：每一纵坐标值都是MC的值；不同点的纵坐标值代表FP移
动到不同位置时MC的大小。（举例说明） 2. 每一点的MC与FP均成正比，其比例系数称为MC的影响系数，用 M C 表
示，即 M C
MC 。 若将该影响系数的变化规律用图线来表示，则该图线 F
d 3
5d 12
MD影响线
1 6
5d 6
FQD影响线
2 3
5 6
1 3
x
FP=1
F
d d
1 3 2 3 1 3
d
d
d
FQF影响线
1 2
1 3
1 3
1 2
1 6
1 3
FQF左影响线
2 3
5 6
1 3
FQF右影响线
x
FP=1
2d 3
E
d d d d d
1
FQE影响线
2d 3
ME影响线
§4-4 静力法作桁架的影响线
就称为MC的影响线。
二、 影响线
F P=1
A
a
C
ab ab F ll
b
B
M 的影响线 M 的变化规律 C C • 定义：在单位移动荷载FP=1作用下，表示结构上某量值Z的变化规律的图线， 称为Z的影响线。 • 说明：1. Z可以是反力、弯矩、剪力、轴力 2. 求Z的影响线，就是求在单位移动荷载FP=1作用下Z的大小。 3. 在Z的影响线中，横坐标表示的是FP=1的作用位置； 纵坐标表示 的是影响系数 Z 的大小。 （比较：弯矩图、弯矩影响线） • 计算方法：1.静力法 2.机动法（虚功原理）

用静力法绘制静定梁的影响线

用静力法绘制静定梁的影响线
l2/l
1 BD F
al2/l
弯矩MC的影响线
3）绘制剪力FSD、弯矩MD的影响线。当F＝1作用于截面 D以左时，取截面D右边为研究对象，求得影响线方程
为
FSD 0（－l1≤x＜l+l2－d）
M D 0（－l1≤x≤l+l2－d）
当F＝1作用于截面D以右时，仍取截面D右边为研究对象，
求得影响线方程为
结构力学
用静力法绘制静定梁的影响线
静力法是以单位移动荷载F＝１的作用 位置x为变量，利用静力平衡条件列出某量 值与x之间的关系，即影响线方程，然后由 影响线方程绘出该量值的影响线。
一、反力的影响线
取A点为坐标原点，以x表示F＝1的作用位置［图 9.3(a)］，设反力向上为正。由平衡方程∑MB＝０， 得 FAy的影响线方程
FSD 1（l+l2－d＜x≤l+l2）
M D (x l l2 d)（l+l2－d≤x≤l+l2）
由上绘出FSD和MD的影响线分别如图9.5(f)、(g)所示
1
1
(f)
E
A
E
A
(g)
BD BD
FSD的影响线
F
F
M
的影响线
D
图9.5 d
四、影响线与内力图的区别
x
F=1
B
A
CD
a
b
F
A
B
CD
l
l
x（－l1≤x≤l+l2）
FBy xl（－l1≤x≤l+l2）
外伸梁的反力FAy、和FBy的影响线，分别如图所示
1+l1/l F
1
E
A
C

结构力学-第4章影响线

结构力学-第4章影响线
简要介绍某大桥的工程背景，包括桥梁类型、跨度、设计荷载等。
影响线和包络图在该桥设计中的应用
详细阐述影响线和包络图在该桥设计中的应用过程，包括影响线和包络图的绘制、最不利位置的确定、最大内力的计 算等。
设计结果分析与评价
对该桥的设计结果进行分析和评价，包括结构安全性、经济性等方面的评估。同时，可以与其他设计方 案进行对比分析，以进一步验证影响线和包络图在工程设计中的有效性和优越性。
通过绘制建筑结构的包络图，可以找到结构在地震作用下的最大变形和位移，为结构的刚 度设计和稳定性分析提供依据。
影响线和包络图在建筑结构优化设计中的作用
利用影响线和包络图，可以对建筑结构进行优化设计，如调整结构布置、改变构件截面等 ，以提高结构的抗震性能和经济效益。
工程案例分析：某大桥设计过程剖析
工程背景介绍
结构优化设计
根据影响线的形状和分布，对结 构进行优化设计，以改善结构的 受力性能。
80%
工程实例分析
结合具体工程实例，利用影响线 理论进行结构分析和设计，验证 理论的正确性和实用性。
03
超静定结构影响线绘制与应用
超静定梁影响线绘制实例
实例一
实例三
一次超静定梁的影响线绘制。通过选取 基本体系和基本未知量，利用力法方程 求解多余未知力，并绘制影响线。
影响线用于确定桥梁结构在移动荷载作用下的最不利位置
通过绘制桥梁结构的影响线，可以确定移动荷载在桥梁上的最不利位置，从而进行结构分析和设 计。
包络图用于确定桥梁结构的最大内力
通过绘制桥梁结构的包络图，可以找到桥梁在移动荷载作用下的最大内力，为桥梁的强度设计和 稳定性分析提供依据。
影响线和包络图在桥梁优化设计中的作用
影响线在结构优化中的应用

结构力学笔记

结构力学笔记

结构力学一、结构的几何构造分析1、凡是自由度大于0的体系都是几何可变体系。

2、刚片规则一：一个刚片与一点，用不共线的两根连杆相连接，则组成几何不变无多余约束的体系。

3、刚片规则二：两个刚片用一个铰和一根连杆相连接且三铰不共线，则几何不变且无多余连接。

4、三钢片规则三：三刚片用三个铰，不在同一直线上，则几何不变且无多余连接。

5、平面自由度的计算：k j n m w ---=233注意复铰和复刚片的计算。

二、静定结构的受力分析1、受力正负号的规定：轴力拉为正，压为负；剪力：相邻点顺时针为正，逆时针为负；弯矩：下部受拉为正，上部受拉为负。

2、关于积分关系：qx dx dN -=；qy dx dQ -=；Q dx dM =;qy dxMd -=22 关于曲杆的积分关系：qs R Q ds dN -=；qr R N ds dQ --=；Q dsdM=; 3、三铰拱的合理轴线：（拱无弯矩状态的轴线称为合理轴线）。

)(42x l x lfy -=填土作用下为一悬链线；均匀水压力的合理轴线为圆弧曲线。

三、静定结构的影响线1、影响线定义：单位移动荷载作用下内力（或支座反力）变化规律的图形称为内力（或支座反力）影响线。

2、常用影响线：11影响线影响线11影响线影响线3、关于桁架的影响线，需要专门的看书解决。

4、如果移动荷载是单个集中荷载，则最不利位置，一定在影响线数据最大处。

若有多个集中荷载，则有一个集中荷载处在影响线距离最大处。

b r p a r 21+≤；br a r r 21≥+ 也可以通过tga*R 来计算，看是否变号。

四、结构位移计算1、支座位移计算公式：KkkcR ∑-+∆*12、广义力和广义荷载就是一对相反的力。

3、温度作用：h t h t h t 12210+=；12/t t t -=；⎰∑⎰∑+=∆Mds ht Nds t /0αα （其中：N 为单位荷载作用下的轴力；M 为单位荷载作用下的弯矩）。

结构力学专题四(机动法做影响线)

结构力学专题四(机动法做影响线)

A
x
FP=1
k
B
c
l
a
b
小结：
用机动法做影响线的最大优点是能直接给出影响线 的形状，从中看出影响线的特征点（零点、折点）， 对一些只要求形状而不要求纵距数值的影响线来说 （包括超静定结构），机动法有许多优点。
机动法的步骤： １、去掉约束，代之以反力或内力； ２、沿所求量值的正方向做单位虚位移图；该图即为
第四章 影响线
§4-6 机动法做影响线
目的：不经计算直接得到影响线的形状（包括超静定结 构），可用来对静力法的结果进行校核。
理论基础：虚功原理
单位虚位移法
方法特点：把做影响线的静力计算问题转化为作位移图 的几何问题。
一、单跨梁影响线 １、反力（YB）影响线 2、内力（MK）影响线 3、内力（FQK）影响线
三、联合法 例3 ：作图示连续梁C支座反力影响线和B支座弯矩影响线。
x FP =1
A
B
C
D
小结：
1）撤除与x1相应的约束，使原结构成为n-1次超静定结构。
2）使体系产生沿x1的正方向产生位移，作结构在x1=1作 用下的挠度图，该图即为δP1(x)图。x1影响线形状与δP1(x)图形 相同，只是正负号相反。
一、静力法
例1：作图示梁B支座反力影响线。
x F＝1
A
B
EI
L
x1
x2 2 L3
(3L
x)
x
F＝1
x1
1
x1影响线
二、机动法
例2 ：作YC、MA、Mk、FQk、MC、FQC左、FQC右影响线。
A
FP=1
B
Ck D
E
１、用机动法可以迅速得到影响线大致形状； ２、连续梁影响线形状是曲线；

结构力学：第4章 静定结构影响线1

结构力学：第4章 静定结构影响线1

③作MD影响线 在DE梁段的基本梁ABCD上竖标为零，在 DE梁上悬臂梁影响线绘制，在铰E处影响线发生拐折，同时注
意到F点影响线竖标为零，由此绘出MD影响线如图。
点击左键，一步步播放。结束播放请点“后退”。
重新播放请点 重新播放
4、 结点荷载作用下梁的影响线
实际结构的移动荷载有时并不是直接作用在主梁上， 而是如下图所示作用在次梁上，再通过横梁将荷载 传递到主梁上，这就是间接荷载。
作截面Ⅰ-Ⅰ，分别由左部和右部隔离体的力矩平
衡方程 M5 0 得
FNa
3Fy11 Fy3
FP 1位于结点4以左 FP 1位于结点6以右
并注意到结点4、6间的影响线为线性变化，得
同样作截面Ⅰ-Ⅰ，分别由左部和右部隔离体的力
平衡方程 Fy 0 得
FNb
Fy11 Fy3
FP 1位于结点4以左 FP 1位于结点6以右
移动荷载作用于上或下弦时，影响线是有差异的
作截面Ⅱ-Ⅱ，分别由左部和右部隔离体取 Fy 0
FNc
2Fy11
2Fy3
FP 1位于结点6以左 FP 1位于结点8以右
同理，可作出移动荷载作用于下弦时的各内力
影响线。将会发现当移动荷载作用于上或下弦
时，FNa 、FNc 的影响线不变，但 FNb 的影响线略有 变化。
求右图中 M C 的影 响线
先将与 M C相应的联系撤除，即在C截面处插入一 个铰，并以一对大小等于M C 的力矩取代原有联系 中的作用力。如下图所示
然后使结构顺着 M C的 正方向发生一虚位移
列虚功方程为
1P MC ( ) 0
1P MC ( ) 0
MC
P
为 M C相应的广义位移

朱慈勉结构力学 静定结构的影响线

朱慈勉结构力学 静定结构的影响线
1 l1 l
l1 l
A x FP 1
C
a
b
BF D d
l1
FRA
l
1 FRA影响线
l2
FRB
FRB影响线 1
l2
l 1 l2
l
1
b
l1
l
l
l2
a
l
l
1
FQC的影响线
例 作FRA、FRB、FQC、FQD 的影响线。
解：⑶ 作剪力FQD的影响线： 当FP=1在D截面以左时， 取D截面右边为隔离体：
⑵当FP=1 在C截面以右移动时， 取C截面以左部分为隔离体。
A
C MC
FRA
a
高教M社 C 0, MC FRA a
x FP 1
A
C
a
b
FRA
l
FRB影响线
B x
FRB
1
1
FRA影响线
b
a
ab
l
MC影响线
§4-2 静力法作影响线 单跨静定梁的影响线特点: •反力影响线是一条直线； •剪力影响线是两条平行线；
q
(b)平行移动均布荷载
高教社
3）可任意分布均布荷载
图12-1-2
高教社
移动荷载下结构分析的概念
结构在某一确定的恒载或静力荷载作 用下，内力图是唯一确定的。但在移 动荷载作用下，结构的内力图会随着 荷载位置的变化而变化，准确说，每 个截面的内力都在变化。
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在移动荷载作用下的结构内力分析，要 考虑任意指定截面上的最大或最小内力 值，用以做截面设计或验算；还要考虑 结构所有截面中的最大或最小内力及它 们所在的截面，用以确定结构设计中的 最危险控制截面。

结构力学章节习题及参考答案

结构力学章节习题及参考答案

第1章绪论（无习题）第2章平面体系的机动分析习题解答习题是非判断题(1) 若平面体系的实际自由度为零，则该体系一定为几何不变体系。

( )(2) 若平面体系的计算自由度W=0，则该体系一定为无多余约束的几何不变体系。

( )(3) 若平面体系的计算自由度W＜0，则该体系为有多余约束的几何不变体系。

( )(4) 由三个铰两两相连的三刚片组成几何不变体系且无多余约束。

( )(5) 习题(5) 图所示体系去掉二元体CEF后，剩余部分为简支刚架，所以原体系为无多余约束的几何不变体系。

( )习题 (5)图(6) 习题(6)(a)图所示体系去掉二元体ABC后，成为习题(6) (b)图，故原体系是几何可变体系。

( )(7) 习题(6)(a)图所示体系去掉二元体EDF后，成为习题(6) (c)图，故原体系是几何可变体系。

( )(a)(b)(c)习题 (6)图习题填空(1) 习题(1)图所示体系为_________体系。

习题(1)图(2) 习题(2)图所示体系为__________体系。

习题 2-2(2)图(3) 习题(3)图所示4个体系的多余约束数目分别为_______、________、__________、__________。

习题 (3)图(4) 习题(4)图所示体系的多余约束个数为___________。

习题 (4)图(5) 习题(5)图所示体系的多余约束个数为___________。

习题 (5)图(6) 习题(6)图所示体系为_________体系，有_________个多余约束。

习题 (6)图(7) 习题(7)图所示体系为_________体系，有_________个多余约束。

习题 (7)图习题对习题图所示各体系进行几何组成分析。

(a)(b)(c)(d)(e)(f)(h)(g)(i)(j)(k)(l)习题图第3章 静定梁与静定刚架习题解答习题 是非判断题(1) 在使用内力图特征绘制某受弯杆段的弯矩图时，必须先求出该杆段两端的端弯矩。

影响线求法-结构力学

影响线求法-结构力学
FAy
P=1 K l/2
MA影响线
FAy影响线
FQK影响线
MK影响线
x
l 1 1 l/2
练习:作FBy , MA , MK , FQK
x
P=1
kB ix
Mi , FQi 影响线
A
解: Fy 0 FBy 1
MA
l/4 l/4 l/4 l/4
MA 0 M A FByl / 2 x l / 2 x
F
B
主梁
15 d 5 d 16 8
l=4d
3d 4
RB MD.I.L
＋
结点荷载下影响线作法 1、以虚线画出直接荷载 作用下有关量值的影响线。 2、以实线连接相邻结点 处的竖标，即得结点荷载作 用下该量值的影响线。
dx
d－
1/4
3d 4
x FP=11/2
x＋
d
D
FQCE. I.L M C .I.L
x
内力图
1）横坐标x：影响线图中，x是移动荷载的位置； 内力图中，x是梁截面位置。
2）纵坐标y：影响线图中，y是当FP=1在该位置 时影响系数的值；内力图中，y是梁该截面的 内力值。
3）荷载位置：求影响线时，FP=1是移动荷载； 内力图中，荷载位置固定。
l
b
l
a
l
FQC影响线
l
在FQC影响线图中，竖标
E
由平衡条件可得:
A
x FP=1 C
F B
FBy=x/l [－l1，l+l2 ]
l1 FAy
a
b
l
FBy l2
当FP=1在EC上时：
FQC=－FBy=－x/l [－l1，a）

第四章 影响线

第四章 影响线
6
§5-1
移动荷载和影响线的概念
二. 内力影响线
简支梁AB如图a所示，当单个竖向荷载 现讨论B处支座反力的变化规律。 在梁上移动时， FP 1
M
A
0
FRB l FP x 0
(0 x l ) (0 x l )
x FRB FP l
令
FRB 影响线
F RB
x l
（影响系数）
FRA
FRB
在结点荷载作用下，主梁在C、E两点之间没有外力，因此CE 一段各截面的剪力都相等，通常称为节间剪力，以 FQCE 表示。
返回
§5-4 静力法作桁架的影响线
桁架中任一杆的轴力影响线在相邻结点之间为一直线。
平面桁架只承受结点荷载，单位移动荷载 FP=1通过纵梁﹑横梁（横梁放置在结点上）系 统传给桁架结点，如同前面讨论的简支梁受结 点荷载的情况一样。因此，桁架任一杆的轴力 影响线在两结点之间是一直线。 求桁架杆件轴力的影响线时，把单位移动荷 载FP=1依次作用在各结点上，用结点法或截面 法求出杆件的轴力即可。
（4）FNK 影响线
当 FP 1 在截面K 左方时 (0 x a) ， 取K右边为隔离体
FQK
A
FNK
FRAy
FNK
B
F
0 FRB sin
n
FP
A
B
FNK
FQK
FRB
x sin l 当 FP 1 在截面K 右方时 (a x l ) ， 取K左边为隔离体
F
B
L MC FRB b 0
l 当 FP 1 作用在CB段时 (a x l )
A C
R FQC
R MC FRA a 0

结构力学专题二(多跨静定梁影响线)

结构力学专题二(多跨静定梁影响线)

附属部分｛ 同单跨梁 ０
FＰ＝１ 作用在附属部分 FＰ＝１ 作用在基本部分
基本部分｛
同单跨梁 直线
FＰ＝１ 作用在基本部分 FＰ＝１ 作用在附属部分
第四章 影响线
§4-4 间接荷载作用下影响线
特点:单位移动荷载通过附属部分传递到基本结构上
例1：求做MK、FQK影响线。
荷载→板→次梁→主梁
次梁
FP=1
2
3
45
4m
1
3m 3m 3m 3m 3m 3m 3m 3m
第四章 影响线
§4-7* 刚架影响线
例：（一班预习） 求做图示刚架FQC , ME , FNE , MD , FQD影响线。
1
C
AD E
B
l/4 l/4 l/2
作业： 4—7、 4—8
A
B KC
D
a
b
L
板
主梁
E
A
E
B KC
D
例1：求做MK、FQK影响线。
FP=1
归纳：
A
1. 做所求量值 在直接荷载作用下 影响线(虚线)；
2. 将所有相邻 两个结点影响线的竖 标用直线相联,即得 到间接荷载作用下影 响线。
E
B KC
D
a
b
L
ab/l
MB
MC
MD
Mk影响线(m)
b/l
FQB
a/l
FQC FQD
第四章 影响线
§4-3 多跨静定梁影响线
特点: ①基本部分上除承受本部分荷载外,尚有附属部分传递
过来的荷载 ②附属部分仅承受本部分传递过来的荷载
例：求做MAB
CG
D
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(1) 移动荷载对结构产生的动力作用
(吊车：启闭力、刹车力，车轮在轨道接头处的冲击力) ——结构的动力计算
(2) 由于移动荷载位置变化引起结构各处量值(反力、内力、位移)的 变化。
需要研究静定结构在移动荷载作用下，其反力和内力的变化规律
求出这些量值在荷载移动过程中最大值(最大量值) 找到产生最大量值的荷载位置(最不利的荷载位置)
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4-2 用静力法作静定梁的影响线
a xl
x A
FRA
FP=1 K
B
FRB
a
a
a
l
b
K截面剪力影响线
1cosa
－
a cos a l
b cos a l
+
1cosa
x l FNKA FRA sin a sin a l lx FQKA FRA cos a cos a l lx M KA FRA a a l 0 xa x FNKB FRB sin a sin a l x FQKB FRB cos a cos a l x M KB FRB b b l
FRA 0 x
3.跨内截面弯矩影响线 考察跨内C截面弯矩影响线
FP=1
FRB
xa xa
FRB×b b
M C FRB b M C FRA a
C
l1
故C左侧可取FRB×b 的影响线
l2
A
l
B
a
b
故C右侧可取 FRA×a 的影响线 FRA影响线
1 l1 l
1
+ －
l2 l
FRA×a
b/l
+ －
FQC影响线
在CB 段内，FQC的影响线与FRA的影 响线相同。因此可先画出FRA的影响 线，保留其CB段，点C的竖距可求得 为b/l FP=1位于AC 0 x a
MCA
a/l
1
1
+ FRB影响线
FQC FRB
翻转FRB影响线，保留AC段
1
+ FRA影响线
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4-2 用静力法作静定梁的影响线 一、简支梁的影响线
2. 当FP=1在基本部分移 动时 FRB、Mk、FQBA、FQm的 影响线同前面伸臂梁 此时，附属部分不产生 反力、内力 故 FQn、 MD的影响线为 零直线 (纵坐标为零)
lx FRC 2.4 FRC 8.4 FRC 0.4 FRC FRB 1.4 FRC FRA l 6 6 M k FRA 2.4 0.96FRC FQBA FRA 0.4FRC FQm FRC 可知:基本部分的反力和内力仍为x的一次函数 (直线变化)
A x l
B
FA
FB
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4-1 影响线的概念 三、影响线的概念
表示单位移动荷载作用下内力变化规律的图形称为内力影响线，影响 线是研究移动荷载作用的基本工具
FP=1 A x l
FB影响线
+
B
1 x x FB l l
FB
1 l x l x FA l l
FA
FP=1无量纲，
4-2 用静力法作静定梁的影响线
9/72
4-2 用静力法作静定梁的影响线 一、简支梁的影响线
1. 反力影响线(参见4-1) 2. 剪力影响线 作 截面C 的剪力影响线 FP=1位于CB a x l
A FRA FQC C
FP=1 A x l a
1
C
B
FRA
FRB b
FQC FRA
14/72
4-2 用静力法作静定梁的影响线
a xl
x A
FRA
取AK 部分研究
FNkA MkA FQkA
FP=1 K
B
FRB
a
a
a
a FRA
a
l
b
K截面轴力影响线
a sin a l +
1sina
－
1sina
b sin a l
x l sin a l lx FQKA FRA cos a cos a l lx M KA FRA a a l 0 xa x FNKB FRB sin a sin a l x FQKB FRB cos a cos a l x M KB FRB b b l FNKA FRA sin a
移动荷载：荷载的位置是变化的
(行驶的车辆、桥上走动的人群、工业厂房中吊车梁上行驶 的吊车) 静定结构在固定荷载作用下，其反力和内力都有确定的值 静走结构在移动荷载作用下，其反力和内力随着荷载位置的 改变而变化 (是移动荷载位置坐标的函数)
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4-1 影响线的概念
一、移动荷载对结构的作用 由此产生两个问题:
注意：影响线与内力图有着本质的区别 简支梁弯矩影响线与集中荷载作用下简支梁的弯矩图外形上相似，但这 仅仅是一种巧合
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4-2 用静力法作静定梁的影响线 一、简支梁的影响线
弯矩影响线 弯矩图
FRA
FP=1 A x l a b
b a
C
B
FRB
1. 荷载为单位荷载，且无 1. 荷载是实际荷载 量纲
FP 1 位于D左侧
的有值，
当FP位于极左侧，MD= －1×d =－d 当FP位于D点，MD=0
d l1
MD的影响线
－
d
FP 1 位于D右侧
ME的影响线
MD 0 ME 0
ME的影响线
－
FP 1 位于E左侧
e
FP 1 位于E右侧
ME有值 类似D 的情况，
当FP位于极右侧，MD=－1×e= －e
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4-1 影响线的概念
二、解决移动荷载作用问题的途径 采用叠加原理(无论有几个FP)
A B
进一步采用单位力
—— 一个方向保持不变的单位荷载 FP＝l在结构上移动时，对结构中某一 量值(反力，内力等)所产生的影响。
FP1 A
FA
FP2 B
x
a l FP=1
FB 然后用叠加原理求得所有荷载总
的影响量值
FRB
5. 正纵标画在基线上侧， 5. 画在受拉一侧，不标正 并标正负 负 6. 纵标量纲为[长度] 6. 纵标量纲为[力][长度]
FPa'b' l
弯矩图
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4-2 用静力法作静定梁的影响线 【例4-1】试用静力法作图示静定梁的反力和截面 K的内力的影响线 lx x 1.反力影响线 FRA FRB FP=1 l l B
2. 荷载是移动的 2. 荷载是固定的 3. 所求影响线的截面位置 3. 所求弯矩的截面位置是 是指定的 变化的 4. 纵标表示FP=1移到 此点时， 在另一指定截 面处产生的弯矩值 4. 纵标表示实际荷载在某 固定位置上时，在纵标所 在截面处产生的弯矩
FRA
ab l
+
FP A
MC影响线
B
l a' b'
a xl
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4-2 用静力法作静定梁的影响线 二、双伸臂梁的影响线
FRA 0 x
FP=1
FRB
1. 反力影响线
A 点为坐标原点，x 方向向右为正
l2
l1
l1 l
A
l
B
FRB FRA
－
l2 l
FRA影响线
1
1 x x l l 1 l x l x l l
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4-2 用静力法作静定梁的影响线
1. 分析几何构造，确定基本部分和附属部分
FP=1
x
FP=1 l
基本部分: ABC 附属部分: CDE
E
A k 2.4m A k 2.4m 3.6 3.6
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4-2 用静力法作静定梁的影响线 【例4-2】试用静力法作图示多跨静定梁中以下反力或内力的影响线:
FRB M k FQBA FQm M n M D
A k 2.4m 3.6
B m 0.8 1.6
C n 1.6 2.4m
D
E
1.6
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4-2 用静力法作静定梁的影响线
1. 分析几何构造，确定基本部分和附属部分
FB的影响线还可以求各种荷载作用下的支座 反力FB
y1
y2
FB y1FP1 y2 FP 2
B
FP1 A x a l
FP2
当单位集中荷载FP=1沿结构移动时，表示结 构某量Z变化规律的曲线，称为Z的影响线。 影响线上任一点横坐标 y 表示荷载作用此点 时Z的影响系数。
FB
FA
Z FP Z
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FP=1
x
FP=1 l
基本部分: ABC 附属部分: CDE
E
A k 2.4m A k 2.4m 3.6 3.6
B m 0.8 1.6 B
C n 1.6
FRC
D
2.4m FP=1
1.6
D
E
n
m
C F'RC 0.8 1.6
1.6
2.4m
1.6
3. 当FP=1在附属部分移动时 所求各量值(FRB、Mk等)会受到影响
1
+
注意当FP位于A左侧时，x为负值。
FRB影响线
1
+
l1 － l
1
l2 l
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4-2 用静力法作静定梁的影响线 二、双伸臂梁的影响线
FRA 0 x
2.跨内截面剪力影响线 考察跨内C截面剪力影响线
FP=1
FRB
xa xa
FRA影响线