(1)静定结构反力、内力求解的基本方法是截面法:
1)用截面分开,取一部分为隔离体。
2)对隔离体进行受力分析,画出受力图。
3)根据受力图列平衡方程,求出未知力。
画隔离体受力图时,需注意所有约束都切断,以相应的约束力代替,即约束力要符合约束性质;所有受到的力要画全,包括内力、支座反力和荷载;已知力按实际方向画,未知力应按正方向假设,结果为代数值,其值的正负即为未知力的符号。
平衡方程三种基本形式:ΣX=0;ΣY=0;ΣM=0。
在平衡方程的建立和计算方面,要注意尽量避免解联立方程,最好使一个平衡方程只包含一个未知量,以方便计算,减少错误。
(2)静定单跨梁在工程中有着广泛的应用,常见的有简支梁、悬臂梁两种基本形式,以及伸臂梁(外伸梁)可以视为两种基本形式组合而成,如图6.1.1a、b、c所示。
图 6.1.1
(3)平面结构杆件截面内力及符号规定,如图6.1.2所示。
1)轴力N,以拉为正。
2)剪力V,以绕杆端顺时针为正。
3)弯矩M,以下侧受拉为正(工程中的习惯,仅适用于梁)。
(4)作弯矩图和剪力图,如图6.1.3所示。
1)区段叠加法作弯矩图。确定区段两端弯矩后,叠加区段间相应简支梁的弯矩图。步骤是:
a)求控制截面的弯矩,即确定相应的控制点标距。
b)无荷载段:将控制点标距之间连接直线。
c)有荷载段:将控制点标距之间连接虚线,以虚线为基线叠加相应简支梁在荷载作用下的弯矩图。(www.daowen.com)
所得实线即为所求弯矩图,如图6.1.3b所示。
图 6.1.2
注意,叠加是指各截面弯矩值(弯矩坐标)的叠加,而不是弯矩图形的简单拼合。
2)滚小球作剪力图(口诀)。
力推小球同向走,力尽小球平行走,
反推小球回到零,上正下负剪力图。
图 6.1.3
以图6.1.3为例说明上述做法。
弯矩图(可以不求反力),如图6.1.3a、b所示,两端外伸部分为悬臂梁,求出支座处弯矩MB、MD,虚线连接标距MB、MD,在此基线上叠加简支梁相应荷载的弯矩图,本例为中点叠加Pl/4=10kN·m。所得实线即为最后弯矩图。
具体如图6.1.3b所示(单位kN·m):控制点为MA=0、MB=4、MD=ME=6;AB间为悬臂梁均布荷载弯矩图;DE间连接直线;BD间有荷载,连接虚线;在BD段中点,求出中点值为5,叠加简支梁受中点集中力的中点值Pl/4=10,得中点C的值为5(下侧受拉),连接B、C;C、D的竖标。则实线即为所求弯矩图。
剪力图,如图6.1.3a、c所示,(首先应求解反力,当所有外力均已知后)从左向右,只计竖向力,由杆端开始,按力大小滚动一段距离,然后平行滚动;遇到均布荷载则斜方向滚,均布荷载两端的差值即此段荷载的合力。其轨迹即为剪力图。最后一定回到零,这也是校核剪力图正确的标志。如果遇到集中力矩和中间铰均无影响。
如图6.1.3c所示,作剪力图(单位kN)具体的步骤:从左向右,连续画出的标距:从A(剪力等于零)开始遇到均布荷载则按均布荷载的合力确定两端的差值q×2=4得到C点标距为-4,连斜直线;力尽平行走,遇到YB,按力的方向,以力的值为长度从-4开始画标距7.6,得-4+7.6=3.6,力尽平行画,遇到C点集中力(竖向8),向下画到3.6-8=-4.4,力尽平行画,遇到YD=4.4向上画4.4到0,力尽应平行画,最后图形回到零(E点),得到剪力图正确。
(5)两种基本形式的简单荷载作用下的弯矩图和剪力图如图6.1.4所示。
图 6.1.4
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