的支反力可利用平衡方程直接求出。
以下以三铰刚架来分析刚架支座反力的求法。
三铰刚架的支座反力的求法主要是充分利用平衡条件来进行计算,分析时经常采用先整体后拆开的方法。
三铰刚架一般由两部分组成(如图所示),整体共有四个约束反力:FxA、FyA、FxB 、FyB。整体有三个平衡方程,为了求解还应拆开考虑,取半部分作为研究对象,利用铰结点的弯矩为零,就可以全部求解。
1. 利用两个整体平衡方程求FyA、FyB
2. 利用铰C处弯矩等于零的平衡方程求FxA 取左半部分:
3. 利用整体的第三个平衡方程求FxB
3.3.3 刚架内力图
1. 刚架的内力计算
刚架中的杆件多为梁式杆,杆截面中同时存在弯矩、剪力和轴力。计算的方法与梁完全相同。只需将刚架的每一根杆看作是梁,逐杆用截面法计算控制截面的内力。
计算时应注意: (1)内力的正负号
(2)结点处有不同的杆端截面 (3)正确选取隔离体 (4)结点处平衡
2. 刚架中杆端内力的表示
由于刚架的内力的正负号与梁基本相同。为了明确各截面内力,特别是区别相交于同一结点的不同杆端截面的内力,在内力符号右下角采用两个角标,其中第一个角标表示内力所属截面,第二个角标表示该截面所在杆的另一端。
MAB 表示 AB 杆 A 端截面的弯矩,MBA 则表示 AB 杆端 B 截面的弯矩。 3. 刚架内力图的画法
弯矩图:画在杆件的受拉一侧,不注正、负号。 剪力图:画在杆件的任一侧,但应注明正、负号。 轴力图:画在杆件的任一侧,但应注明正、负号。
剪力的正负号规定:剪力使所在杆件产生顺时针转向为正,反之为负。 轴力的正负号规定:拉力为正、压力为负。 3.3.4 刚架内力图实例分析
例1. 作出图3-8a所示简支刚架的内力图
图3-8a 图3-8b
图3-8c 图3-8d 解:(1)求支反力 以整体为脱离体
ΣMA=0 FyB=75kN(向上) ΣMB=0 FyA=45kN(向上) ΣFx=0 FxA=10kN(向左)
(2)作弯矩图 逐杆分段计算控制截面的弯矩,利用作图规律和叠加法作弯矩图(图3-8b)。
AC杆:MAC=0 MCA=40kN?m (右侧受拉) AC杆上无荷载,弯矩图为直线。 CD杆:MDC=0 MCD=20kN?m (左侧受拉) CD杆上无荷载,弯矩图为直线。 CE杆:MCE=60kN?m(下侧受拉) MEC=0kN?m CE杆上为均布荷载,弯矩图为抛物线。
利用叠加法求出中点截面弯矩 MCE中=30+60=90 kN?m (3)作剪力图
利用截面法和反力直接计算各杆端剪力。
QCD=10kN QCA=10kN QCE=45kN QEC=-75kN QEB=0kN
剪力图一般为直线,求出杆端剪力后直接画出剪力图。AC杆上无荷载,剪力为常数。CE杆上有均布荷载,剪力图为斜线(图3-8c)。 (4)作轴力图
利用平衡条件,求各杆端轴力。
NCA=NAC=-45kN NEB=NBE=-75kN
各杆上均无切向荷载,轴力均为常数(图3-8d)。 (5)校核
图3-9a 图3-9b
结点C各杆端的弯矩、剪力、轴力,满足平衡条件(图3-9a): ΣMC=60-20-40=0 ΣFx=10-10=0 ΣFy=45-45=0
同理,结点E处也满足平衡方程(图3-9b)。 例2.
例3.
例4.
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