静定结构的受力分析图文.pptx
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1、31 梁的内力计算的回顾第1页/共69页 单跨静定梁的基本形式单跨静定梁的基本形式简支梁简支梁悬臂梁悬臂梁伸臂梁伸臂梁(外伸梁外伸梁)单跨梁的内力分析是多跨梁和刚架受力分析的基础。单跨梁的内力分析是多跨梁和刚架受力分析的基础。第2页/共69页 截面上应力沿杆轴切线方向的合力。以拉力为正,截面上应力沿杆轴切线方向的合力。以拉力为正,画轴力图要注明正负号;画轴力图要注明正负号;1 1、截面的内力分量及其正负号规定、截面的内力分量及其正负号规定轴力轴力:截面上应力沿杆轴法线方向的合力。以绕隔离体截面上应力沿杆轴法线方向的合力。以绕隔离体顺时针转者为正,画剪力图要注明正负号;顺时针转者为正,画剪力图要
2、注明正负号;剪力剪力:截面上应力对截面形心的力矩。在水平杆件中,截面上应力对截面形心的力矩。在水平杆件中,当弯矩使杆件下部受拉时,弯矩为正。弯矩图的纵坐标当弯矩使杆件下部受拉时,弯矩为正。弯矩图的纵坐标画在杆件受拉一侧,不需要注明正负号。画在杆件受拉一侧,不需要注明正负号。弯矩弯矩:FNFNFQFQMM画出正画出正的的FN、FQ第3页/共69页截面法的主要步骤:截面法的主要步骤:截截、离离、解解用假想平面将结构沿所求内力截面切断由平衡条件列平衡方程计算所求内力取截面任一侧部分为隔离体,并进行受力分析aa2aqABCD【举例举例】求求D截面的内力。截面的内力。(1)(1)求支反力求支反力由整体平
3、衡可求出由整体平衡可求出qa1.5qa1.5qa2 2、用截面法求指定截面的内力、用截面法求指定截面的内力第4页/共69页【举例举例】求求D截面的内力。截面的内力。(2)(2)求求D截面内力截面内力aa2aqABCDqa1.5qa1.5qaqa1.5qa取左侧隔离体取左侧隔离体FNDFQDMDqa(下侧受拉下侧受拉)2 2、用截面法求指定截面的内力、用截面法求指定截面的内力第5页/共69页【举例举例】求求D截面的内力。截面的内力。(2)(2)求求D截面内力截面内力aa2aqABCDqa1.5qa1.5qaq取右侧隔离体取右侧隔离体(下侧受拉下侧受拉)a2a1.5qaqaqaFNDFQDMD2
4、2、用截面法求指定截面的内力、用截面法求指定截面的内力第6页/共69页2 2、用截面法求指定截面的内力、用截面法求指定截面的内力【举例举例】求求D截面的内力。截面的内力。(2)(2)求求D截面内力截面内力aa2aqABCDqa1.5qa1.5qa取右侧隔离体取右侧隔离体取左侧隔离体取左侧隔离体结果分析结果分析计算结果相同计算结果相同,因此在实际中选择比较容易计算的隔离,因此在实际中选择比较容易计算的隔离体进行计算。在本例中,选左侧隔离体计算比较简单。体进行计算。在本例中,选左侧隔离体计算比较简单。第7页/共69页由截面法可以得出截面的内力:截面法截面法是根据静力平衡条件求指定截面未知内力的基本
5、方法是根据静力平衡条件求指定截面未知内力的基本方法轴力等于截面一边的所有外力沿杆轴线方向的投影代数和。剪力等于截面一边的所有外力沿与杆轴线垂直方向的投影代数和。弯矩等于截面一边的所有外力对截面形心的力矩代数和。第8页/共69页 F FS S=F FS S(x x)剪力方程M=MM=M(x x)弯矩方程梁的内力梁的内力图图1.剪力和弯矩方程例如,平面曲杆的内力图2.剪力、弯矩和载荷集度的微分关系:3.叠加法画弯矩图第9页/共69页3 3、荷载与内力的关系、荷载与内力的关系 上述四个关系式就是荷载与内力的微分关系。1)、微分关系:第10页/共69页 2)、微分关系的几何含义:微分关系的几何含义:表
6、示:轴力图在某点的切线斜率大小等于该点的轴向荷载集度,符号相反。表示:剪力图在某点的切线斜率大小等于该点的横向荷载集度,符号相反。表示:弯矩图在某点的切线斜率大小等于该截面的剪力。3)、特殊荷载作用段内力图的几何特征:无荷载段:均布荷载段:集中荷载作用点:集中力矩作用点:注意:上述微分关系和几何特征仅适用于直杆。第11页/共69页剪力、弯矩与外力间的关系外外力力无外力段无外力段均布载荷段均布载荷段集中力集中力集中力偶集中力偶q=0q0q0FS 0 x斜直线斜直线增函数xx降函数xC自左向右突变自左向右突变xC无变化无变化斜直线斜直线xM增函数xM降函数曲线xM坟状xM盆状自左向右折角自左向右折
7、角 自左向右突变自左向右突变与m反xM折向与F反向MxM1M2第12页/共69页MAMBM4 4、分段叠加法作弯矩图、分段叠加法作弯矩图(1)(1)简支梁简支梁M图的叠加图的叠加l/2l/2FPMAMBl/2l/2MAMBl/2l/2FPMAMBMM0FPl/4FPl/4M0 注意:注意:弯矩图的叠加,是竖标的叠加,而不弯矩图的叠加,是竖标的叠加,而不是图形的简单拼合,是图形的简单拼合,M0如同如同M、M一样垂直于一样垂直于杆轴,而不是垂直于虚线。杆轴,而不是垂直于虚线。M第13页/共69页lMAMBqlMAMBlqMAMBql2/8MAMBql2/8ql2/8利用叠加法绘制弯矩图,可以少求一
8、些控制截面的弯矩利用叠加法绘制弯矩图,可以少求一些控制截面的弯矩值,可以少求甚至不求支座反力,并为以后图乘法计算值,可以少求甚至不求支座反力,并为以后图乘法计算位移提供了将复杂图形分解为简单图形的方法。位移提供了将复杂图形分解为简单图形的方法。4 4、分段叠加法作弯矩图、分段叠加法作弯矩图(1)(1)简支梁简支梁M图的叠加图的叠加第14页/共69页(2)(2)分段叠加法分段叠加法利用相应简支梁的叠加,作出直杆某一区段的弯矩图。利用相应简支梁的叠加,作出直杆某一区段的弯矩图。ABlqABqFQAMAFQBMBABqMAMBFAyFByFAy=FQAFBy=-FQBMAMB利用分段叠加法作利用分段
9、叠加法作M图图的步骤:的步骤:选择外荷载的不连续点选择外荷载的不连续点为控制截面,求出其为控制截面,求出其M值。值。分段绘制分段绘制M图。图。4 4、分段叠加法作弯矩图、分段叠加法作弯矩图 控制截控制截面间无荷载时,直接将两面间无荷载时,直接将两截面截面M值以直线相连;值以直线相连;有有荷载时,先以虚线相连,荷载时,先以虚线相连,再叠加上该段相应简支梁再叠加上该段相应简支梁在荷载下的在荷载下的M图。图。ql2/8第15页/共69页简支梁在简单荷载作用下的M图lqabFPlabml第16页/共69页qll/2l/2lq【例例】作内力图。作内力图。【解解】(1)(1)求支反求支反ql ql(2)(
10、2)求控制截面求控制截面 M值值ABCD(3)(3)分段作分段作M图图直线段与抛物线相切直线段与抛物线相切(4)(4)作作FQ图图qlqlM图图FQ图图(下拉下拉)第17页/共69页【例例】8kNABCD1m1m1m4m1m1m4kN/m14kNm10kNmEFG18kN6kN14141422451656M图:图:kNm818106FQ图:图:kN第18页/共69页作图示梁的弯矩图和剪力图作图示梁的弯矩图和剪力图第19页/共69页32 静定多跨梁第20页/共69页几何组成特性几何组成特性:各部分可区分为:各部分可区分为基本部分基本部分与与附属部分附属部分。静定多跨梁静定多跨梁由若干根单跨梁用铰
11、联结而成的静定结构。由若干根单跨梁用铰联结而成的静定结构。常应用于工程桥梁和房屋建筑的木檩条中。常应用于工程桥梁和房屋建筑的木檩条中。将各段梁之间的约束解除仍能平衡其上外力的称为将各段梁之间的约束解除仍能平衡其上外力的称为基本部基本部分分,不能独立平衡其上外力的称为,不能独立平衡其上外力的称为附属部分附属部分。ABCDEHFGABEF 组成次序应组成次序应先基本部分,后附属部分,附属部分支承于基本部分。先基本部分,后附属部分,附属部分支承于基本部分。层次图层次图CDG第21页/共69页静定多跨梁静定多跨梁由若干根单跨梁用铰联结而成的静定结构。由若干根单跨梁用铰联结而成的静定结构。常应用于工程桥
12、梁和房屋建筑的木檩条中。常应用于工程桥梁和房屋建筑的木檩条中。ABCDEHFGABEF层次图层次图CDG 当荷载作用于基本部分时,只有基本部分受力当荷载作用于基本部分时,只有基本部分受力而附属部分不受力;而附属部分不受力;受力特性受力特性:而当荷载作用于附而当荷载作用于附属部分上,不仅附属部分上,不仅附属部分受力,而且基本部分也受力。属部分受力,而且基本部分也受力。因此,多跨静定梁的因此,多跨静定梁的计算次序是先计算附属部分,再计算基本部分。计算次序是先计算附属部分,再计算基本部分。第22页/共69页静定多跨梁的计算的一般步骤:静定多跨梁的计算的一般步骤:(1)(1)按照附属部分支承于基本部分
13、的原则,绘出层次图。按照附属部分支承于基本部分的原则,绘出层次图。(2)(2)根据所绘层次图,从最上层的附属部分开始,依次计算根据所绘层次图,从最上层的附属部分开始,依次计算 各梁的反力各梁的反力(包括支座反力和铰结处的约束力包括支座反力和铰结处的约束力)。(3)(3)按照绘制单跨梁内力图的方法,分别作出各根梁的内力按照绘制单跨梁内力图的方法,分别作出各根梁的内力 图,然后将其连在一起,即得多跨梁的内力图。图,然后将其连在一起,即得多跨梁的内力图。第23页/共69页2m2m4m2m2m2m30kN/m20kN60kN20kN/mABCEGDFABCDGF60kN20kN/m208020kN 2
14、0-408030kN/m4080-80406040808060204080第24页/共69页40604080806020ABCDGFM图:图:kNm2m2m4m2m2m2m30kN/m20kN60kN20kN/mABCEGDF第25页/共69页2m2m4m2m2m2m30kN/m20kN60kN20kN/mABCEGDF40604080806020M图:图:kNm404020404080FQ图:图:kN40604080806020M图:图:kNm80808080第26页/共69页20kN/m40kNABCEGDF1m2m2m2m2m2m4m2m1mH80kNm40402040505040204
15、010M图:图:kNm 利用叠加法作弯矩图,可以少求甚至不求支座反力和利用叠加法作弯矩图,可以少求甚至不求支座反力和约束力,但要充分利用弯矩图与荷载、支承及联结间的对约束力,但要充分利用弯矩图与荷载、支承及联结间的对应关系。应关系。第27页/共69页 利用叠加法作弯矩图,可以少求甚至不求支座反力和利用叠加法作弯矩图,可以少求甚至不求支座反力和约束力,但要充分利用弯矩图与荷载、支承及联结间的对约束力,但要充分利用弯矩图与荷载、支承及联结间的对应关系。应关系。aaaaaaq2aqaqaDABCFGEDABCFGEqa2qa2qa2/2qa2/2qa2/2M图图第28页/共69页练习:试作图示多跨静
16、定梁的内力图。练习:试作图示多跨静定梁的内力图。(e)79222Q(kN)2kNABDCGEF4kN/m(b)4M(kN.m)484(d)(a)2kNABDCGEF4m2m2m2m4kN/m2m2m2kNGEF4kN2kNDC2kN4kN2kNAB4kN/m(c)11kN7kN第29页/共69页作业:作业:3-1(e)(h)3-3(b)第30页/共69页33 静定平面桁架第31页/共69页1 1、桁架的特点和组成分类、桁架的特点和组成分类钢筋混凝土屋架钢筋混凝土屋架1.11.1、桁架的工程实例、桁架的工程实例桁架是工程中应用较为广泛的一种结构形式。桁架是工程中应用较为广泛的一种结构形式。第32
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