超静定的判断
搭建法
搭建法可以从下部往下搭,也可以上部往下搭。
下部往上搭,大地是刚片。有多少多余的约束就超几次静定。
如果从上部往下搭,在上部找一根杆,当做刚片,然后往下搭,看与大地有几次联系,有几次联系就是几次超静定。因为假定了一根杆做为刚片!
拆除法
拆除法,从薄弱的点开始拆,能拆一个联系绝对不能拆两个联系。
拆除法首先要保证与大地联系稳定,至少三个约束,如果只有两个约束,先补上一个约束,在拆除完之后再减去补上的约束。
爸爸背孩子
如图(a)所示,可以将结构分解为1个基础部分(AF段)和3个附属部分(HE段、GH段、FG段),对分解后的结构依次进行计算,进而求出各支座反力。
受力特点:作用在基础部分上的力不传递给附属部分,而作用在附属部分上的力传递给基础部分。因此计算多跨静定梁时应该“先附属后基础”。
计算步骤:
第一步:求各支座支座反力
①求 RE:
如图(b)所示,运用三平衡原则中的原则三:顺时针转动=逆时针转动,即 ∑M=0。对H点取距,因为H点弯矩为0,故REXa=0,得RE=0。
②求 RD:
如图(c)所示,运用三平衡原则中的原则三:顺时针转动=逆时针转动,即∑M=0。对G点取矩,因为G点弯矩为0,已知RE=0,故RDXa=0,得RD=0。
③求 Rc:
如图(d)所示,运用三平衡原则中的原则三:顺时针转动=逆时针转动,即∑M=0。对F点取矩,顺时针转动=PX2a,逆时针转动=RcXa,即Px2a=RcXa,得Rc=2P(向上)。
④求 RB:
如图(e)所示,运用三平衡原则中的原则三:顺时针转动=逆时针转动,即∑M=0。对A点取距,顺时针转动=RBXa+PX4a,逆时针转动=RcX3a,即RBXa+PX4a=RcX3a,已知Rc= 2P, 故RB= 2P (向下)。
⑤求RA:
如图(e)所示,运用三平衡原则中的原则二:竖直方向合力为零,即∑Y=0。已知Rc=2P(向上),RB=2P(向下)。故RA+Rc=RB+P,得RA=P(向上)。
第二步:结论
RA=P, (向上); RB=2P(向下); Rc=2P(向上);RD=0; RE=0.
井盖原理
什么是“井盖”?
在结构中,一根杆件只与两端的铰节点相连,不与大地相连。这个杆件就像“井盖”一样卡在了两个铰节点之间。例如【例题4-2-2】 中的BC段。
【例题4-2-2】求图中A、D、E的支座反力。
如图(a)所示,可以将结构分解为“井盖”(附属部分)、基础部分1和基础部分2。先对井盖进行受力分析,然后再对井盖左右两侧结构的支座进行支座反力计算。
计算步骤:
第一步:如图(b)所示,将BC段均布荷载转化为集中荷载,集中荷载作用在BC杆的中点,大小为qa,方向向下。
第二步:把“井盖”拆分出来,求出B、C两个铰节点的受力。
①求B点受力FB:
运用三平衡原则中的原则三:顺时针转动=逆时针转动,即∑M=0。对C点取距,顺时针转动=FBXa,逆时针转动=qaXa/2,即 FBXa=qaXa/2,故FB=qa/2 (向上)。
②求C点受力Fc:
运用三平衡原则中的原则三:顺时针转动=逆时针转动,即∑M=0。对B点取距,顺时针转动=qaXa/2,逆时针转动=FcXa,即qaXa/2=FcXa,故Fc=qa/2(向上)。
③求反作用力
根据作用力与反作用力原则,“井盖”对左右两侧基础部分的反作用力F'B=FB=qa/2(向下),F'c= Fc=qa/2(向下)。
第三步:求基础部分1的支座反力。把结构中AB段单独拆分出来,计算其支座反力。
①求 XA:
运用三平衡原则中的原则一:水平方向合力为零,即∑X=0。“井盖”左侧结构水平方向没有受力,故XA=0。
②求 RA:
运用三平衡原则中的原则二:竖直方向合力为零,即∑Y=0。“井盖”左侧结构B点受力F'B=qa/2(向下),故RA=qa/2(向上)。
③求 MA:
运用三平衡原则中的原则三:顺时针转动=逆时针转动,即∑M=0。对A点取矩,顺时针转动=F'BXа,逆时针转动=MA,即F'BXa=MA,已知F'B=qa/2,故MA=qa²/2(逆时针)。
第四步:求基础部分2的支座反力。把结构中CE段单独拆分出来,计算其支座反力.
①求 RD
运用三平衡原则中的原则三:顺时针转动=逆时针转动,即∑M=0。对E点取矩,顺时针转动=RDXa,逆时针转动=F'cx2a,已知Fc=qa/2,即RDXa=qa/2x2a,故RD=qa(向上)。
②求 RE:
运用三平衡原则中的原则二:竖直方向合力为零,即∑Y=0。已知F'c=qa/2(向下),RD=qa(向上),故RE+F'c=RD,得RE=qa/2(向下)。
第四步:结论
RA=qa/2 (向上);RD= qa(向上); RE= qa/2 (向下)。
那可真是太有趣了。