第四章 影响线
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2)对于给定的移动荷载组,简支梁AB上哪 个截面的弯矩当移动荷载在什么位置时取得最 大值?该问题是简支梁绝对最大弯矩的求解问 题。
此外,还要讨论简支梁和连续梁的内力包 络图的画法等问题。
为求解以上问题,首先要讨论结构影响线的 求解。实际移动荷载是由若干集中力及均布荷 载组成的,而且每个集中力的大小也不同。但 我们首先要讨论的是具有共性的问题,即单个 移动荷载FP=1在结构上移动时结构内力和位移 的变化规律。
可以通过简支梁内力图与影响线的比较讨论加深对影响线概 念的理解。
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§5-2 静力法作简支梁影响线
M C 影响线
弯矩M图
=M 1C 影沿响结线构表移示动单时位,荷截载面PC
的弯矩值的变化情况。影 响线上所有竖标都是表示 截面C的弯矩值。
弯矩图 M 则表示在固定荷载P
=1作用下,梁上各个截面弯矩 的分布情况。弯矩图上的竖标 表示所在截面的弯矩值,不同 截面的竖标表示不同截面的弯 矩值。
当 当
FP FP
1 1
在C点以左时(EC段),可得 在C点以右时(CF段),可得
FQC FQC
FRB FRA l
l
x xl
FP FP
由图可知:只要将相应简支梁的剪力、弯矩影响线向左、 右两边延长,即可得到外伸梁的剪力、弯矩影响线。
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§5-2 静力法作简支梁影响线
(3)作剪力 FQD 的影响线 当 FP 1 在D点以左时,取D的右边为隔离体,得 F QD 0 当 FP 1 在D点以右时,取D的左边为隔离体,得F QD 1
3)当移动荷载FP=1作用在C﹑D截面之间时,根 据叠加原理可得(图c):
d x
x
M K d yC d yD
yC
yD d
yC
x
可见,M
是
K
x的一次函数,也是x的一次函数。
所以,MK影响线(图b)在结点C、D之间是一直线。
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FQK影响线如下图所示:
A
C
B
KD
FQK影响线
作结点荷载下影响线的步骤为: 1)作截面K的某量值Z在直接移动荷载下的影 响线,并确定与各结点对应的竖标。
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§5-1 移动荷载和影响线的概念
一. 移动荷载
荷载的大小 、方向一定,但荷载位置连续变 化的荷载就称为移动荷载。
例如:吊车在吊车梁上运行时,其轮压对吊 车梁而言是移动荷载。又如汽车、火车在桥梁 上行驶时,其轮压对桥梁来说也是移动荷载。
汽车或火车轮压产生的移动荷载的特点是: 一组竖向集中力(可包括均布荷载),各集中 力的大小、方向固定,相互间的位置也固定, 作为整体在结构上移动。
4
FP1 FP2 FP3 FP4 q
a1 a2 a3 a4
b
在移动载荷作用下,结构任意截面的内力(M 、 FQ 、 FN)和位移(△、θ)及支座反力均随移
动荷载在结构上的位置变化而变化。
结构在移动荷载作用下,主要讨论下述问题:
1)对于给定截面C,其位移或内力(例如Mc) 当给定的移动荷载在什么位置时得到最大值?该问 题是求移动荷载的最不利位置问题。
FRA a
0
M
R C
FRAa
a(l l
x)
FP
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§5-2 静力法作简支梁影响线
四. 影响线与内力图的比较
影响线是影响系数与荷载位置间的关系曲线,它与内力 分布图是有区别的。
影响线是描述单位集中荷载在不同位置作用时对结构中 某固定处某量的影响。
内力图是描述在固定荷载作用下,内力沿结构各个截面 的分布。
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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。
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§5-2 静力法作简支梁影响线
五. 外伸梁的影响线 【例5.1 】 作图示外伸梁 FRA 、FRB 、FQC 、FQD 的影响线
则 FNK 影响线为
FRAx FRAy
FNK 影响线
FRB
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§5-3 结点荷载作用下梁的影响线
如图所示结构,荷载直接施加于纵梁,通过纵梁下面的横梁 传到主梁。不论纵梁承受何种荷载,主梁只在A、C、E、F、B 等有横梁处(即结点处)承受集中力,因此主梁承受的是结点 荷载,又称间接荷载。
主梁影响线作图规律:
2)在两结点之间连以直线,就得到结点荷载 作用下的影响线。
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§5-3 结点荷载作用下梁的影响线
【例5.3】 作图示结构 FRA 、 FRB 、 M C、 M D、 FQCE的影响线
FRA
FRB
解: (1) 作 FRA 、FRB 的影响线
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§5-3 结点荷载作用下梁的影响线
(2) 作 M C 、M D 的影响线
Ft 0
FQK FRB cos
x cos
l
当右方FP时
1
(a
在截面K x l) ,
取K左边为隔离体
Ft 0
FQK
FRA
cos
l
l
x cos
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§5-2 静力法作简支梁影响线
则 FQK 影响线为
FRAx
FRAy
FQK 影响线
FRB
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§5-2 静力法作简支梁影响线
(4)FNK 影响线
解:
(1) 作 FRA 、FRB 的影响线
F RA F RB
l
l x
x
(l1 x l l2 )
l
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§5-2 静力法作简支梁影响线
由图可知:只要将相应简支梁的反力影响线向左、右两 边延长,即可得到外伸梁的反力影响线。
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§5-2 静力法作简支梁影响线
(2)作剪力 FQC 的影响线
A FRAy
FP A
FNK FQK
FNK
FQK
当左方FP时(10
在截面K x a) ,
取K右边为隔离体
B
B FRB
Fn 0
FNK FRB sin
x sin
l
当右方FP时
1
(a
在截面K x l) ,
取K左边为隔离体
Fn 0
FNK
FRA
sin
l
l
x sin
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§5-2 静力法作简支梁影响线
在结点荷载作用下,结构任何影响线在相邻两结点 之间为一直线。
先作直接荷载作用下的影响线,用直线连接相邻两
结点的竖距,就得到结点荷载作用下的影响线。
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如图简支梁AB,荷载FP=1在上部纵梁上移动,
纵梁支在横梁上,横梁由主梁支承。求主梁AB
某截面内力Z的影响线。
x
FP=1
A
CK D
B
由下面的证明可以得出结论: 在结点荷载作用下,主梁截面K某内力Z的影响线 在相邻结点之间是一条直线。下面以MK为例加以 证明。
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§5-2 静力法作简支梁影响线
【例5.2 】
FP FRAx
FRAy
作图示斜梁支座
FRB 反力及 M K 、FQK 、FNK 影响线
解: (1)支座反力影响线
Fx 0 FRAx 0
MB 0
FRAy
l
l
x
FP
MA 0
FRB
x l
FP
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§5-2 静力法作简支梁影响线
则 FRAx
FRAx 影响线
MA 0
MK
FRAy a
l
xa l 返回
§5-2 静力法作简支梁影响线
则 M K 影响线为
FRAx
FRAy
M K 影响线
FRB
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§5-2 静力法作简支梁影响线
(3)FQK 影响线
A FRAy
FP A
FNK FQK
FNK
FQK
B
B FRB
当左方FP时(10
在截面K x a) ,
取K右边为隔离体
M C 0 FRG 4d FNbch 0
FNbc
4d h
FRG
2x 3h
FP
单位荷载在C点以右时(2d x 6d) 取截面I—I以左部分为隔离体
M C 0 FRA 2d FNbch 0
FNbc
2d h
FRG
6d 3h
x
FP
FNbc C
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§5-4 静力法作桁架的影响线
则上弦杆轴力 FNbc 的影响线为
内力影响线—表示单位移动荷载作用下内力变 化规律的图形称为。 静定结构的内力或支座反力影响线分析方法: 静力法和机动法。
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§5-1 移动荷载和影响线的概念
关于影响线的几点说明: 影响线上任一点的横坐标x表示单位荷载的位置,纵坐标 (或称竖标)表示当单位荷载作用于此位置时所研究截面某一 反力或内力的数值。 在绘制影响线时,单位荷载是不带量纲的。在利用影响线 研究实际荷载的影响时就比较方便,只需将某反力或内力影 响线的竖标乘以实际荷载的单位就行了。 符号规定。支座反力以向上为正,反之为负;弯矩以使梁 下侧受拉为正,反之为负;一般规定,影响量的正值,画在 横轴(基线)的上侧,负值则画在横轴的下侧,并注明正负号。
FRAy
FRAy 影响线
FRB 影响线
FRB
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§5-2 静力法作简支梁影响线
(2)M K影响线
A FRAy
FP A
FNK FQK
FNK
FQK
B
B FRB
当左方FP时(10
在截面K x a) ,
取K右边为隔离体