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1、第2章 平面體系的幾何組成分析2.3 習(xí)題解答 基本題習(xí)題2-1 試對(duì)圖示體系進(jìn)行幾何組成分析。123456習(xí)題2-1圖 習(xí)題2-1解答圖解:為了便于分析,對(duì)圖中的鏈桿和剛片進(jìn)行編號(hào),分析過程見習(xí)題2-1解答圖。地基為剛片I,它與剛片之間用不交于一點(diǎn)的鏈桿1、2、3相連,組成幾何不變部分,看作一個(gè)新剛片。此剛片與剛片又由不交于一點(diǎn)的鏈桿4、5、6相連,又組成幾何不變體。所以,體系是幾何不變得,且無多余約束。習(xí)題2-2 試對(duì)圖示體系進(jìn)行幾何組成分析。解:從圖2-15(b)可知,桿件CD和鏈桿3及鉸D構(gòu)成二元體,可以去掉;取桿件CB為剛片,基礎(chǔ)作為剛片,根據(jù)規(guī)則一,兩剛片是通過桿AB、鏈桿1、2組
2、成幾何不變體。所以,整個(gè)體系為幾何不變體系,且無多余約束。DCBA321習(xí)題2-2圖 習(xí)題2-2解答圖習(xí)題2-3 試對(duì)圖示體系進(jìn)行幾何組成分析。DCBA321習(xí)題2-3圖 習(xí)題2-3解答圖解:桿AB由固定支撐與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)形成一體,此外,桿AB又用鏈桿1再與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié),故鏈桿1為多余約束;將此部分取為剛片,桿CD取為剛片,則兩剛片用個(gè)BC、鏈桿2、鏈桿3三根不平行也不交于一點(diǎn)相連,組成幾何不變體。所以,體系是具有一個(gè)多余約束的幾何不變體系。習(xí)題3-4 試作出多跨靜定梁的M圖。ABDCEF1m4m20kN/m2m1m2m40kN3003m1m1m40kN30kN習(xí)題3-4圖ABDCEF20kN/m40
3、kN30040kN30kN40kN40kN40kN25.98kN25.98kN25.98kN25.98kN21.67kN76.67kN0120kN25.98kNABDCEF120404043.3480.01(b)(a) 習(xí)題3-4解答圖(a)層次圖;(b) M圖(kN·m)解:首先作出層次圖,并求出相關(guān)的支座反力及約束力如圖(a)所示。彎矩圖及剪力圖如圖(b)、(c)所示。 習(xí)題3-8 試作圖示剛架的M、Q、N圖。2m3m2mC20kN4m40kN/mBADEF20kN(b)C20kN/m2m2m20kN2m2mDABE40kN.m(a)60kN.m60kN.m6m4m4m(c)ED
4、ABCC4m4m1.5m6m20kN/mBADE(d)2mC4m2mBADE(f)6kN/m6kN/m20kN1m2m2m(e)E)2mACBED2m習(xí)題3-8圖C10(a)DABE120808040C (b)DABE4020C (c)ABE40(a)M圖(kN·m);(b) Q圖(kN);(c) N圖(kN)習(xí)題3-8(a)解答圖解:(a)此結(jié)構(gòu)為懸臂剛架,可不必求出支座反力,從懸臂端開始,一次作出內(nèi)力圖如圖所示。(b)此結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)支剛架,先求出支座反力:HA=160kN(),VA=25.71 kN (),VB=65.71 kN (),內(nèi)力圖如圖所示。習(xí)題3-8(b)解答圖(a)M圖
5、(kN·m);(b) Q圖(kN);(c) N圖(kN)C25.71BADEF65.71(c)C25.71BADEF16065.7145.71(b)C320BADEF320268.55131.4280(a)習(xí)題4-4 求圖示拋物線三鉸拱支反力,并作內(nèi)力圖。已知拱軸線方程為。解:對(duì)于集中力偶矩荷載可以視為兩個(gè)大小相等方向相反的豎向荷載,因此其反力和內(nèi)力計(jì)算仍使用計(jì)算公式。1、 反力計(jì)算由公式計(jì)算豎向反力為計(jì)算相應(yīng)簡(jiǎn)支梁截面C的彎矩,由公式計(jì)算水平推力2、 內(nèi)力計(jì)算沿x軸將拱分成8等分,每隔2m取一截面,共計(jì)算9個(gè)截面內(nèi)力,計(jì)算結(jié)果見表4-1?,F(xiàn)以截面3的內(nèi)力計(jì)算為例說明內(nèi)力的計(jì)算方法。
6、取x3=6m,可由拱軸方程計(jì)算計(jì)算內(nèi)力:習(xí)題6-3 求圖示梁C點(diǎn)的豎向位移和A截面的轉(zhuǎn)角。設(shè)EI=常數(shù)。習(xí)題6-3圖(b) (a) PABCll/2qABCll/2x21ABCABC1x1x2x1(a) (b) 習(xí)題6-3解答圖 解:(a) 1)求C點(diǎn)的豎向位移:在C點(diǎn)加一豎向單位荷載作為虛擬狀態(tài),并設(shè)各段x坐標(biāo)如習(xí)題6-3解答圖(a)所示。則桿的內(nèi)力方程為AB段:; BC段:由實(shí)際荷載引起的內(nèi)力方程為AB段:, BC段:則2)求A截面的轉(zhuǎn)角:在A端加一單位力偶作為虛擬狀態(tài),并設(shè)x坐標(biāo)如習(xí)題6-3解答圖(b)所示。則桿的內(nèi)力方程為:AB段:;BC段:則(b) 1)求C點(diǎn)的豎向位移:在C點(diǎn)加一豎
7、向單位荷載作為虛擬狀態(tài),并設(shè)各段x坐標(biāo)如習(xí)題6-3解答圖(a)所示。則桿的內(nèi)力方程為:AB段:;BC段:由實(shí)際荷載引起的內(nèi)力方程為AB段:,BC段:代入公式(64)得:2)求A截面的轉(zhuǎn)角在A端加一單位力偶作為虛擬狀態(tài),并設(shè)x坐標(biāo)如習(xí)題6-2解答圖(b)所示。則桿的內(nèi)力方程為AB段:;BC段:所以習(xí)題6-8 用圖乘法求圖示梁C點(diǎn)的豎向位移及B截面的轉(zhuǎn)角。EI=常數(shù)。習(xí)題6-8圖P=20kNAB(a) C4m2mq=10kN/mAB(b) 3m20kN/m3m30kNmC1ABC2040ABC2ABC1圖圖MP圖1(a)(b)(c)習(xí)題6-8(a)解答圖(a) MP圖;(b) 圖;(c) 圖解:(a)荷載作用下及單位荷載作用下的彎矩圖如習(xí)題6-8(a)解答圖(a)、(b)、(c)所示,則 習(xí)題6-10 用圖乘法求圖示剛架C點(diǎn)的豎向位移。EI=常數(shù)。 41(b) 87(a) (a) MP圖;(b) 圖習(xí)題6-10 解答圖AB習(xí)題6-10 圖4m1kN/m1kNmC4m解:荷載作用下及單位荷載作用下的彎矩圖如習(xí)題6-10 解答圖(a)、(b)所示,則習(xí)題6-17解答圖 1(b)(a)1ll1 (a)圖; (b)圖習(xí)題6-17 圖示剛架,各桿外
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