结构力学:少求反力,快速绘制图示结构弯矩图的方法
温度出现变化,这会对建筑、桥梁之类结构造成影响,不过好多人并不清楚,在这样的状况下,静定结构的反应究竟是怎样的 。
温度改变下的静定结构
由没有多余约束的几何不变体系所构成的,被称作静定结构,当温度呈现出均匀变化的状况时,材料的膨胀或者收缩是处于自由状态的,鉴于不存在多余的约束用以阻止这种变形,所以结构内部不会产生附加的力 。
所以呢;改变温度仅会致使呈静定状态的结构出现位移;比如说;有一根钢梁;它在两端是简支的状态;于夏季的时候受热进而伸长;在其跨度的方向会存有微小的增长;不过梁的内部不会因为这样就产生额外的应力‘这属于静定结构具备的一个基本的力学特性 。
内力与位移的基本概念
作用于结构内部各部分之间的互为作用力这般的力被称作内力,结构上点的位置出现的移动就叫做位移,在静定结构里,由荷载引发的内力以及位移是同时存在着的,然而因不同缘由所产生的效应得要分开来开展分析。
导致内力产生位移的荷载作用乃是一种独特因素,与温度变化这种独立的要素并不关联。温度变化、支座移动等诸多因素之于静定结构,在引发位移的时段里,并不会致使自内力生成,这样的状况需要明晰。荷载作用与温度变化所呈现的这种特质区分,对于结构分析的进程来讲,有着极为关键的意义 。
超静定结构的对比
和静定结构不一样,超静定结构有着多余约束,,这些多余约束会对结构的自由变形加以限制,当温度出现变化时,材料的膨胀或者收缩受到阻碍,进而在结构内部产生额外的力 。
拿一个例子来说,有一个混凝土梁,它的两端是固定着的,当温度出现升高的情况时,它没办法自由自在地进行伸长,在混凝土的内部就会生成很大的压应力,而这种压应力有可能致使出现开裂的状况。所以,对于超静定结构而言,在温度发生变化的时候,它不但会产生内力,而且还会产生位移。
工程中的实际考量
在实际开展的工程里面,是一定要去考虑温度致使的这种影响的。针对静定结构而言,像某些设置为简支形式的桥梁或者屋架这类,在进行设计的期间,是需要去计算因为热胀冷缩而产生的位移量数值的,并且要在支座的地方设置滑板或伸缩缝装置,以此来让其能够自由地进行变形,进而避免结构遭受损坏。
要是遗漏了这一要点,像伸缩缝遭堵塞的情况,桥梁的伸缩便受到制约,原本静定的体系有可能转化成超静定状态,进而引发巨大的温度应力,对结构安全构成威胁。这属于桥梁养护里需定期检查的项目 。
结构受力分析的核心方法
平衡方程是分析结构受力的基础,对于静定结构而言,仅依靠静力平衡条件便能够求出所有的支座反力与截面内力,不管是荷载作用的情况,还是计算温度引发的位移,平衡方程都是其出发点 。
求解之际,一般先是选取整体跟部分结构当作隔离体,分别列出力的平衡式子以及力矩的平衡式子。对这些式子进行求解,便可获取未知的约束反力,以此给进一步的内力计算奠定基础 。
内力图的绘制与应用
用来直观展示结构受力情况的工具是内力图,它涵盖弯矩图,剪切应力表征的剪力图,以及轴向力影响下的轴力图。对于单跨静定梁,像简支梁、悬臂梁这类,在常见荷载施加状况下,其内力表现出的图形具备标准形态,从事工程有关工作的人员必须牢牢记住 。
在绘制内力图之际,常常会采用分段叠加的方法,首先要去求出像支座、集中力作用点这类控制截面的内力数值,接着把二者紧紧相邻的控制截面连接成为基线,在这一基础之上叠加对应段当作简支梁承受荷载之时的内力图,最终能够得到完整的图形,这相比于逐点计算而言效率更高 。
你觉得于实际工程当中,除开设置伸缩缝之外,还有哪些常常会用到的措施去切实有效地应对静定结构由于温度产生变化而出现的位移,进而保障其长久的安全呢?欢迎在评论区域之中分享你的看法,要是感觉本文具备帮助作用,同样也请点赞予以支持。
2026-01-18
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