题目
静定多跨梁的载荷及几何尺寸如图所示,不计自重。求支座A、C的约束力。20kN/m-|||-40kN·m-|||-A-|||-A C-|||-B-|||-A 30°-|||-3 6
静定多跨梁的载荷及几何尺寸如图所示,不计自重。求支座A、C的约束力。
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查静定多跨梁的受力分析与约束力计算,需综合运用静力学平衡方程和力系简化的方法。
解题核心思路:
- 分阶段选取研究对象:先分析附属部分(如单根梁),再分析整体结构。
- 平衡方程的建立与求解:通过力的平衡($\sum F_x=0$, $\sum F_y=0$)和力矩平衡($\sum M=0$)联立方程。
- 关键点:正确识别各梁上的载荷分布、支座反力方向,以及力偶的平衡特性。
步骤1:分析杆B的受力(附属部分)
研究对象:杆B(假设为BC段)
- 已知条件:均布载荷 $20\ \text{kN/m}$,力偶 $40\ \text{kN·m}$,支座C的反力 $F_C$ 与杆B的反力 $F_B$。
- 平衡方程:
- 力矩平衡(取B点为矩心):
$F_C \cos 30^\circ \cdot 6 - \frac{1}{2} \cdot 20 \cdot 2 \cdot 6 = 0$
解得:$F_C = 40\sqrt{3}\ \text{kN}$。
- 力矩平衡(取B点为矩心):
步骤2:分析整体结构
研究对象:整体结构(含支座A、C)
- 已知条件:均布载荷 $20\ \text{kN/m}$,力偶 $40\ \text{kN·m}$,支座C的反力 $F_C$。
- 平衡方程:
- 水平方向力平衡:
$F_{Ax} - F_C \sin 30^\circ = 0 \quad \Rightarrow \quad F_{Ax} = 20\sqrt{3}\ \text{kN}$ - 竖直方向力平衡:
$F_{Ay} + F_C \cos 30^\circ - 20 \cdot 6 = 0 \quad \Rightarrow \quad F_{Ay} = 60\ \text{kN}$ - 力矩平衡(取C点为矩心):
$M_A - F_{Ax} \cdot (3+6) - \frac{1}{2} \cdot 20 \cdot 6^2 + 40 = 0 \quad \Rightarrow \quad M_A = 220\ \text{kN·m}$
- 水平方向力平衡: