如图模3-2所示结构,由丁字梁与直梁铰接而成,自重不计。已知:P1=2kN,q=0.5kN/m,M=5kN·m,l=2m。试求支座C及固定端A的反力。L L L-|||-A-|||-ā M-|||-L-|||-C xí B-|||-30° L-|||-30°-|||-D
如图模3-2所示结构,由丁字梁与直梁铰接而成,自重不计。已知:P1=2kN,q=0.5kN/m,M=5kN·m,l=2m。试求支座C及固定端A的反力。

题目解答
答案


解析
考查要点:本题主要考查静力学中多跨静定梁的受力分析与平衡方程的应用,涉及分布载荷、力的分解及固定端反力的计算。
解题核心思路:
- 局部分析法:优先研究杆BC的局部平衡,利用力矩方程快速求解支座C的反力$F_C$。
- 整体分析法:将整体结构作为研究对象,通过平衡方程联立求解固定端A的反力$F_{Ax}$、$F_{Ay}$和$M_A$。
破题关键点:
- 正确选取研究对象:局部(杆BC)和整体(丁字梁+直梁)的结合使用。
- 力的分解与投影:将斜向载荷$P_1$分解为水平和垂直分量,注意角度30°的三角函数应用。
- 分布载荷的处理:将均布载荷$q$转化为集中力,作用点位于梁段中点。
第(1)步:求支座C的反力$F_C$
研究杆BC的受力
- 杆BC受支座C的反力$F_C$、均布载荷$q$和可能的其他约束力。
- 以B点为矩心,列力矩平衡方程:
$\sum M_B(F) = F_C \cos 30^\circ \cdot L - qL \cdot \frac{L}{2} = 0$ - 解得:
$F_C = \frac{\sqrt{3}}{3} qL = \frac{\sqrt{3}}{3} \, \text{kN}$
第(2)步:求固定端A的反力$F_{Ax}$、$F_{Ay}$和$M_A$
整体受力分析
-
整体受支座C的反力$F_C$、载荷$P_1$、均布载荷$q$和固定端反力$F_{Ax}$、$F_{Ay}$、$M_A$。
-
水平方向平衡:
$\sum F_x = -F_C \sin 30^\circ - P_1 \cos 30^\circ + F_{Ax} = 0$
解得:
$F_{Ax} = F_C \sin 30^\circ + P_1 \cos 30^\circ = \frac{7}{6}\sqrt{3} \, \text{kN}$ -
竖直方向平衡:
$\sum F_y = F_C \cos 30^\circ - q \cdot 2L - P_1 \sin 30^\circ + F_{Ay} = 0$
解得:
$F_{Ay} = q \cdot 2L + P_1 \sin 30^\circ - F_C \cos 30^\circ = 2.5 \, \text{kN}$ -
力矩平衡(以A为矩心):
$\sum M_A(F) = M + P_1 \cos 30^\circ \cdot 2L - q \cdot 2L \cdot L - F_C \cos 30^\circ \cdot 2L + F_C \sin 30^\circ \cdot L = 0$
代入数据得:
$M_A = \left( 3 + \frac{13}{3}\sqrt{3} \right) \, \text{kN·m}$