题目
试求图示梁的约束力,并画出剪力图和弯矩图。 M0 B MA-|||-7/77.-|||-2-|||-l-|||-图(a)-|||-q-|||-A A C-|||-B B-|||-2 l
试求图示梁的约束力,并画出剪力图和弯矩图。 
题目解答
答案


解析
考查要点:本题主要考查超静定梁的约束力计算及剪力图、弯矩图的绘制,需运用位移法建立变形协调方程,结合静力平衡条件求解。
解题思路:
- 判断超静定次数:确定多余约束,建立独立的位移方程。
- 建立变形协调方程:利用转角位移方程或叠加法,将不同载荷引起的转角叠加为零。
- 联立方程求解:结合静力平衡方程,解出支反力。
- 绘制内力图:根据支反力分段计算剪力和弯矩,确定极值点,绘制图形。
图(a)分析
变形协调方程
节点A处转角由两部分组成:
- $(θ_A)_1$:由支反力$F_{R1}$引起的转角(向下)。
- $(θ_A)_2$:由外力$M_0$引起的转角(向上)。
根据转角叠加原理,总转角为零:
$θ_A = (θ_A)_1 + (θ_A)_2 = 0$
计算支反力
- 支反力平衡:由对称性,$F_{R1} = F_{RB}$,利用静力平衡方程:
$F_{R1} \cdot l = M_0 + \frac{M_0}{8} \implies F_{R1} = \frac{9M_0}{8l}$
剪力图与弯矩图
- 剪力图:两端支反力对称,剪力线性变化,最大值为$\frac{9M_0}{8l}$。
- 弯矩图:跨中弯矩最大,为$\frac{9M_0}{8}$。
图(b)分析
转角方程
节点B处转角为零:
$θ_B = \frac{1}{EI} \left[ M_A l + \frac{F_{RA} \cdot 2l^2}{6} - \frac{q l^3}{6} \right] = 0$
挠度方程
节点B处挠度为零:
$W_B = \frac{1}{EI} \left[ \frac{M_A l^2}{6} + \frac{F_{RA} l^3}{24} - \frac{q l^4}{80} \right] = 0$
联立求解
联立方程解得:
$M_A = -\frac{5}{192} q l^2, \quad F_{RA} = \frac{3}{32} q l$
剪力图与弯矩图
- 剪力图:均布荷载作用下,剪力线性变化,最大值为$\frac{3q l}{32}$。
- 弯矩图:跨中弯矩为$-\frac{11}{192} q l^2$,两端为$\frac{5}{192} q l^2$。