求图示梁中固定端A,滚动支座D的约束力。其中,q=2 kN/m,M=cdot m。cdot m
求图示梁中固定端A,滚动支座D的约束力。其中,q=2 kN/m,M=
。

题目解答
答案
以梁整体为研究对象,对其进行受力分析。
梁受到的外力有:分布载荷q,集中力偶M,固定端A的约束力(包括水平方向的约束力
、竖直方向的约束力
和约束力偶
),滚动支座D的竖直方向的约束力
。
首先计算分布载荷q的合力:
,作用在CD段的中点。
对A点取矩,根据力矩平衡方程可得:


然后根据竖直方向力的平衡方程:


水平方向没有外力,所以
接下来进行计算:




联立上述方程解得:
因为
,所以固定端A的约束力为
,约束力偶
滚动支座D的约束力为
 = 2kN.
解析
考查要点:本题主要考查静力学中梁的约束力计算,涉及分布载荷的合力计算、力矩平衡方程的建立与求解。
解题核心思路:
- 确定受力图:明确梁的支承类型(固定端A、滚动支座D),分析作用在梁上的外力(分布载荷q、集中力偶M)及约束力。
 - 计算分布载荷的合力:将分布载荷转化为等效集中力,确定其作用位置。
 - 建立平衡方程:利用整体法对梁取矩,建立力矩平衡方程;结合竖直方向的力平衡方程联立求解约束力。
 
破题关键点:
- 正确计算分布载荷的合力及作用点:分布载荷q作用在CD段,合力为$q \times l_{CD}$,作用点位于CD段中点。
 - 准确确定各力对固定端A的力臂:集中力偶M、分布载荷的合力、约束力Dy和Ay的力臂需根据几何位置计算。
 
步骤1:受力分析与受力图
- 外力:分布载荷$q=2\ \text{kN/m}$作用于CD段($l_{CD}=4\ \text{m}$),集中力偶$M=10\ \text{kN}\cdot\text{m}$。
 - 约束力:固定端A的约束力(水平$A_x$,竖直$A_y$,力偶$M_A$),滚动支座D的竖直约束力$D_y$。
 
步骤2:计算分布载荷的合力
分布载荷的合力为:
$F_q = q \times l_{CD} = 2 \times 4 = 8\ \text{kN}$
作用点位于CD段中点,距离A点的水平距离为:
$l_{A\text{至}F_q} = AB + BC + \frac{l_{CD}}{2} = 2 + 2 + 2 = 6\ \text{m}$
步骤3:建立力矩平衡方程
对固定端A取矩,顺时针力矩为正:
$\sum M_A = 0 \implies M - F_q \cdot l_{A\text{至}F_q} + D_y \cdot l_{AD} = 0$
其中,$l_{AD} = AB + BC + l_{CD} = 2 + 2 + 4 = 8\ \text{m}$,代入数据:
$10 - 8 \cdot 6 + D_y \cdot 8 = 0 \implies 10 - 48 + 8D_y = 0 \implies D_y = \frac{38}{8} = 4.75\ \text{kN}$
步骤4:建立竖直方向力平衡方程
$\sum F_y = 0 \implies A_y + D_y - F_q = 0 \implies A_y + 4.75 = 8 \implies A_y = 3.25\ \text{kN}$
步骤5:确定水平方向约束力
水平方向无外力,故:
$A_x = 0$
步骤6:确定约束力偶$M_A$
固定端A的约束力偶$M_A$需通过其他方法(如剪力图或弯矩图)进一步计算,此处未涉及。