题目
图示三铰拱受铅垂力的作用。如拱的重量不计,试求处的支座约束力。
图示三铰拱受铅垂力的作用。如拱的重量不计,试求
处的支座约束力。

题目解答
答案
解:为二力构件,由三力汇交原理可得,作用线交与
点
建立平衡方程
式中
解得
解析
步骤 1:确定受力分析
首先,我们对三铰拱进行受力分析。由于拱的重量不计,我们只考虑铅垂力F的作用。三铰拱在A、B两点处有支座约束力,分别记为${F}_{A}$和${F}_{B}$。由于三铰拱是静定结构,我们可以利用平衡条件求解支座约束力。
步骤 2:建立平衡方程
根据平面力系的平衡条件,我们可以建立以下平衡方程:
- 水平方向的平衡方程:${F}_{ix}={F}_{A}\cos {45}^{\circ }-{F}_{B}\sin \alpha =0$
- 竖直方向的平衡方程:${F}_{iy}={F}_{A}\sin {45}^{\circ }+{F}_{B}\cos \alpha -F=0$
其中,$\alpha$是${F}_{B}$与水平方向的夹角,根据几何关系,我们有$\cos \alpha =\dfrac {3}{\sqrt {10}}$,$\sin \alpha =\dfrac {1}{\sqrt {10}}$。
步骤 3:求解支座约束力
将$\cos \alpha$和$\sin \alpha$的值代入平衡方程中,解方程组得到${F}_{A}$和${F}_{B}$的值。
- 从水平方向的平衡方程中,我们得到${F}_{A}\cos {45}^{\circ }={F}_{B}\sin \alpha$,即${F}_{A}=\dfrac {{F}_{B}\sin \alpha }{\cos {45}^{\circ }}$。
- 将${F}_{A}$的表达式代入竖直方向的平衡方程中,解得${F}_{B}$的值,再代入${F}_{A}$的表达式中,解得${F}_{A}$的值。
首先,我们对三铰拱进行受力分析。由于拱的重量不计,我们只考虑铅垂力F的作用。三铰拱在A、B两点处有支座约束力,分别记为${F}_{A}$和${F}_{B}$。由于三铰拱是静定结构,我们可以利用平衡条件求解支座约束力。
步骤 2:建立平衡方程
根据平面力系的平衡条件,我们可以建立以下平衡方程:
- 水平方向的平衡方程:${F}_{ix}={F}_{A}\cos {45}^{\circ }-{F}_{B}\sin \alpha =0$
- 竖直方向的平衡方程:${F}_{iy}={F}_{A}\sin {45}^{\circ }+{F}_{B}\cos \alpha -F=0$
其中,$\alpha$是${F}_{B}$与水平方向的夹角,根据几何关系,我们有$\cos \alpha =\dfrac {3}{\sqrt {10}}$,$\sin \alpha =\dfrac {1}{\sqrt {10}}$。
步骤 3:求解支座约束力
将$\cos \alpha$和$\sin \alpha$的值代入平衡方程中,解方程组得到${F}_{A}$和${F}_{B}$的值。
- 从水平方向的平衡方程中,我们得到${F}_{A}\cos {45}^{\circ }={F}_{B}\sin \alpha$,即${F}_{A}=\dfrac {{F}_{B}\sin \alpha }{\cos {45}^{\circ }}$。
- 将${F}_{A}$的表达式代入竖直方向的平衡方程中,解得${F}_{B}$的值,再代入${F}_{A}$的表达式中,解得${F}_{A}$的值。