Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1711

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.62 Mб
Скачать

После решения любым известным в математике методом системы канонических уравнений (6.21) находят значения X1t и X2t усилий в "лишних" связях от действия температуры.

X1t

15,8362EJ t

 

1,5836EJ ;

X2t

 

2,4575EJ t

0,2457EJ .

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Умножая эпюру

 

1на

Х1t, а эпюру

 

2 на Х2t и суммируя их, по-

М

М

лучим итоговую эпюру Мtитог от действия температуры (рис. 6.9).

 

 

 

α1

15.84

_

15.84

α2

_

Эп. М2Х2

Эп. Мt

 

 

 

Эп. М1Х1

 

 

 

15.84

2.46 EJα

13.38

 

Рис. 6.9

По эпюре Митогt , используя дифференциальную зависимость между Q и M, определяем

Qригель

tg 1

= 1,8362EJ ;

 

 

итог

 

 

 

 

 

Qитогстойка = tg 2

15,8362 13,3787 EJ

;

 

 

 

 

10

 

 

Qстойка

2,4575EJ t 0,2457EJ .

 

 

итог

2

 

 

 

По полученным значениям строим итоговую эпюру поперечных сил в

заданной системе (рис. 6.10).

 

 

 

 

 

Для построения эпюры продольных сил Nt

итог на эпюре Qt

итог выре-

заем узел С (рис. 6.11).

 

 

 

 

 

Составляем условия равновесия узла С:

 

 

 

80

х 2,4575

EJ t

Nриг 0;

(6.22)

 

 

2

 

 

у N1,58362

EJ t

 

0.

(6.23)

2

 

 

 

 

 

Из (6.22) и (6.23) находим Nриг 0,24575EJ и

 

 

Nст 1,58362EJ .

 

По полученным значениям строим эпюру итогt

(рис. 6.12).

 

у

1.584 EJα

Эп. Qt

Рис. 6.10

0.246

Эп. N t

1.584 EJα

Узел С

Nриг

Qриг

С

 

 

 

 

 

х

Qст

0.246 EJα

Nст

Рис. 6.11

у

0.246 EJα

1.584 EJα

13.38 EJα

х

0.246 EJα

1.584 EJα

Рис. 6.12

Рис. 6.13

81

Проверки правильности построенных эпюр:Статическая проверка.

Для заданной рамы покажем все реактивные усилия, взятые с эпюр

Q tитог, N tитог и M tитог (рис. 6. 13).

Составим условия равновесия для рамы:

х 2,4575EJ t 2,4575EJ t 0;

2 2

у 15,8362EJ t 15,8362EJ t 0;

2 2

mA

13,3787EJ t

 

2,4575EJ t

 

15,8362EJ t

0.

 

2

2

 

 

 

 

Статическая проверка выполнена и подтвердила правильность построенных эпюр.

 

Деформационная проверка.

М tитог на единичную эпюру в основ-

Результат перемножения эпюр

ной системе (при воздействии температуры) равняется it, где it

темпе-

ратурное перемещение в направлении Xi в основной системе

 

 

 

Эп.Митогt

Эп.

 

 

 

 

 

 

 

 

Эп.Митогt

 

 

 

 

 

 

 

 

М

Эп.

 

 

2

2t .

 

 

 

1

1t

М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EJ

 

 

 

 

 

 

 

EJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверим эти условия:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

EJ t

 

2

 

1

 

14,6074EJ t

 

12,5 t ;

 

EJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

2EJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1t 12,5EJ t ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13,3787EJ t

15,8362EJ t

 

3,5094EJ t ;

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2EJ 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t 3,5EJ t .

Выполненная деформационная проверка подтверждает правильность построенных эпюр.

82

6.7. Расчёт статически неопределимой рамы на осадку опор

Опорные закрепления стержней в процессе деформаций систем могут перемещаться, что может проявляться при осадке фундаментов. От этих перемещений система деформируется, в ней возникают внутренние усилия и поэтому необходимо производить расчёт заданной системы на действие перемещений её опорных связей.

Канонические уравнения для статически неопределимых систем, рассчитываемых методом сил, аналогично расчёту на температурное воздействие имеют вид

X1 11 ...

Xi 1i ...

Xn 1n 1 0;

 

 

 

 

 

 

.................................................................

 

 

 

Xi ii

Xn in i 0;

(6.24)

X1 i1

................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

Xi in

Xn nn n 0.

 

X1 n1

 

Коэффициенты при неизвестных в (6.24) определяются так же, как и при обычном расчёте, а свободные члены i , представляющие собой перемещения от осадки опорных связей, определяют по выражению

k

 

1 Ri ci ,

(6.25)

i 1

 

где Ri реактивное усилие в опорной связи от действия на основную систему единичного силового фактора; сi осадка рассматриваемой опорной связи.

Рассмотрим пример расчёта рамы на смещение опор (рис. 6.14).

Левая опора рамы сместилась в вертикальном направлении на величину с. Построим эпюры внутренних усилий при смещении этой опоры.

Степень статической неопределимости рассматриваемой рамы и её основная система метода сил определены в предыдущем примере.

Канонические уравнения метода сил запишутся в виде

 

 

11

Х

1

 

12

Х

2

 

0;

 

 

 

 

 

1

(6.26)

 

21 Х1 22 Х2 2 0.

В данном примере 1 =с; 2 = 0.

83

Заданная система

Основная система

 

метода сил

 

Х2

ЕЈ

Х1

2ЕЈ

Рис. 6.14

Рис. 6.15

Если подставить найденные перемещения в канонические уравнения метода сил и решить эту систему,

X1

24

 

EJ

с;

X2

36

 

EJ

с.

 

 

 

 

 

11 3

 

 

11 3

 

Итоговая эпюра изгибающих моментов от осадки опор в заданной системе может быть построена по известному выражению

Эп.Митог

Эп.

 

1 Х1 Эп.

 

2 Х2 .

(6.27)

М

М

На рис. 6.16 показано построение итоговой эпюры моментов в заданной системе от смещения опоры.

0.0873 EJ∆

_

_

Эп. М2Х2

Эп. М1Х1

 

0.0873 EJ∆

0.1309 EJ∆

0.0873 EJ∆

Эп. М

0.0436

Рис. 6.16

84

tg 1 Qитогриг

По итоговой эпюре моментов Митог строим итоговую эпюру поперечных сил Qитог в соответствии с выражением

 

dMитог

 

Qитог

 

tg .

(6.28)

 

 

d

 

Тогда

24EJ с;

11 3

tg 2 Qитогст 36 EJ3 с.

11

На рис. 6.17 показана итоговая эпюра поперечных сил Qитог в заданной системе от осадки опор.

0.0174

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Узел

Nриг

Qриг С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эп. Q

 

 

 

 

0.0262 EJ∆

 

 

Qст

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nст

 

Рис. 6.17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.18

Для построения эпюры продольных сил вырежем узел С на эпюре

Qитог и рассмотрим его равновесие (рис. 6.18).

х

36 EJc3

Npиг 0;

у

24EJc

Nст 0.

(6.29)

3

 

11

 

 

 

 

Из уравнений равновесия (6.29) находим

N риг 36EJc продольная сила в ригеле; 11 3

85

Nст 24EJc продольная сила в стойке.

3

По полученным значениям строим эпюру продольных сил Nитог в заданной системе от осадки опор (рис. 6.19).

Проведём статическую проверку правильности построенных эпюр. На рис. 6.20 показана схема рамы с опорными реакциями, возникшими в ней от осадки опор.

Составляем уравнения равновесия, записав суммы проекций сил, действующих на раму, соответственно на оси х и у.

0.0262 EJ∆

0.0262EJ

у

 

 

 

 

 

0.0174 EJ∆

Эп. N

0.0436 EJ∆

х

0.0174 EJ∆

0.0262 EJ∆

0.0174 EJ∆

 

Рис. 6.19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.20

х

36

 

EJс

 

36

 

EJс

0;

 

у

24

 

EJс

 

24

 

EJс

0;

 

11 3

 

 

11 3

 

 

 

 

 

 

11 3

 

 

11 3

 

m

36

 

EJс

 

24

 

EJс

 

12EJс

 

0.

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

11 3

11

 

 

 

11 2

 

 

 

 

 

 

Уравнения равновесия выполняются, что свидетельствует о правильности выполненных расчётов.

86

7. РАСЧЁТ НЕРАЗРЕЗНЫХ БАЛОК

7.1. Уравнение трех моментов

Неразрезной называется статически неопределимая сплошная балка, прикреплённая к земле более чем тремя простыми кинематическими связями.

При расчёте неразрезных балок опоры принято нумеровать слева направо. На рис. 7.1 показана заданная многопролётная неразрезная балка и её основная система метода сил.

 

F

q

М

 

 

 

 

 

0

1

2

3

 

 

 

 

 

а

 

 

М0 М1 М1

М2 М2

 

б

Рис. 7.1

Степень статической неопределимости для неразрезных балок можно определять несколькими способами. Наиболее рациональным из них является способ, который заключается в том, что считают общее число простых кинематических связей. Из этого числа вычитают цифру 3, означающую минимально необходимое число простых кинематических связей для жёсткого прикрепления балки к земле. Полученное таким образом число представляет собой степень статической неопределимости рассматриваемой неразрезной балки. Так, показанная на рис. 7.1, а балка прикреплена к земле шестью простыми кинематическими связями. Значит, степень её статической неопределимости равна трём.

Если рассчитывать неразрезную балку методом сил, то наиболее рациональной основной системой для неё является такая, в которой в надопорные сечения неразрезной балки вводят шарниры, высвобождающие одну степень свободы (рис. 7.1, б), давая возможность углового перемещениянадопорных сечений балки.

На рис. 7.2 построены единичные эпюры моментов для неразрезной три раза статически неопределимой балки.

87

 

Заданная система

_

Основная система метода

М0 =1

 

 

_

 

Эп. М0

1.0

_

М1 =1

 

 

_

 

Эп. М1

 

1.0

 

_

 

М2 =1

 

_

 

Эп. М2

 

1.0

 

Рис. 7.2

Сопоставляя эти эпюры, можно сделать вывод о том, что в каждом из

канонических уравнений метода сил будут иметь место только три коэф-

фициента при неизвестных.

Выделим из рассматриваемой неразрезной балки (рис. 7.3), имеющей

по всей длине жёсткость EJ=const, два сопряжённых друг с другом пролё-

та.

 

Определяем угол поворота n (рис. 7.3) на n опоре в основной систе-

ме:

 

 

88

 

n

n,n 1

Mn 1

n,n Mn

n,n 1

Mn 1

nF

0.

(7.1)

 

 

F

 

q

 

 

 

 

 

М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

1

 

 

2

 

 

3

 

n

 

 

 

n+1

 

n+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

Мn-1

 

Мn

φn

Мn+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эп. М0

 

1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эп. М1

аn

 

 

 

1.0

bn+1

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n+1

 

 

 

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эп. М2

 

 

Сn

 

 

 

Сn+1

1.0

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

 

ωn

·

 

 

ωn+1

 

 

 

 

Эп. М0F

аn

 

bn

 

аn+1

 

bn+1

 

 

 

 

 

Рис. 7.3

Перемножением соответствующих единичных эпюр определим коэффициенты при неизвестных.

89

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]