第八章影响线

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1、第八章影响线学习目的和要求1. 掌握影响线的概念和绘制影响线的基本方法。2. 熟练掌握用静力法和机动法绘制静定梁的影响线。3. 掌握影响量值的计算和最不利荷载位置的确定。4. 掌握连续梁影响线形状的确定和最不利活荷载位置的确定。学习内容影响线的概念，用静力法和机动法作静定梁的影响线，影响量的计算和最不利荷载位置的确定，连续梁影响线形状的确定和最不利活荷载位置的确定。8.1影响线的概念1、 移动荷载作用下内力计算特点：结构反力和内力随荷载作用位置的移动而变化，为此需要研究反力和内力的变化规律及其最大值，和产生最大值的荷载位置（即荷载的最不利位置）。2、移动荷载作用下内力计算方法利用分解和叠加的方

2、法， 将多个移动荷载视为单位移动荷载的组合，先研究单位移动荷载作用下的反力和内力变化规律，再根据叠加原理解决多个移动荷载作用下的反力和内力计算问题 以及最不利荷载的位置问题。3、影响线定义： （例子39）当单位移动荷载P=1在结构上移动时，用来表示某一量值 Z变化规律的图形，称为该量值Z 的影响线。、:I . 7.注意:1.2.在Z的影响线中，横标表示的是 P=1的作用位置; 竖标表示的是量值 Z的值。如在右图RB影响线中 的竖标 y表示的是：当 P=1移动到D点时，产生 的吊支座反力。Z的影响线与量值 Z相差一个力的量纲。所以反力、Rb.影响线剪力、轴力的影响线无量纲，而弯矩影响线的量纲是长

3、度3.绘制影响线时，正值画在基线之上，负值画在基线之下8.2绘制影响线一一静力法用静力法作影响线是指用静力计算的方法列出指定量值的影响线方程，再据此绘出影响线 其步骤如下 选定坐标系，将 P =1置于任意位置，以自变量 x表示P =1的作用位置。 对于静定结构可直接由分离体的静力平衡条件,求岀指定量值与 x之间的函数关系， 即影响线方程。 由影响线方程作岀影响线。i简支梁的影响线： 由静力法求岀简支梁的影响线如图8-1。(例子 40).c B殓影响线图8-1图8-22、伸臂梁的影响线：(例子 41) 作伸臂梁的反力及跨间截面内力影响线时，可先作岀无伸臂简支梁的对应量值的影响线， 然后向伸臂上延

4、伸即得。 伸臂上截面内力影响线，只在截面以外的伸臂部分有非零值，而在截面以内部分上影响线竖标为零。伸臂梁的一些量值影响线如图5-2。3、多跨静定梁的影响线作多跨梁定梁的影响线，关键在于分清基本部分和附属部分。基本梁上某量值影响线，布满基本梁和与其相关的附属梁，在基本梁上与相应单跨静定梁的影响线相同，在附属梁上以结点为界按直线规律变化。在铰结点处影响线发生拐折，在滑动联结处左右两支平行。附属梁上某量值影响线，只在该附属梁上有非零值，且与相应单跨静定梁的影响线相同。如作图5-3 (a)示多跨静定梁 MK的影响线时，先作伸臂梁 HE的MK的影响线，然后注意到将P =1置于C, D点时产生的MK等于零

5、，所以MK影响线在C, D点竖标为零，最后在附属梁上依HE范围内甩影9/4IL.RCIWir 1-5作FC影响线时，在 EF范围按伸臂梁反力影响线绘制，在与其相关的基本梁响线竖标为零，与其相关的附属梁 FG范围Rc影响线按直线规律变化，&影响线在D点竖标为零。影响线如图8-3 （ C）所示。p=iIK B.1 m 3yn.1 m .3m.Im .2m.2m.Im .b-4-T44+4n-+-,9/23/4q HTTTnnTlSllTrr1/4相邻结点之间影响线为P=1横梁I IT纵梁直线(a)D :作牛 C |Ld/2| J/2；E_4d 主梁RaRb例子（42）8.3结点荷载作用下的影响线结

6、点荷载作用下梁的影响线绘制（例子45）结点荷载作用下梁的影响线要点对于右图（a）所示具有纵横梁的结构系统，不论纵梁受何种荷载，主梁只在结点处受集中力（结点荷载）作用。作用在纵梁上的荷载、传给主梁的结点荷载都是荷载作用位置x的线性函数（如（b）所示），而在线性变形体中，主梁的反力、内力与这些结点荷载成正比关系，所以在结点 荷载作用下，不论主梁是静定或超静定，其反力、内力影响线均是折线图形。在结点处，结点荷载与直接荷载的影响线竖标相同(b)一P=1d -xQceI丄结点荷载作用下影响线作法：以虚线画出直接荷载作用下有关量值的影响线。 将结点投影到上述影响线上，得到结点处的影响线竖标。 以实线连接相

7、邻结点处的竖标，即得结点荷载作用下该量值的影响线。图（a）所示主梁的 Md和Qd影响线如图（c）（d）所示。【例题】作图（9-14）所示梁在结点荷载作用下的Rb，Qg左, Qb 左, Mi，Qi右影响线。【解】先按多跨静定梁，绘制出各指定量在直接荷载作用下的影响线，如图中虚线所示，然后再将各结点向影响线作投影，将相邻投影点竖标连成直线。Rb，Qg左，Qg右，Qb左，Mi, Qi右影响线如图所示。注意：在作结点下左侧截面剪力影响线时，应将结点投影到右直线上，作结点下右侧截面剪力影响线时，应将结点投影到左直线上，如本例的Qg，QG右影响线。5ZE i T*4型号管$用2w? i2 Hi X7=14

8、mTTrJ4lrrnniTnHT 珈 Iff冊1A4a-rTirfrirrTTTPB _ill1/4,3/20I.L M (m) 8.4机动法作影响线机动法绘制影响线 ：用机动法作静定结构内力 （反力）影响线的理论基础是刚体系虚功原理， 用机动法作超静定结构内力（反力）影响线的理论基础是功的互等定理，都是将作影响线的静力问题转化为作虚位移图的几何问题。用机动法可迅速的勾画岀影响线的形状，对有些结构比静力法要方便得多。机动法作内力（反力）影响线步骤如下：1. 去除与所求量值相应的约束，并代以正向的约束力。2. 使所得体系沿约束力的正方向发生相应的单位位移，由此得到的P =1作用点的位移图即为该量

9、值的影响线。3. 基线以上的竖标取正号，以下取负号P=1P-1P=1bab/l（例子44）1.2.所作虚位移图要满足支承连接条件！有竖向支承处，不应有竖向位移。定向连接处左右杆段位移后要互相平行等。用机动法作静定结构和超静定结构内力（反力）影响线的步骤是类似的。所不同的是,静定结构去掉一个约束后成为几何可变体系，其虚位移图是直线形或折线形；而超静定结构去掉一个约束后仍为几何不变体系，其位移图一般是曲线图形。也有例外情况，如超静定结构在结点荷载作用下其内力、反力影响线在相邻结点之间仍是直线。基本部分为超静定的主从结构，基本部分上的内力、反力影响线在其附属部分上按直线规律变化（例子 46, 47）

10、8.5影响线的应用1、利用影响线计算影响量值（例子 48, 49）根据影响线的定义和叠加原理，可利用某量值Z的影响线求得固定荷载作用下该量值Z的值为:= X Fy + V q凤+工叫沁2.3.yi为集中荷载3 i为均布荷载Q为集中力偶Pi作用点处Z影响线的竖标，在基线以上yi取正。qi分布范围内Z影响线的面积，正的影响线计正面积mi所在段的影响线的倾角，上升段影响线倾角取正。2、临界荷载和临界位置及其判定（例子50）Pi向下为正;qi向下为正;mi顺时针为正取荷载组中的某一荷载Pcr位于Z影响线的某一顶点，当荷载左、右偏移时都会使量值 增量减小（或增大），则 Pcr位于影响线顶点时，Z取得极大

11、值（或极小值），称 Pcr为一临界荷载。 相应的荷载位置为临界位置。a为影响线各段直线的倾角，上升段a为正，如图1所示，a 1,a 2为正，a 3为负。R为影响线一直线段上的荷载的合力。向下为正三角形影响线的临界位置判别式：量值Z发生极大值的临界条件：有一集中力位于影响线的某一定点。且R 轻 +& a_ 应左=尺右+? ab 即将Per放在影响线的哪一边，哪一边荷载的平均集度就大临界荷载可能不止一个，至于那个荷载在影响线的那个顶点上时满足临界条件是不知道的，需要试算。为了减少试算次数，可先按下述原则估计：1. 使较多的荷载居于影响线范围之内，且居于影响线的较大竖标处。2. 使较大的荷载位于竖标

12、较大的影响线的顶点。3、最不利荷载位置移动荷载作用下，使某量达到最大值或最小值的荷载位置。1. 单个集中荷载的最不利荷载位置，是将荷载作用在影响线的最大竖标或最小竖标处。如图3 所示，如荷载 P作用在C左侧，产生 Qc的最小值；如荷载 P作用在C右侧，产生Qc的最 大值。(例子51)2. 多个集中荷载作用下， 先判定各临界位置并计算相应的Z的极值，其中与最大值对应的临界位置就是最不利荷载位置。是将荷载布满影响线的正号部分或负号部分，女口图的条件判断，当影响线为三角形时，满足下式的荷3. 可以任意布置的均布荷载的最不利位置,4(a)所示。4. 一段可移动的均布荷载的最不利位置按 载位置即最不利荷

13、载位置。a b I 或： y =y式中各值的意义如图4（b）所示。“牝的最大值in求z的最小值1L24、内力包络图连接各截面内力最大值和最小值的曲线称为内力包络图。绘制内力包络图的步骤: 1 将梁等分为若干份，绘岀各等分点截面的内力影响线，确定相应的最不利荷载位置。2. 出各等分点截面在恒载和活载共同作用下内力的最大值和最小值。3. 将各等分点截面的最大（最小）内力值按同一比例绘于图上，连成曲线即得内力包络图单个移动荷载作用下的弯矩包罗图行列荷载作用下的弯矩包罗图35 1.5,3.55、简支梁的绝对最大弯矩在荷载移动过程中，简支梁中所产生的最大弯矩, 的最大竖标所表示的弯矩值。由动画演示可见：在行列荷载作用下，面内，并且发生在梁中央附近截面内。求简支梁的绝对最大弯矩的步骤：1. 求出简支梁跨中截面产生最大弯矩时的临界荷载称为简支梁的绝对最大弯矩。即弯矩包络图中梁中的最大弯矩总是发生在某个集中力作用的截Per，并算岀此时梁上荷载的合力R及其作用位置。2. 移动梁上荷载，使 Per与R的间距的中点对着梁的中点（若有荷载进入或离开梁跨内，需重新 计算R及其作用位置），此时 Per下的截面弯矩就是简支梁的绝对最大弯矩。3绝对最大弯矩必然发生在某一集中力的作用点。经验表明：绝对最大弯矩常发生在，梁中央 截面弯矩取得最 大值的临界荷载下面。