表1 简单载荷下基本梁的剪力图与弯矩图
表2 各种载荷下剪力图与弯矩图的特征 表3 各种约束类型对应的边界条件 注：力边界条件即剪力图、弯矩图在该约束处的特征。
常用截面几何与力学特征表 表2-5 注：1．I 称为截面对主轴（形心轴）的截面惯性矩（mm 4 ）。基本计算公式如下：??= A dA y I 2 2．W 称为截面抵抗矩（mm 3 ），它表示截面抵抗弯曲变形能力的大小，基本计算公式如下：max y I W = 3．i 称截面回转半径（mm ），其基本计算公式如下：A I i = 4．上列各式中，A 为截面面积（mm 2 ），y 为截面边缘到主轴（形心轴）的距离（mm ），I 为对主轴（形心轴）的惯性矩。 5．上列各项几何及力学特征，主要用于验算构件截面的承载力和刚度。
2．单跨梁的内力及变形表（表2-6~表2-10） （1）简支梁的反力、剪力、弯矩、挠度 表2-6 （2）悬臂梁的反力、剪力、弯矩和挠度 表2-7 （3）一端简支另一端固定梁的反力、剪力、弯矩和挠度 表2-8 （4）两端固定梁的反力、剪力、弯矩和挠度 表2-9 （5）外伸梁的反力、剪力、弯矩和挠度 表2-10 3．等截面连续梁的内力及变形表 （1）等跨连续梁的弯矩、剪力及挠度系数表（表2-11~表2-14） 1）二跨等跨梁的内力和挠度系数 表2-11 注：1．在均布荷载作用下：M ＝表中系数×ql 2 ；V ＝表中系数×ql ；EI w 100ql 表中系数4 ?=。 2．在集中荷载作用下：M ＝表中系数×Fl ；V ＝表中系数×F ；EI w 100Fl 表中系数3 ?=。 [例1] 已知二跨等跨梁l ＝5m ，均布荷载q ＝m ，每跨各有一集中荷载F ＝，求中间支
移动荷载作用下主梁绝对最大弯矩的计算 摘要：在设计起重机梁等承受移动荷载的结构时，利用内力包络图可以求的在横荷载和移动活荷载共同作用下各杆件、各截面可能出现的最大内力、最小内力。其中弯矩包络图表示各截面的最大弯矩值，其中弯矩最大者称为绝对最大弯矩。我们已经学习了简支梁绝对最大弯矩的求法，那么主梁在移动荷载作用下绝对最大弯矩的求法是怎样的呢？本文根据简支梁绝对最大弯矩的求法，给出了一组平行荷载直接沿着纵梁移动时，主梁承受结点荷载作用下绝对最大弯矩的计算方法。 关键词：结点荷载，绝对最大弯矩，主梁，影响线 桥梁或房屋建筑中的某些主梁，是通过一些次梁（纵梁和横梁）将荷载传递到主梁上的。主梁这些荷载的传递点称为主梁的结点。从移动荷载来说，不论是荷载作用在次梁的哪些位置，其作用都是通过这些固定的结点传递到主梁上。如下图所示： 本文研究的主要问题是一组平行荷载直接沿着纵梁移动时怎样判断主梁绝对最大弯矩的发生的截面位置和计算主梁的绝对最大弯矩（假定相邻两横梁间的距离、节间距是相等的）。 1.主梁绝对最大弯矩的发生截面位置 回想我们学过的简支梁，有两种计算方法。一种是近似计算，划分30个以上等分截面，画出梁的弯矩包络图，采取电算的方法。另一种是精确计算，也是最常用的方法。它的求法是：由于荷载在任一位置时，梁的弯矩图顶点永远发生在集中荷载下。因此可以断定，绝对最大弯矩必定发生在某一集中何在的作用点。 取一集中荷载F pcr ，它的弯矩为： F R 为梁上实际荷载的合力，M cr 为F Pcr 以左梁上实际荷载对F Pcr 作用点的力矩，a 为F R 与 F Pcr 作用线之间的距离。经分析可得，F pcr 作用点弯矩最大时，梁的中线正好平分F pcr 与F R 之间的距离。如下图所cr R cr yA M x L a x L F M x F M ---=-=
受静载荷梁的内力及变位计算公式 符号意义及正负号规定简图 P——集中载荷 q——均布载荷 R——支座反力，作用方向向上者为正 Q——剪力，对邻近截面所产生的力矩沿顺时针方向者为正 M——弯矩，使截面上部受压，下部受拉者为正 θ——转角，顺时针方向旋转者为正 f——挠度，向下变位者为正 E——弹性模量 I——截面的轴惯性矩 a、b、c——见各栏图中所示 简图 支座反力、 支座反力矩 区段剪力弯矩挠度转角 R B＝P M B＝-Pl Q x＝-P M x＝-P x R B＝P M B＝-Pb AC Q x＝0M x＝0 CB Q x＝-P M x＝-P(x-a) R B＝nP R B＝ql Q x＝-qx R B＝qc M B＝-qcb AC Q x＝0M x＝0
CD Q x＝-q(x-d)
DB Q x＝-qc M x＝-qc(x-a) AC CB R B＝0 M B＝M x＝-M Q x＝0M x＝-M ω值见表梁分段的比值及ω的函数表； a、b、c——见各栏中所示 简图 支座反力、 支座反力矩 区段剪力弯矩挠度转角R A＝R B＝ AC CB R A＝ R B＝ AC CB M x＝Pa(1-ξ) M C＝M max＝
R A＝R B＝P AC Q x＝ P M x＝Px CD Q x＝0 M x＝M max＝Pa AC CD DB若a＞c： 当n为奇数： 当n为偶数： 当n为奇数： 当n为偶数： 当n为奇数： 当n为偶数： 当n为奇数： 当n为偶数：
R CD Q x＝0 R A＝R B ＝ AC CD AC CD DB R A＝R B＝qc AC Q x＝qc M x＝qcx CD DE Q x＝0M x＝M max＝qcb
简支梁绝对最大弯矩计算及原理 绝对最大弯矩的定义： 简支梁所有截面的最大弯矩中的最大者称为简支梁的绝对最大弯矩。 对于等截面梁来说，绝对最大弯矩发生的截面是最危险截面，是结构设计的依据。3，临界荷载与简支梁上所有荷载（包括临界荷载本身）的合力R （FR ）恰好位于梁中点两侧的对称位置 设Fpi 为临界荷载，求Fpi 对应的截面的Mi Fpi 以左所有荷载（Fp1，Fp2 ……Fpi -1）对Fpi 作用点的矩为 M （为常数） Mi 为x 的函数，求得Mi 的最不利位置的一般公式（即引理3）： 四、优化 绝对最大弯矩通常发生在梁中点附近，故可设想，使梁的中点发生最大弯矩的临界荷载也就是发生绝对最大弯矩的临界荷载 绝对最大弯矩是最大弯矩，因此当其发生时应有某个荷载作用在其发生的截面。为了求绝对最大弯矩，可将每个荷载均作为发生绝对最大弯矩的临界荷载，考查在荷载移动过程中该荷载作用点下截面的弯矩变化规律，求出最大值，然后从这些最大值中选出最大的即是绝对最大弯矩。 ()M x l a x l R M x R M A i ---=-?= （ 2.3-1 ） ()02=--=a x l l R dx dM i （ 2.3-2） 2 a l x -= （ 2.3-3）
可以推导出当把某个荷载作为临界荷载时，该荷载作用 点下截面的最大弯矩为 （K=1，2，…，n）（2-8） 式中：为发生最大弯矩时距左支座的距离；为梁上外力的合力，a为与的距离。从图2-29中可看到这时合力与对称分布于梁中点C两侧；为左侧的梁上的各荷载对作用点的力矩之和。 图2-29 从由式（2-8）算出的n个弯矩最大值中选出最大的即是绝对最大弯矩。 计算经验表明，绝对最大弯矩通常发生在梁的中点附近截面，使中点截面发生最大弯矩的临界荷载一般情况下也是发生绝对最大弯矩的临界荷载。这样就不必计算n种情况，而只计算一种情况。 实际计算时可按下述步骤进行：
第四章 简支梁（板）桥设计计算 第一节 简支梁（板）桥主梁内力计算 对于简支梁桥的一片主梁，知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用，就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力（弯矩M 和剪力Q ），有了截面内力，就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。 对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁（板）桥，通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力，跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化，弯矩可假设按二次抛物线规律变化，以简支梁的一个支点为坐标原点，其弯矩变化规律即为： )(42 max x l x l M M x -= （4-1） 式中：x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值； m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值； l —主梁的计算跨径。 对于较大跨径的简支梁，一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。如果主梁沿桥轴方向截面有变化，例如梁肋宽度或梁高有变化，则还应计算截面变化处的主梁内力。 一 永久作用效应计算 钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用，往往占全部设计荷载很大的比重（通常占60～90%），桥梁的跨径愈大，永久作用所占的比重也愈大。因此，设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。如果在设计之初通过一些近似途径（经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等）估算桥梁的永久作用，则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。 在计算永久作用效应时，为简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。因此，对于等截面梁桥的主梁，其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。如果需要精确计算，可根据桥梁施工情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。 对于组合式梁桥，应按实际施工组合的情况，分阶段计算其永久作用效应。 对于预应力混凝土简支梁桥，在施加预应力阶段，往往要利用梁体自重，或称先期永久作用，来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。在此情况下，也要将永久作用分成两个阶段（即先期永久作用和后期永久作用）来进行计算。在特殊情况下，永久作用可能还要分成更多的阶段来计算。 得到永久作用集度值g 之后，就可按材料力学公式计算出梁内各截面的弯矩M 和剪力Q 。当永久作用分阶段计算时，应按各阶段的永久作用集度值g i 来计算主梁内力，以便进行内力或应力组合。 下面通过一个计算实例来说明永久作用效应的计算方法。
1。两端固定支座，当一端产生转角；MAB=4i，MBA＝2i其中i＝EI/L 2。两端固定支座，当一端产生位移；MAB＝－6i/L,MBA＝－6i/L 3。两端固定支座，当受集中力时；MAB=-Pab（平方）/L（平方），MBA=Pab（平方）/L（平方）。当作用力于中心时即a＝b时MAB=-PL/8,MBA=PL/8 4。两端固定支座，当全长受均布荷载时；MAB=－ql（平方）/12, MBA=ql（平方）/12 5。两端固定 1。两端固定支座，当一端产生转角；MAB=4i，MBA＝2i其中i＝EI/L 2。两端固定支座，当一端产生位移；MAB＝－6i/L,MBA＝－6i/L 3。两端固定支座，当受集中力时；MAB=-Pab（平方）/L（平方），MBA=Pab（平方）/L（平方）。当作用力于中心时即a＝b时MAB=-PL/8,MBA=PL/8 4。两端固定支座，当全长受均布荷载时；MAB=－ql（平方）/12, MBA=ql（平方）/12 5。两端固定支座，当长度为a的范围内作用均布荷载时； MAB=－qa（平方）×（6l平方－8la＋3a平方）/12L平方， MBA=qa（立方）×（4L－3a）/12L平方 6。两端固定支座，中间有弯矩时；MAB=Mb（3a－l）/l平方， MBA=Ma（3b－l）/l平方 7。当一端固定支座，一端活动铰支座，当固定端产生转角时；MAB=3i，MBA=0 8。当一端固定支座，一端活动铰支座，当铰支座位移时；MAB=－3i/L,MBA=0 9。当一端固定支座，一端活动铰支座，当作用集中力时； MAB=－Pab（l＋b）/2L平方，MBA=0（当a＝b＝l/2时MAB＝－3PL/16） 10。当一端固定支座，一端活动铰支座，当受均布荷载时； MAB=－ql平方/8 ， MBA=0 11。当一端固定支座，一端活动铰支座，中间有弯矩时； MAB=M（L平方－3b平方）/2L平方，MBA=0 12。当一端固定支座，一端滑动支座，当固定端产生转角时；MAB=i，MBA=－i 13。当一端固定支座，一端滑动支座，当受集中力时； MAB=－Pa（2L－a）/2L,MBA=-Pa平方/2L (当a＝b＝L/2时MAB=－3PL/8,MBA=-PL/8) 14。当一端固定支座，一端滑动支座，当滑动支座处受集中力时； MAB=MBA=－PL/2 15。当一端固定支座，一端滑动支座，当受均布荷载时； MAB=－qL平方/3,MBA=-ql平方/6支座，当长度为a的范围内作用均布荷载时；MAB=－qa（平方）×（6l平方－8la＋3a平方）/12L平方， MBA=qa（立方）×（4L－3a）/12L平方
天津大学研究生院1994年招收硕士生入学试题 考试科目：结构力学（包含结构动力学） 题号：0901 一．计算图1所示珩架指定杆的轴力()12,N N (10分) 二．结构仅在ACB 部分温度升高t 度，并且在D 处作用外力偶M 。试求图示刚架A,B 两点间水平向的相对位移。已知：各杆的EI 为常值，α为线膨胀系数，h 为截面高度。 （20分）
三．用力法分析图3所示结构，绘M 图。计算时轴力和剪力对位移的影响略去不计。各杆的EI 值相同。 （20分） 半圆弧 积分表：2 211 sin sin 2,cos sin 22424 x x xdx x xdx x = -=+? ? 四．试用位移法求解图4所示刚架并绘M 图。计算时不考虑轴力变形时对位移的影响。（20分） 杆端力公式： 21 ,08 f f AB BA ql M M =-=,53,88 f f AB BA ql ql Q Q ==-
一．试用力矩分配法计算图5所示连续梁并绘M 图。（10分） 二．求图示结构的自振频率和主振型，并作出振型图。已知：122,,m m EI m m ===常数， 忽略阻尼影响。 （20分）
天津大学研究生院1995年招收硕士生入学试题 考试科目：结构力学题号：0901 一．选择题：在正确答案处画“√”。每题4分。 1．图示平面体系的几何组成性质是： A.几何不变且无多余联系的 B.几何不变且有多余联系的 C.几何可变的 D.瞬变的 2．图示结构A截面的剪力为： A. –P B. P C. P/2 D. –P/2 3.图示珩架内力为零的杆为： A.3根 B.6根 C.8根 D.7根
H型钢结构简支梁设计计算书 转发评论 2011-10-21 11:16 ------------------------------- | 简支梁设计| | | | 构件：BEAM1 | | 日期：2011/10/21 | | 时间：11:03:20 | ------------------------------- ----- 设计信息----- 钢梁钢材：Q235 梁跨度(m)：15.000 梁平面外计算长度(m)：6.500 钢梁截面：焊接组合H形截面: H*B1*B2*Tw*T1*T2=298*149*149*8*10*10 容许挠度限值[υ]: l/400 = 37.500 (mm) 强度计算净截面系数：1.000 计算梁截面自重作用: 计算 简支梁受荷方式: 竖向单向受荷 荷载组合分项系数按荷载规范自动取值 ----- 设计依据----- 《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001） 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003） ----- 简支梁作用与验算----- 1、截面特性计算 A =5.2040e-003; X c =7.4500e-002; Yc =1.4900e-001; Ix =7.6141e-005; Iy =5.5251e-006; ix =1.2096e-001; iy =3.2584e-002;
W1x=5.1102e-004; W2x=5.1102e-004; W1y=7.4163e-005; W2y=7.4163e-005; 2、简支梁自重作用计算 梁自重荷载作用计算: 简支梁自重(KN): G =6.1277e+000; 自重作用折算梁上均布线荷(KN/m) p=4.0851e-001; 3、梁上恒载作用 荷载编号荷载类型荷载值1 荷载参数1 荷载参数2 荷载值2 1 4 1.00 1.00 0.00 0.00 2 4 1.50 7.50 0.00 0.00 3 4 1.00 14.00 0.00 0.00 4、单工况荷载标准值作用支座反力(压为正,单位：KN) △恒载标准值支座反力 左支座反力Rd1=4.814, 右支座反力Rd2=4.814 5、梁上各断面内力计算结果 △组合1：1.2恒+1.4活 断面号： 1 2 3 4 5 6 7 弯矩(kN.m)：0.000 6.538 11.110 14.916 17.955 20.229 21.737 剪力(kN) ： 5.777 3.964 3.351 2.738 2.126 1.513 -0.900 断面号：8 9 10 11 12 13 弯矩(kN.m)：20.229 17.955 14.916 11.110 6.538 0.000 剪力(kN) ：-1.513 -2.126 -2.738 -3.351 -3.964 -5.777 △组合2：1.35恒+0.7*1.4活 断面号： 1 2 3 4 5 6 7 弯矩(kN.m)：0.000 7.355 12.498 16.780 20.200 22.758 24.455 剪力(kN) ： 6.499 4.459 3.770 3.081 2.391 1.702 -1.013 断面号：8 9 10 11 12 13 弯矩(kN.m)：22.758 20.200 16.780 12.498 7.355 0.000 剪力(kN) ：-1.702 -2.391 -3.081 -3.770 -4.459 -6.499
钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸b×h =200mm ×450mm ， 计算跨度L 0=6m ，承受均布线荷载：活荷载:楼面板2kN/m ，屋面板1.5 kN/m. 永久荷载标准值：钢筋混凝土的重度标准值为25kN/m 3，故梁自重标 准值为25×0.2×0.45=2.25 kN/m 。墙自重18×0.24×3=12.96 kN/m ，楼板：25×0.08×2.25=4.5kN/m. 楼盖板25×0.06×2.25=3.375kN/m. 查表得f c =12.5N/mm 2，f t =1.3N/mm 2，f y =360N/mm 2，ξb =0.550，α1=1.0，结构重要性系数 γ0=1.0，可变荷载组合值系数Ψc=0.7 １.计算弯矩设计值M 故作用在梁上的恒荷载标准值为： g k =2.25+12.96+4.5+3.375=23.085kN/m 简支梁在恒荷载标准值作用下的跨中弯矩为： M gk =1/8g k l 02=1/8×23.085×62=103.88kN.m 简支梁在活荷载标准值作用下的跨中弯矩为： M qk =1/8q k l 02=1/8×62×(2+1.5*0.4)=11.7kN·m 由恒载控制的跨中弯矩为： γ0（γG M gk + γQ Ψc M qk ）=1.0×（1.35×103.88+1.4×0.7×11.7） =151.70kN·m 由活荷载控制的跨中弯矩为： γ0（γG M gk +γQ M qk ） =1.0×（1.2×13.88+1.4×11.7） 取较大值得跨中弯矩设计值M =151.70kN·m 。 1.确定截面有效高度h 0 假设纵向受力钢筋为单层，则h 0= h -35=450-35=415mm 假设纵向受力钢筋为单层，则h 0=h -35=450-35=415mm 2.计算x ，并判断是否为超筋梁 =4.15-((4.152-2*151.70*106/1.1*12.5*200))^0.5 =166.03mm<0.518*415=214.97 不属超筋梁。 3. =1.0×12.5×200×166.03/360=1153mm 2 0.45f t /f y =0.45×1.3/360=0.16%＜0.2%，取ρmin =0.2% A s ，min =0.2%×200×450=144mm 2＜ A s =1153mm 2 M u =f y A s （h 0-x/2）=360×1153×（415-166.03/2）=137.×106N·mm=111.88kN·m＞M=105kN·m 该梁安全。 4.选配钢筋 选配4Φ20（As=1256mm 2），
1.一座五梁式装配钢筋砼简支梁桥的主梁和横隔梁截面如下图1、图2所示，主梁长19.96m ，计算跨径19.5m ，主梁翼缘板刚性连接。40C 的弹性模量2 10m N 105.23E ?=，跨中截面惯性矩 4 c m 06626.0I =，跨中单位长度质量m kg 1083.51m 3c ?=，试计算5号梁5cq m ，50q m 以 及在公路-Ⅰ级车道荷载作用下的跨中最大弯矩、最大剪力及支点截面最大剪力。 图1（单位：cm ） 图2（单位：cm ） 解：一、5号梁荷载横向分布系数计算 1、杠杆原理法 （1）绘出5号梁的横向分布影响线：（如图示） 1 0.8751.6 0.8 （2）在5号梁的横向分布影响线上进行最不利加载（如图示） m 50q =1/2(∑ηi )＝1/2×0.875＝0.438
2、刚性横梁法 (1)求5号梁的横向分布影响线： (以桥跨中心为坐标原点建立坐标系：如图示) ∑a i 2=a 12+ a 22 +a 32 +a 42+ a 52=2×（3.22+1.62）=25.6 η51= 1/n-a 5×a 1/∑a i 2=1/5-3.2×3.2/25.6=-0.2 η55= 1/n+a 3×a 7/∑a i 2=1/5+3.2×3.2/25.6=0.6 绘出5号梁的横向分布影响线 (2)在5号梁的横向分布影响线上进行最不利加载：绘出加载图 0.875 η1=(480-20)/480*0.6=0.575 η2=(480-200)/480*0.6=0.35 η3=(480-330)/480*0.6=0.1875 η4=-30/480*0.6=-0.0375 ? m 5cq =1/2(∑ηi )=1/2(0.1875+0.35+0.575)=0.556 m 5cq =1/2(∑ηi )=1/2(0.1875+0.35+0.575-0.0375)=0.538 ? 二．内力计算 1、恒载内力 )(2 22x l gx x gx x gl M x -=?-?=
简支梁绝对最大弯矩计算及原理 影响线之综合应用 by hnullh 一、条件： 1， 简支梁 2， 影响线 3， 移动集中荷载 4， 求绝对最大弯矩 a) 未知截面 (与求跨中弯矩或某一个固定未知截面弯矩的最大值相区别) b) 未知数值 二、引理： 1，合力矩定理 在影响线单段直线范围内，各力效应与其合力效应一样。 F k F R a x l Fk 为临界荷载，FR 为荷载合力 x 为位置变量 l 为简支梁长 ∑?=i i pi y F S （ 1.1） ∑?=i i pi x F S αtan R x R x F i i pi ?=?∑ （ 2.1-1） （ 2.1-2） （ 2.1-3） R R tan tan y R x R x F S i i pi ?=??=?=∑αα （ 2.1-4） () n i x y i i 2,1tan ==α
2， S 取得极值的必要条件 S 取得极值时，某一集中荷载必然会位于影响线的某一顶点上，把该荷载称 为临界荷载，FK 用表示。 公式（2.2-2）为S 的导数，先（FK 过顶点之前）≥0后（FK 过顶点之后）≤ 0，表示S 先增后减，取得极大值。 3，临界荷载与简支梁上所有荷载（包括临界荷载本身）的合力R （FR ）恰好位于梁中点两侧的对称位置 设Fpi 为临界荷载，求Fpi 对应的截面的Mi Fpi 以左所有荷载（Fp1，Fp2 ……Fpi -1）对Fpi 作用点的矩为 M （为常数） Mi 为x 的函数，求得Mi 的最不利位置的一般公式（即引理3）： 三、计算 轮次取Fpi 为临界荷载，可以求得对应Mimax ，比较之，得出最大Mmax 。 从而先后解决了未知截面和未知数值两个内容。 四、优化 绝对最大弯矩通常发生在梁中点附近，故可设想，使梁的中点发生最大弯矩的临界荷载也就是发生绝对最大弯矩的临界荷载 ()∑∑==?-?+?=?m j j j m j j j j y R y y R S 1 1 ∑=?=??m j j j R x S 1 tan α （ 2.2-1） （ 2.2-2） ()M x l a x l R M x R M A i ---=-?= （ 2.3-1） ()02=--=a x l l R dx dM i （ 2.3-2） 2 a l x -= （ 2.3-3）
简单载荷 梁内力图（剪力图与弯矩图） 梁的简图 剪力Fs 图 弯矩M 图 1 l a F s F F l a F l a l -+ - F l a l a ) (-+ M 2 l e M s F l M e + M e M + 3 l a e M s F l M e + M e M l a l -e M l a + - 4 l q s F + -2 ql 2 ql M 8 2ql + 2 l 5 l q a s F + -l a l qa 2) 2(-l qa 22 M 2 228)2(l a l qa -+ l a l qa 2) (2 -l a l a 2)2(- 6 l q s F + -3 0l q 6 0l q M 3 92 0l q + 3 )33(l - 7 a F l s F F + Fa -M
8 a l e M s F + e M M 9 l q s F ql + M 2 2ql - 10 l q s F 2 l q + M 6 20l q - 注：外伸梁 = 悬臂梁 + 端部作用集中力偶的简支梁 表2 各种载荷下剪力图与弯矩图的特征 某一段梁上的外力情况 剪力图的特征 弯矩图的特征 无载荷 水平直线 斜直线 或 集中力 F 突变 F 转折 或 或 集中力偶 e M 无变化 突变 e M 均布载荷 q 斜直线 抛物线 或 零点 极值 表3 各种约束类型对应的边界条件 约束类型 位移边界条件 力边界条件 （约束端无集中载荷） 固定端 0=w ,0=θ — 简支端 0=w 0=M
简支梁绝对最大弯矩的正确理解与应用
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:
简支梁绝对最大弯矩计算及原理 绝对最大弯矩的定义： 简支梁所有截面的最大弯矩中的最大者称为简支梁的绝对最大弯矩。 对于等截面梁来说，绝对最大弯矩发生的截面是最危险截面,是结构设计的依据。３,临界荷载与简支梁上所有荷载（包括临界荷载本身)的合力Ｒ(F Ｒ)恰好位于梁中点两侧的对称位置 设Ｆp ｉ为临界荷载,求F ｐi 对应的截面的Mi Fpi 以左所有荷载(Fp1,Fp2 ……Ｆｐi-1)对Fp ｉ作用点的矩为 Ｍ（为常数) M ｉ为ｘ的函数,求得Mi 的最不利位置的一般公式(即引理３）： 四、优化 绝对最大弯矩通常发生在梁中点附近，故可设想，使梁的中点发生最大弯矩的临界荷载也就是发生绝对最大弯矩的临界荷载 绝对最大弯矩是最大弯矩,因此当其发生时应有某个荷载作用在其发生的截面。为了求绝对最大弯矩，可将每个荷载均作为发生绝对最大弯矩的临界荷载，考查在荷载移动过程中该荷载作用点下截面的弯矩变化规律，求出最大值,然后从这些最大值中选出最大的即是绝对最大弯矩。 ()M x l a x l R M x R M A i ---=-?= ()02=--=a x l l R dx dM i 2 a l x -=
可以推导出当把某个荷载作为临界荷载时，该荷载作用 点下截面的最大弯矩为 （K＝1,２，…，n）（2－8) 式中：为发生最大弯矩时距左支座的距离；为梁上外力的合力，a为与的距离。从图2-29中可看到这时合力与对称分布于梁中点C两侧；为左侧的梁上的各荷载对作用点的力矩之和。 图２-29 从由式(2-8)算出的n个弯矩最大值中选出最大的即是绝对最大弯矩。 计算经验表明,绝对最大弯矩通常发生在梁的中点附近截面，使中点截面发生最大弯矩的临界荷载一般情况下也是发生绝对最大弯矩的临界荷载。这样就不必计算n种情况,而只计算一种情况。 实际计算时可按下述步骤进行:
第四章 简支梁（板）桥设计计算 第一节 简支梁（板）桥主梁内力计算 对于简支梁桥的一片主梁，知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用，就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力（弯矩M 和剪力Q ），有了截面内力，就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。 对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁（板）桥，通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力，跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化，弯矩可假设按二次抛物线规律变化，以简支梁的一个支点为坐标原点，其弯矩变化规律即为： )(42 max x l x l M M x -= （4-1） 式中：x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值； m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值； l —主梁的计算跨径。 对于较大跨径的简支梁，一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。如果主梁沿桥轴方向截面有变化，例如梁肋宽度或梁高有变化，则还应计算截面变化处的主梁内力。 一 永久作用效应计算 钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用，往往占全部设计荷载很大的比重（通常占60～90%），桥梁的跨径愈大，永久作用所占的比重也愈大。因此，设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。如果在设计之初通过一些近似途径（经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等）估算桥梁的永久作用，则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。 在计算永久作用效应时，为简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。因此，对于等截面梁桥的主梁，其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。如果需要精确计算，可根据桥梁施工情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。 对于组合式梁桥，应按实际施工组合的情况，分阶段计算其永久作用效应。 对于预应力混凝土简支梁桥，在施加预应力阶段，往往要利用梁体自重，或称先期永久作用，来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。在此情况下，也要将永久作用分成两个阶段（即先期永久作用和后期永久作用）来进行计算。在特殊情况下，永久作用可能还要分成更多的阶段来计算。 得到永久作用集度值g 之后，就可按材料力学公式计算出梁内各截面的弯矩M 和剪力Q 。当永久作用分阶段计算时，应按各阶段的永久作用集度值g i 来计算主梁内力，以便进行内力或应力组合。 下面通过一个计算实例来说明永久作用效应的计算方法。
天津大学研究生院1994年招收硕士生入学试题 考试科目：结构力学（包含结构动力学） 题号：0901 一．计算图1所示珩架指定杆的轴力()12,N N (10分) 二．结构仅在ACB 部分温度升高t 度，并且在D 处作用外力偶M 。试求图示刚架A,B 两点间水平向的相对位移。已知：各杆的EI 为常值，α为线膨胀系数，h 为截面高度。 （20分）
三．用力法分析图3所示结构，绘M 图。计算时轴力和剪力对位移的影响略去不计。各杆的EI 值相同。 （20分） 半圆弧 积分表：2 211 sin sin 2,cos sin 22424 x x xdx x xdx x = -=+? ? 四．试用位移法求解图4所示刚架并绘M 图。计算时不考虑轴力变形时对位移的影响。（20分） 杆端力公式： 21 ,08 f f AB BA ql M M =-=,53,88 f f AB BA ql ql Q Q = =-
一．试用力矩分配法计算图5所示连续梁并绘M 图。（10分） 二．求图示结构的自振频率和主振型，并作出振型图。已知：122,,m m EI m m ===常数， 忽略阻尼影响。 （20分）
天津大学研究生院1995年招收硕士生入学试题 考试科目：结构力学题号：0901一．选择题：在正确答案处画“√”。每题4分。 1．图示平面体系的几何组成性质是： A.几何不变且无多余联系的 B.几何不变且有多余联系的 C.几何可变的 D.瞬变的 2．图示结构A截面的剪力为： A. –P B. P C. P/2 D. –P/2 3.图示珩架内力为零的杆为： A.3根 B.6根 C.8根 D.7根
赵洋(84175817) 10:31:05 简支梁计算内 1、需要计算的部位：主梁、横梁、桥面板； 2、主要荷载：结构重力、预应力、活载、日照温差； 3、计算项目：主梁强度设计、验算； 横梁强度设计、验算； 桥面板强度设计、验算； 主梁变形计算、预拱度计算； 简支梁计算方法 主梁恒载内力： 按实际结构尺寸计算恒载集度，计算应力时将荷载作用在结构上直接计算，但应注意要根据按施工方法确定何种荷载作用在何种截面上。 主梁预应力内力： 简支梁属于静定结构，预应力只产生出内力，不产生二次力效应。 主梁活载内力： 纵向采用影响线加载求最不利内力； 横桥向采用横向分布系数考虑车列在横向最不利布置位置。 横梁内力计算： 利用横向分布影响线加载求最不利弯矩。 桥面板计算： 采用有效工作宽度方法考虑车轮荷载在桥面板上的分布； 内力计算要根据桥面板与两肋的刚度比，选取不同的修正系数。 主梁变位计算： 根据构件类型修正弹性模量和惯性矩，恒载按实际结构尺寸计算，但必须考虑收缩徐变作用，活载计算中不记冲击系数。 预拱度设置： 通常预拱度的大小，等于全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值，也就是说应该在常遇荷载情况桥梁基本上接近直线状态。对于位于竖曲线上的桥梁，应视竖曲线的凸起（或凹下）情况，适当增减预拱度值，使峻工后的线形与竖曲线接近一致。 对于简支梁常用跨中点的预拱度作为失高，按二次抛物线甚至全梁的预拱度。 连续梁与刚构桥计算内容 1、需要计算的部位：主梁、横梁（如果采用多梁式截面）、桥面板； 2、主要荷载：结构重力、预应力、活载、收缩徐变内力、基础变位内力、日照或常年温差内力； 3、计算项目：主梁强度设计、验算； 横梁强度设计、验算； 桥面强度设计、验算； 主梁变形计算、预拱度计算； 连续梁与刚构桥计算方法 主梁自重内力： 按实际结构尺寸计算恒载集度，将荷载作用在结构上，通过结构力学方法求解或通过有限元程序求解。 计算中必须按施工方法确定各种构件自重作用的体系、作用截面，必须按施工过程考虑结构
弯曲变形：杆件在垂直于其轴线的载荷作用下，使原为直线的轴线变为曲线的变形。 梁Beam——以弯曲变形为主的直杆称为直梁，简称梁。 弯曲bending 平面弯曲plane bending 7.1.2梁的计算简图 载荷： （1）集中力concentrated loads （2）集中力偶force-couple （3）分布载荷distributed loads 7.1.3梁的类型 (1)简支梁simple supported beam 上图 (2)外伸梁overhanging beam (3)悬臂梁cantilever beam 7.2 梁弯曲时的内力 7.2.1梁弯曲时横截面上的内力——剪力shearing force和弯矩bending moment 问题： 任截面处有何内力？
该内力正负如何规定？ 例7－1 图示的悬臂梁AB ，长为l ，受均布载荷q 的作用，求梁各横截面上的内力。 求内力的方法——截面法 截面法的核心——截开、代替、平衡 内力与外力平衡 解：为了显示任一横截面上的内力，假想在距梁的左端为x处沿m-m截面将梁切开。 梁发生弯曲变形时，横截面上同时存在着两种内力。 剪力——作用线切于截面、通过截面形心并在纵向对称面内。 弯矩——位于纵向对称面内。 剪切弯曲——横截面上既有剪力又有弯矩的弯曲。 纯弯曲——梁的横截面上只有弯矩而没有剪力。 工程上一般梁（跨度L 与横截面高度h 之比L/h ＞5），其剪力对强度和刚度的影响很小，可忽略不计，故只需考虑弯矩的影响而近似地作为纯弯曲处理。 规定：使梁弯曲成上凹下凸的形状时，则弯矩为正；反之使梁弯曲成下凹上凸形状时，弯矩为负。 7.2.2弯矩图bending moment diagrams 弯矩图：以与梁轴线平行的坐标x表示横截面位置，纵坐标y按一定比例表示各截面上相应弯矩的大小。 例7－2 试作出例7－1中悬臂梁的弯矩图。 解（1）建立弯矩方程由例7－1知弯矩方程为
第七章直梁弯曲时的内力和应力 一、填空题： 1、梁产生弯曲变形时的受力特点，是梁在过轴线的平面内受到外力偶的作用或者受到和梁轴线相___________的外力的作用。 2、车床上的三爪盘将工件夹紧之后，工件夹紧部分对卡盘既不能有相对移动，也不能有相对转动，这种形式的支座可简化为___________支座。 3、矩形截面梁弯曲时，其横截面上的剪力作用线必然________于外力并通过截面________。 4、梁弯曲时，其横截面上的剪力作用线必然__________于横截面。 5、梁弯曲时，任一横截面上的弯矩可通过该截面一侧（左侧或右侧）的外力确定，它等于该一侧所有外力对________力矩的代数和。 6、梁上某横截面弯矩的正负，可根据该截面附近的变形情况来确定，若梁在该截面附近弯成上_____下_______，则弯矩为正，反之为负。 7、用截面法确定梁横截面上的剪力时，若截面右侧的外力合力向上，则剪力为______。 8、以梁横截面右侧的外力计算弯矩时，规定外力矩是顺时针转向时弯矩的符号为_______。 9、将一悬臂梁的自重简化为均布载荷，设其载荷集度为q，梁长为L，由此可知在距固定端L/2处的横截面上的剪力为_________，固定端处横截面上的弯矩为__________。 10、在梁的集中力偶左、右两侧无限接近的横截面上，剪力相等，而弯矩则发生_______，_________值等于梁上集中力偶的力偶矩。 11、剪力图和弯矩图是通过________和___________的函数图象表示的。 12、桥式起重机横梁由左、右两车轮支承，可简化为简支梁，梁长为L，起吊重量为P，吊重位置距梁左、右两端长度分别为a、b，且a>b,由此可知最大剪力值为_______. 13、将一简支梁的自重简化为均布载荷作用而得出的最大弯矩值,要比简化为集中罚作用而的最大弯矩值__________ 14、由剪力和载荷集度之间的微分关系可知,剪力图上的某点的_________等于对应于该点的载荷集度. 15、设载荷集度q（X）为截面位置X的连续函数，则q（X）是弯矩M（X）的_______阶导函数。 16、梁的弯矩图为二次抛物线时，若分布载荷方向向上，则弯矩图为向_________凸的抛物线。 17、弯矩图的凹凸方向可由分布载荷的_________符号确定。 18、在梁的某一段内，若无分布载荷q（X）的作用，则剪力图是__________于X轴的直线。 19、在梁的弯矩图上，某一横截面上的弯矩有极值（极大值或极小值），该极值必发生在对应于剪力___________的横截面上。
井字梁的最大弯矩计算 地下室顶板承载力20KM/㎡，100m 高施工电梯重量230KN,直接安装在地下室顶板的井字梁上，计算井字梁的最大弯矩。（施工电梯设计荷载230 1.2 1.4386.4P KN =??=， '230 2.1483P KN =?=） 2q M K ab = P qab =，q 为单位面积上的设计荷载，在计算中近似假定集中在梁交点处，假定井字梁四边均为简支。 A M KPb =， B M KPa = 为跨中弯矩 4834120.75P KN =÷= 取130P KN = 当 2.6a b m ==， 1.0a b = K = 0.5 则0.5130 2.6169A B M KN m M =??=?= 当 2.6a m =， 1.3b m =，0.50.6b a =＜ 则0.82130 1.3138.6A M KN m =??=? 10.181302 2.6121.7 B M K N m =???=? A 梁受两个集中力 138.62277.2A M KN m =?=? B 梁也受两个集中力作用1692338B M KN m =?=? 单筋矩形梁弯矩计算 弯矩计算公式： 2 08(%)(%)(1)()10200y y c f bh f M KN m f ρρ=-?
0(%)100 S A bh ρ= 井字梁截面尺寸300×800，下部配筋4根直径20的三级钢，砼等级C40 计算承载力弯矩值： 配筋率： 010********%0.562%300(80055) S A bh ρ?===?-（） 三级钢，2360/mm y f N = 砼C40，219.1/c f N mm = 080055745h m m =-= 弯矩 280.5623603007450.562360(1)336.90.9473191020019.1 M KN m ????=-=?=??大于 277.2A M KN m =? 满足100m 施工电梯直接安装在地下室顶板井字梁上的设计要求。
各种梁的弯矩计算公式 1。两端固定支座，当一端产生转角；mab=4i，mba＝2i其中i＝ei/l 2。两端固定支座，当一端产生位移；mab＝－6i/l,mba＝－6i/l 3。两端固定支座，当受集中力时；mab=-pab（平方）/l（平方），mba=pab（平方）/l（平方）。当作用力于中心时即a＝b时mab=-pl/8,mba=pl/8 4。两端固定支座，当全长受均布荷载时；mab=－ql（平方）/12, mba=ql（平方）/12 5。两端固定支座，当长度为a的范围内作用均布荷载时； mab=－qa（平方）×（6l平方－8la＋3a平方）/12l平方， mba=qa（立方）×（4l－3a）/12l平方 6。两端固定支座，中间有弯矩时；mab=mb（3a－l）/l平方， mba=ma（3b－l）/l平方 7。当一端固定支座，一端活动铰支座，当固定端产生转角时；mab=3i，mba=0 8。当一端固定支座，一端活动铰支座，当铰支座位移时；mab=－3i/l,mba=0 9。当一端固定支座，一端活动铰支座，当作用集中力时； mab=－pab（l＋b）/2l平方，mba=0（当a＝b＝l/2时mab＝－3pl/16） 10。当一端固定支座，一端活动铰支座，当受均布荷载时； mab=－ql平方/8 ，mba=0 11。当一端固定支座，一端活动铰支座，中间有弯矩时； mab=m（l平方－3b平方）/2l平方，mba=0 12。当一端固定支座，一端滑动支座，当固定端产生转角时；mab=i，mba=－i 13。当一端固定支座，一端滑动支座，当受集中力时； mab=－pa（2l－a）/2l,mba=-pa平方/2l (当a＝b＝l/2时mab=－3pl/8,mba=-pl/8) 14。当一端固定支座，一端滑动支座，当滑动支座处受集中力时； mab=mba=－pl/2 15。当一端固定支座，一端滑动支座，当受均布荷载时； mab=－ql平方/3,mba=-ql平方/6