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静定结构影响线(Influence Line)的应用

发布于:2022-10-09 16:02:09 来自:建筑结构/结构资料库 0 14 [复制转发]

前言



       影响线是活载作用下结构分析的基本工具,关于影响线的应用问题,对考研而言,考点主要包括两部分,即应用I.L.计算任意荷载下的量值和确定最不利荷载位置。


考频分析



       影响线的应用总体而言考频较小,但还是那句话,在有足够的复习时间下,首先要保证的是复习的全面,其次再突出重点。故关于影响线的应用问题也不容忽视。



基本内容


1

I.L.应用一(在荷载下应用I.L.计算量值)


       注意到,在影响线中,主要谈到了移动单位力下的影响线,关于移动单位力偶下的影响线是作了拓展(可参考上一篇推文影响线的绘制),I.L.应用中具体荷载形式也相对应的以集中力、均布力为主,偶尔涉及集中力偶,基本不涉及均布力偶,但考虑到知识的完备性,同前文一样,关于力偶的部分仍作以拓展。




应用影响线求量值利用的是叠加原理:

量值S=Σ集中力×相应I.L.竖标+Σ均布力×相应I.L.面积+Σ集中力偶×相应I.L.竖标+Σ均布力偶×相应I.L.面积

I
 移动单位力下影响线的应用

已知移动单位力Fp=1下的影响线可以用来求任意集中力与任意分布力下的量值。

弯矩M与反力的具体量值一般易求,这里需要特别注意的是剪力FQ量值的求法,原因在于集中力处剪力有突变。

看下例

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II
 移动单位力偶下影响线的应用


已知移动单位力偶M=1下的影响线可以用来求任意集中力偶与任意分布力偶下的量值。

剪力FQ与反力的具体量值一般易求,这里需要特别注意的是弯矩M量值的求法,原因在于集中力偶处弯矩有突变。

看下例

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III
 移动单位力I.L.与移动单位力偶I.L.联合求解


当结构上既作用集中力与分布力,又作用集中力偶与分布力偶时,要求解某量值,则需分开绘制单位力与单位力偶下的影响线再分别计算力下的量值与力偶下的量值,最后求和即可。见下例

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该题的求解过程综合了前面两例,你能独立做出来吗?

:关于影响线的应用题目中,你是否发现了基本不涉及桁架结构呢?因为利用桁架结构的影响线求量值太过简单了,只有作用在结点上的集中荷载,完全没有考察的必要。

2

I.L.应用二(确定最不利荷载位置)

I
 可以任意布置的均布荷载


       绘出所求量值影响线,将均布荷载满布正号区,得该量值的最大正值,将均布荷载满布负号区,得该量值的最大负值。

II
 移动集中荷载组


       我们知道,静定结构的影响线由直线组成,矩形形的影响线其最不利荷载位置可直观确定,对非矩形的影响线,可分为单折线形与多折线形,其最不利荷载位置不好直接确定,大部分情况下需要进行一定的试算。

a.单折线形影响线

也称为三角形的影响线,包括以下几种(直角三角形最不利荷载位置也可通过观察直接进行判断)

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重要结论:在荷载总数不变时,量值S若取得极值,则必有一个集中荷载作用在影响线的顶点。

临界荷载:某集中力作用在影响线顶点时,荷载组不论是向左作微量移动还是向右作微量移动,量值都将减小。该集中力称为临界荷载,记为FPcr,荷载位置记为临界位置。

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该公式表明

临界荷载FPcr作用于影响线的顶点,将FPcr计入哪一侧,则哪一侧荷载的平均集度就大些。


注:临界荷载定义是由向左或向右的微量移动上的,故其求出的只是量值S的极值,荷载组在移动过程中,可能会有多个极值,需要分别求出,再在极值中取最大值即为量值S的最大值,此时荷载组的位置称为最不利荷载位置。

b.多折线形影响线(仅作了解)

类似下图的影响线,由多折线组成


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重要结论:量值S若取得极值,则必有一个集中荷载作用在影响线的某一个顶点。

       多折线形影响线下最不利荷载位置的求解,因考试基本不会涉及,故在此省略。值得提的一点是,临界荷载的判别公式的推导都是基于量值S的变化量ΔS变号,列出ΔS的表达式,在三角形影响线中,只有两侧,一侧斜率为正,一侧斜率为负,再作约分与移项就可得上面的一组三角形影响线FPcr不等式。在多折线形影响线中,也是同理;具体可参考教材。

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知识点:静定结构影响线的应用

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这个家伙什么也没有留下。。。

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