此章节内容虽多,但核心在于掌握简支梁受力情况的快速分析方法,从而准确绘制出剪力图与弯矩图。
虽然书中的讲解较为繁杂,但我们可以从中提炼出关键原理。
关于剪力图:从梁的一端开始,若无外力作用则为水平直线。当遇到集中力(包括支座反力)时,剪力图会发生突变,突变值等于集中力的大小,方向与力同向。若遇到分布力,剪力图则会发生倾斜,其值和方向与分布力一致。而对于没有外力作用的区段,剪力图保持水平。
对于弯矩图:其绘制方式则是在没有外力偶作用的情况下从零开始。遇到力偶作用时,弯矩图会突变,其值与突变方向由力偶大小决定(以左顺右逆方向变化为正)。当弯矩图下方为正值区域、上方为负值区域时,若遇到均匀分布的荷载,弯矩图则会呈现出抛物线形态,抛物线的开口方向与均匀荷载的方向相反。
以一个实例来具体说明:在无外力偶作用的自由端,如用固定铰支座或活动铰支座支撑的梁的端点及中间铰处,弯矩均为零。这一规律对于我们理解和绘制弯矩图至关重要。
针对本题,我们首先需确定A点的弯矩为零。接着,我们需求出AC两点的支座反力,并根据平衡方程列出受力情况。然后,利用上述的微分关系快速绘制出剪力图和弯矩图。
在剪力图中,我们会发现一个剪力为零的位置点D。通过相似三角形的原理,我们可以计算出D点的位置。我们还可以通过计算得出梁的最大弯矩(Mmax)和最小弯矩(Mmin/Mc),尤其是在均匀分布的荷载和集中力共同作用在梁的中部时。