超静定结构影响线讲诉
《结构力学》第8章:影响线

确定连续梁的最不利荷载位置时,首先用机动法做出其影响线的 轮廓,然后,将任意分布的均布活荷载作用在影响线的正区域, 便得到该量值的最大值的最不利荷载位置;将任意分布的均布活 荷载作用在影响线的负区域,便得到该量值的最小值的最不利荷 载位置。荷载的最不利位置确定后,便可求出某量值的最大值和 最小值。
建筑力学
结构力学
1. 简支梁的内力包络图
首先沿梁的轴线将梁分为若 干等分,计算出吊车移动时 各截面的最大弯矩值,并按 同一比例画在梁的轴线上, 然后连成光滑曲线,得到的 图形即为吊车梁的弯矩包络 图,如图8.9 (b)所示。同 样,可计算出梁上各截面的 最大和最小剪力值,画出剪 力包络图,如图8.9(c)。
(1) 任意布置的均布荷载作用时
工程中的人群、堆货等荷载 ,是可以按任意方式分布的 均布荷载。其最不利荷载的 位置为:将其布满对应影响 线所有纵标为正号的区域。
建筑力学
图8.6 最不利荷载位置时的均布荷载布置
结构力学
(2)系列移动集中荷载作用时
汽车、火车及吊车的轮压等移动荷载,可以简化为一系列彼此间 距不变的系列移动集中荷载。当荷载系列移动到最不利荷载位置 时,所求的量值S应为最大,因此,系列荷载由该位置无论再向 左或向右移动,量值S都会减小。据此,可以从讨论量值的增量 入手来确定最不利荷载位置。 现根据量值的增量 S的增减来分析量值S取得极值时的荷载位置:
剪力包络图的绘制方法和步骤与弯矩包络图相同。
建筑力学
结构力学
8.7 小 结
本章主要研究静定单跨梁和连续梁的影响线绘制,以及利用影 响线确定最不利荷载位置,进而求出该量值的绝对最大值作为结构 设计的依据;还介绍了简支梁及连续梁的内力包络图的绘制。 1.竖向单位集中荷载P=1沿结构移动时,表示某量值变化规律的图 形,称为该量值的影响线。要注意内力影响线与内力图的根本区别 。内力影响线上的竖标值是当单位集中荷载移动到该位置时,指定 截面的内力值;而内力图中的竖标值是荷载位置固定不变时,该截 面上的内力值。 2.绘制影响线的方法有两种:静力法和机动法。静力法是绘制结构影 响线的最基本方法,应熟练掌握。用静力法或机动法都可以做出单跨 静定梁的影响线,而用机动法只可以做出连续梁影响线的轮廓。单跨 静定梁的支座反力和内力影响线是由直线段组成;连续梁的支座反力 和内力影响线是由曲线组成。
8 影响线的概念汇总

刚体体系的虚功原理:
刚体体系在任意平衡力系作用下,体系上所 有主动力在任一与约束条件相符合的无限小 刚体位移上所作的虚功总和恒等于零。
注意:
平衡力系、 几何可能位 移是两种独 立的状态, 即位移状态 中的位移不 是力状态中 的力产生的。
§8.4.1 机动法作影响线的原理和步骤
移动荷载是移动荷载是一个一个集中荷载集中荷载移动荷载是移动荷载是一组一组间距不变的集中荷载间距不变的集中荷载荷载临界位置的特点及判定原则荷载临界位置的特点及判定原则crcr三角形影响线三角形影响线临界位置的必要临界位置的必要条件条件85超静定结构的影响线p472p472待待超静定结构解法超静定结构解法学习后继续学习后继续
1
l1 (+)
l
A
A
F
(-) C
QB左 IL
QB右 IL
B
l2
1
l
1
(+)
B
(+)
D
E
小结
静力法作影响线的关键是分段写出影响 线方程。由隔离体平衡条件求得该量值 关于x的函数式(直线或曲线方程)。
静定结构影响线均由直线段组成(关于x 的一次函数),而超静定结构则一般为 曲线。
可尽量利用现有的影响线作其它影响线。
证明:作M D 影响线
当P=1加在C点时,
MD =yC 当P=1加在E点时,
MD =yE 当P=1距C点为x时,
单位力
CE段为 x 的一次式。
反力
反力
叠加
● 直接荷载和结点荷载下影响线比较
● 桥梁结构体系影响线实例
RB IL MK IL QK IL
§8.3 静力法作桁架的影响线
结构力学教程——第12章 渐进法和超静定结构的影响线

性质,可得到柱子两端弯矩。
知识点 12.5-3
柱间有水平荷载作用时的计算
I=∞
A
C
q
i1 h1
B
i2 h2 D
I=∞
A
C
q
i1 h1
i2 h2
B
+
D
A
i1 h1 B
I=∞ C
i2 h2 D
P 单跨梁计算
P 力矩分配法
知识点
12.6 用机动法绘制连续梁的影响线
力法基本方程
11 Z1 1P 0
SBA 1 5
CBA 1
例2:作图示刚架的弯矩图
解 (1)固端弯矩
M
F AB
M
F BA
1 4 kN 3.3m 2
= 6.6kN m
M
F BC
M
F CB
1 (4 8.5)kN 3.6m 2
= 22.5kN m
(2)分配系数
SBA iBA 3.5 SBC iBC 5 SBE 3iBE 162
(http://structuremechanics/index1.htm)
1. 课程导入
连续梁桥
q
多跨连续梁
2. 结点力矩下单结点力矩分配
2.1 力矩分配法概念的提出 回顾位移法
例1:若梁线刚度 i 相同,求梁各杆端弯矩。
M
M
B
A
MBA MBC
M BA 4iB
B
θB
C
M AB 2iB
M BC 3iB
SCB 4 SCF 2 SCD 3
CB 0.445 CD 0.333 CF 0.222
解(1)转动刚度和分配系数
EI0=1
10(超)静定结构的影响线解析

§9-5 超静定力的影响线1、影响线的特征与求解方法1)影响线的特征静定结构——反力、内力影响线均为直线;位移影响线为曲线。
超静定结构——各量值的影响线均为曲线。
2)影响线的求作方法静力法——利用静力平衡条件求影响线方程,进而绘制影响线。
但对超静定力的影响线须解超静定问题,复杂、少用。
机动法——利用影响线与移动载荷作用点位移(挠度)图的比拟关系,快速绘制影响线轮廓。
简便、实用。
2、机动法求作超静定力影响线以图9-14连续梁(超静定梁)M K的影响线为例,说明用机动法求作超静定力影响线的方法。
1)取基本结构(超静定、几何不变体系)图b——去掉与XK 相应的约束,代之以(暴露出)约束反力XK ;A B C D EF P=1K(a)原结构A B C D EF P=1X K(M K)(下拉为正)(b)基本结构图9-14§9-5 超静定力的影响线2)建立力法典型方程k kk kp X δδ+=1()kp k pk kk kkX x δδδδ∴=-=-⋅()()pk kp x x δδ=ABCD EF P =1K ABCD E F P =1X K (M K )(下拉为正)(b)基本结构§9-5 超静定力的影响线K 截面相对转角为0式中δkk ——常数,不随X 而变化。
δpk ——载荷F P =1位置参数X 的函数,即δPK =δPK (x),其位移图如图9-14c 所示。
互等定理图9-14ABCDEX K (M K )(下拉为正)θB(c)挠度图⏹写成更明确的形式:()()1pk kkk x x X δδ=-ABCD EK+图9-15X k (M k )的影响线结论:X k 与δpk 成正比;挠度图即为影响线轮廓线图9-14ABCDEX K (M K )(下拉为正)θB(c)作用挠度图1kM=§9-5 超静定力的影响线X k 向上为正δpk 以向下为正(与p=1同向)X k 与δpk 反向3、求做超静定力影响线的步骤⏹1)撤去与所求约束力(或量值)相应的约束,代之以反力X K ;●2)使体系沿X K 正方向发生位移,作出移动载荷作用点的挠度δPK =δPK (x)(位移)图即为影响线X K (x)的形状;●3)将δPK 图除以常数δKK 使可确定影响线的具体数值;●4)横坐标以上图形为正号,横坐标以下图形为负号。
超静定影响线

6m
6m
6m
2.依次作出每一跨分布活载作用时的弯矩图(每跨4等分)
96
66
36
6 18 24 第1跨布活载 12 6
63 111 132
2.依次作出每一跨分布活载作用时的弯矩图(每跨4等分)
96 66 36
6
第1跨布活载 63 111 132 36 18 第2跨布活载 63 108 36 6 第3跨布活载 6 12 18 24 66 54 72 18 24 12 6
1 0.3125 11/8
2a
2a
a
从上述作法可见,其过程与静定结构影响线的作法并没有不同, 只是计算麻烦,需用力法求解
例2 静力法作连续梁支座处弯矩影响线。
x P=1
1 L L
2 L
思路: 按影响线的定义,作出P=1在不同位置x处的M1表达式。 1)P=1在第一跨移动,取如下基本体系
力法基本体系
6m
6m
6m
弯矩影响线轮廓
B 1 2 C 3 1 跨截面
2 跨截面 3 跨截面
支座B 支座C
说明:
要使1跨某截面取最大值,只需把第1跨和第3跨布满活载; 要使1跨某截面取最小值,只需把第2跨布满活载;
1. 由1跨截面弯矩影响线可知:
2. 由支座B截面弯矩影响线可知:
要使截面B的弯矩最大,只需第3跨布满活载;
A
B K C D E
F
三、影响线的应用:连续梁的内力包络图
1.基本原理 连续梁的设计必须以该梁在恒载(自重等)及活载(人 群、货物等)作用下每一截面上可能出现的内力最大值及最
小值作为设计依据。
其中恒载作用下的内力是确定的; 活载作用下的内力随分布的不同有不同的值。 下面以连续梁为例说明活载分布的最不利情形的特点
结构力学第五章影响线

确定连续梁的截面尺
确定连续梁的应变分 布
寸 确定连续梁的边界条
件 确定连续梁的位移分
确定连续梁的应力影 响线
布
影响线的应用
第五章
确定最不利荷载位置
影响线:表示结 构在某种荷载作 用下的位移、应 力、应变等物理
量的变化规律
确定最不利荷载 位置:通过影响 线分析找出结构 在特定荷载作用 下的位移、应力、 应变等物理量最 大或最小的位置
影响线的绘制
第六章
利用uCD软件绘制影响线
打开uCD软件新建或打开已有图纸
选择“绘图”工具栏选择“直线”工具
在图纸上绘制影响线注意保持线条的连续性和准确性
使用“标注”工具对影响线进行标注包括长度、角度等
使用“修改”工具对影响线进行修改和调整确保其符合设 计要求
保存图纸完成影响线的绘制
模型建立: 建立结构模 型包括几何 形状、材料 属性、荷载 条件等
影响线计算: 在软件中设 置影响线计 算参数如影 响线类型、 计算范围等
结果查看: 查看影响线 计算结果包 括影响线形 状、最大值、 最小值等
结果输出: 将影响线结 果输出为图 形或表格便 于查看和分 析
绘制步骤和注意事项
确定影响线的类型:静力影响线、动力影响线等 确定影响线的范围:根据题目要求确定影响线的范围 绘制影响线:按照题目要求绘制影响线 注意事项:注意影响线的准确性避免错误绘制影响线
绘制简支梁的影 响线
计算简支梁的最 大弯矩和最大剪
力
确定简支梁的临 界荷载和临界位
置
绘制简支梁梁影响线的步骤
确定连续梁的荷载条
确定连续梁的荷载分 布
确定连续梁的位移影 响线
件
确定连续梁的弹性模 量
连续梁的影响线和内力包络图

得
XK
KF KK
(a)
式中: δKK ——由于XK=1 的作用,基本结构上截面
K沿X的方向所引起的虚位 移,如图c所示,其值与荷 载F=1的位置无关,为一
正值常数;
δFK——由于荷载F=1的作用,基本结构上截面K沿XK的方向 所引起的位移,如图d所示,其值随F=1的位置移动而变化。
X K FK (c)
由此可见,由 δKK =1而产生的梁的虚竖向位移图就代表XK的 影响线,如图e所示。因两者的符号相反,故在影响线中,应取 梁轴线上方的图形为正,下方的为负。
目录
影响线\连续梁的影响线和内力包络图
综上所述,由机动法绘制超静定梁的某量值XK影响线的步 骤如下:
1)去掉与XK相应的约束,并用XK代替其作用。 2)使所得基本结构沿XK的正向产生单位虚位移,由此得 到的梁的虚竖向位移图即代表XK的影响线。 3)在梁轴线上方的图形标注正号,下方的标注负号。
建筑力学
影响线\连续梁的影响线和内力包络图
连续梁的影响线和内力包络图
1.1 连续梁的影响线
连续梁属于超静定梁,欲求影响线方程,必须先解超静定 结构,并且反力、内力的影响线都为曲线,绘制较繁琐。
土木工程中通常遇到的多跨连续梁在活载作用下的计算, 大多是可动均布荷载的情况(如楼面人群荷载)。此时,只 需知道影响线的轮廓,就可确定最不利荷载位置,因此,对 于活载作用下的连续梁,通常采用机动法绘制影响线的轮廓。
目录
影响线\连续梁的影响线和内力包络图
设有一n次超 静定梁,如图a 所示,现绘制某 指定量值XK(例 如MK)的影响 线。
为此,可先去掉与XK相应的约束,并以XK代替其作用,如图 b所示,把这个(n-1)次超静定结构作为基本结构
结构力学-第4章影响线

影响线和包络图在该桥设计中的应用
详细阐述影响线和包络图在该桥设计中的应用过程,包括影响线和包络图的绘制、最不利位置的确定、最大内力的计 算等。
设计结果分析与评价
对该桥的设计结果进行分析和评价,包括结构安全性、经济性等方面的评估。同时,可以与其他设计方 案进行对比分析,以进一步验证影响线和包络图在工程设计中的有效性和优越性。
通过绘制建筑结构的包络图,可以找到结构在地震作用下的最大变形和位移,为结构的刚 度设计和稳定性分析提供依据。
影响线和包络图在建筑结构优化设计中的作用
利用影响线和包络图,可以对建筑结构进行优化设计,如调整结构布置、改变构件截面等 ,以提高结构的抗震性能和经济效益。
工程案例分析:某大桥设计过程剖析
工程背景介绍
结构优化设计
根据影响线的形状和分布,对结 构进行优化设计,以改善结构的 受力性能。
80%
工程实例分析
结合具体工程实例,利用影响线 理论进行结构分析和设计,验证 理论的正确性和实用性。
03
超静定结构影响线绘制与应用
超静定梁影响线绘制实例
实例一
实例三
一次超静定梁的影响线绘制。通过选取 基本体系和基本未知量,利用力法方程 求解多余未知力,并绘制影响线。
影响线用于确定桥梁结构在移动荷载作用下的最不利位置
通过绘制桥梁结构的影响线,可以确定移动荷载在桥梁上的最不利位置,从而进行结构分析和设 计。
包络图用于确定桥梁结构的最大内力
通过绘制桥梁结构的包络图,可以找到桥梁在移动荷载作用下的最大内力,为桥梁的强度设计和 稳定性分析提供依据。
影响线和包络图在桥梁优化设计中的作用
影响线在结构优化中的应用
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0.108 D
§9.6 连续梁的最不利荷载分布及内力包络图
q=2kN/m A
C
2
4
1
BA
4/3 2 B
MC 的影响线
已知影响线,可求出结 构的内力:
MC
q 1
q 2
2(1 24/3 2
1 4 4 / 3) 2
8kN.m
连续梁所受的荷载分为恒荷载和活荷载,恒荷载引 起的内力沿全长都存在,活荷载可以任意布置。可以利 用影响线来判断,活荷载的最不利分布。
三、确定影响线的量值举例:求MB的影响线
x1 PP =1 x2 PP =1 x3 PP =1
A
B
C
D
6
6
6
MB =1
A
B
C
D
6
6
6
MB 的影响线 形状
A
B
MB
1
MA
x
1
MA
MB
A
θA y
θB
x
L
需要确定挠度曲线的方程:
A
L 6EI
(2M
A
MB)
B
L 6EI
(2M A
M ) B
挠度:
y(x)
x(l x) 6EIl
Mkmin
A
B
MkCmax Mkmin
D
E
F
Mkmax
A
B
C δ11
D
E
F
A
B
C
D
E
F
MC 的影响线
MK δ11
A
B
C
D
E
F
K
A
B
C
D
E
F
MK 的影响线
作图示结构中FQK、FQC右、FQC左的影响线的形状
x PP =1
A
B
CK D
E
F
A
B
C FQKδ11
D
E
F
FQK 的影响线
FQK右δ11
A
B
C
D
E
F
FQC右的影响线
FQK左
A
B
D
E
F
C
δ11 FQC左的影响线
C
δP1----Z1=1引起的荷载位置的变形值;
Z1
它是x的函数:
Z1(x) = -δP1(x)/δ11 令δ11=1, Z1(x) = -δP1(x) 所以:Z1引起的挠度图就是其影响
x PP =1
A
B
δPP
δ1P
C
线的形状,除以δ11,就是其大小。 A
δP1
B
C
δ11 Z1 =1
机动法做影响线的步骤:
图示连续梁的弯矩影响线的形状
A
B
C KD
E
F
A
B
q
C
D
E
MC 的影响线 q
F
M qwi
q
q
q
最大MC的最不利布置
最小MC的最不利布置
A
B
C
D
E
F
q
MK
的影响线 q
q
q
q
最大MK的最不利布置 最小MK的最不利布置
弯矩的包络图:
• 将连续梁等分成若干段,计算各等分点的最大弯矩值 和最小弯矩值
• 将各截面的最大值和最小值连起来,得到弯矩包络图。
A
B
0.4921.69 0.352
C
D
0.422
1.617 0.914
1.125 1.266 1.69
EIδ 图 P1
为左右两个截面相对转角
11
:
11
左
右
6 [(2 6EI
0.5)
(2
0.25)]
3.25 EI
奖赏图各值除
,可得到影响线的数值:
11
A 0.123
0.346
B
0.151 C
0.497 0.281 0.389 0.520
§9.5 超静定结构的影响线
• 单位荷载沿杆件轴线移动时,支座反力和内力的某个 量值随荷载位置的变化规律,称为影响线。
一、静力法:用力法、位移法力矩分配法等求出量值与
荷载位置的函数关系:
• 求Z1的影响线:
x PP =1
A
B
C
x PP =1
Z1
Z2
A
B
C
Z1 =1
Z1
M1
δδ2111ZZ11
δ12 Z 2 δ22 Z 2
1、撤掉所求量值响应的约束条件,代上约 束力;
2、使体系沿约束力的正方向发生位移,作 出体系的挠度图,就是影响线的形状图;
3、挠度图每个位置都除以δ11,就确定了影 响线的量值;
4、横坐标以上图形为正号,横坐标以下图 形为负号
例:作图示结构中MC、MK的影响线的形状
x PP =1
A
B
CK D
E
F
MC
Δ1P Δ2 P
0 0
Z1 f(x)
M2
x PP =1
A
B
MP
Z2 =1 C
2、机动法:
x PP =1
A
B
C
• 去掉支座B,代上支座反力Z1,在
基本体系中:δ11Z1+δ1P=0
Z1
Z1 = -δ1P/δ11 • 由位移互等定理: δP1 = Δ1P
x PP =1
Z1 = -δP1/δ11
A
B
y(x3 )
x3 (6 x3 ) [-0.25(12 6EI 6
x3 )]
0.25x3 (6 x31)(1236EI
x3 )
将 x1=1.5,x1=3,x1=4.5; x2=1.5,x2=3,x2=4.5;x3=1.5,x3=3,x3=4.5 代入三跨挠度曲线方程,可以得到挠度值。如图:
[M
A
(2l
x)
M B (l x)]
求挠度曲线:
0.5
MB =1
0.25
A
B
C
D
y(x)
x(l x) 6EIl [M A (2l
x)
M B (l
x)]
1 M图
第一跨:
M AB -0.5kN.m;;M BA 1.0kN.m
y(x1 )
x1 (6 x1 ) [0.5(12 6EI 6
x1 )
1(x1
6)]
1.5(6 x1 )x12 36EI
第二跨:
M BC 1.0kN.m;;M CA 0.25
y(x2 )
x2 (6 x2 ) [1(12 6EI 6
x2 ) - 0.25(x2
6)]
(6 x21 )x22 36EI
(10.51.25x2 )
第三跨:
M CD -0.25kN.m;;M DC 0