桁架圖解法的基本原理是利用結(jié)構(gòu)體系受到的桿件軸力和外力形成一個平衡力系,而且平衡力系的力矢量是一個閉合的圖形。根據(jù)力矢量的特定(力矢量包括力的方向和力的大?。?,根據(jù)力矢量平衡關(guān)系進(jìn)行求解。以一個桁架結(jié)構(gòu)為例:圖1. 桁架受到半跨單位力的作用,,采用圖解法求解桁架的內(nèi)力系數(shù),。首先用力的平衡方程求解桁架的支座反力;第二步:以固定的方向確定外力(包括支座反力)之間區(qū)域的編號,,例子中采用順時針方向,,用英文字母定義外力區(qū)域(a,b,,c,,d,……) ,;然后用數(shù)字定義桁架桿件之間區(qū)域(1,2,3,4,5,,……)。
桁架圖解法的基本原理
桁架圖解法是一種用于分析桁架結(jié)構(gòu)中各桿件內(nèi)力的方法,,其基本原理是利用結(jié)構(gòu)體系受到的桿件軸力和外力形成一個平衡力系,,且這個平衡力系的力矢量是一個閉合的圖形。以下是桁架圖解法的基本步驟和原理:
1. 力的平衡方程求解支座反力
首先,,通過力的平衡方程計算出桁架的支座反力,。這是圖解法的基礎(chǔ),因為支座反力是整個結(jié)構(gòu)外部施加的唯一已知力,,它們對于確定內(nèi)部桿件的內(nèi)力至關(guān)重要,。
2. 區(qū)域編號
接下來,以固定的方向(通常是順時針)確定外力(包括支座反力)之間區(qū)域的編號,,使用英文字母定義這些區(qū)域(如a, b, c, d等),。然后,用數(shù)字定義桁架桿件之間區(qū)域(如1, 2, 3, 4, 5等),。這樣,,無論是外力還是桿件軸力,,都可以用區(qū)域編號命名,以便于后續(xù)的分析,。
3. 內(nèi)力矢量圖的繪制
以節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn),,畫出該節(jié)點(diǎn)上的桿件的內(nèi)力矢量。對于每個節(jié)點(diǎn),,按照選定的方向(如順時針),,畫出節(jié)點(diǎn)上的作用力及其對應(yīng)的桿件內(nèi)力矢量。例如,,對于節(jié)點(diǎn)I,,按順時針方向,節(jié)點(diǎn)上的作用力為a-b的外力,,b-1的上弦桿內(nèi)力,,1-a的端豎桿內(nèi)力。這些力矢量的方向和大小需要根據(jù)實際的結(jié)構(gòu)和受力情況進(jìn)行確定,。
4. 力矢量的閉合性
根據(jù)力矢量的閉合性原則,,所有力矢量的和應(yīng)該等于零,這意味著力矢量圖應(yīng)該形成一個閉合的圖形,。通過這個閉合圖形,,可以直觀地看出各個桿件的內(nèi)力情況,包括內(nèi)力的大小和方向,。
5. 分析和解釋
最后,,通過分析力矢量圖,可以確定每個桿件的內(nèi)力,。例如,,如果某個力矢量的長度為零,則對應(yīng)的桿件內(nèi)力也為零,,這樣的桿件被稱為零桿,。通過這種方式,可以系統(tǒng)地求解出桁架中所有桿件的內(nèi)力,。
總結(jié)
桁架圖解法通過將復(fù)雜的力系分解為簡單的矢量,,并利用矢量的平衡關(guān)系,提供了一種直觀且有效的分析方法,。這種方法不僅適用于簡單的桁架結(jié)構(gòu),,也可以應(yīng)用于更復(fù)雜的桁架系統(tǒng),是土木工程中常用的一種分析工具,。





桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素
桁架圖解法在實際工程中的應(yīng)用案例
如何判斷桁架中的零桿
桁架圖解法與其他分析方法的比較