桁架图解法是一种用于解决结构力学问题的方法,通过绘制和分析桁架的受力情况来求解。以下是一个简单的桁架图解法例题及答案:,,题目:一个四边形桁架由四个相同的三角形组成,每个三角形的面积为1平方米,桁架的总长度为2米。求桁架的最大承载力。,,解析:我们需要确定桁架的几何参数。由于桁架是由四个相同的三角形组成,我们可以假设每个三角形的高为1米,底为1米。我们可以通过积分的方法来计算桁架的最大承载力。,,答案:根据题目中给出的信息,我们无法直接计算桁架的最大承载力,因为题目没有给出载荷分布和材料属性等相关信息。我们可以通过积分的方法来估算桁架的最大承载力。我们可以将桁架视为一个悬臂梁,然后应用悬臂梁的计算公式来求解最大承载力。
一、桁架图解法例题
(一)例题1
- 题目描述
- 假设一个简单的桁架结构,受到若干集中力作用,如在桁架的节点上分别有垂直向下的集中力、等(这里仅为假设的简单情况)。桁架的支座形式为一端铰支座,一端滚轴支座。桁架杆件若干,各杆件之间的夹角已知。
- 解题步骤
- 确定外力区域编号和杆件区域编号:按照顺时针方向,确定外力(包括支座反力)之间区域的编号,例如用、、等表示;用数字定义桁架杆件之间区域,如、、等。对于支座反力,如左端铰支座反力可命名为(假设按照顺时针方向),某杆件可命名为或(根据选择节点不同,按顺时针命名)。
- 求解支座反力:根据桁架整体的力平衡方程,(水平方向力的合力为)和(垂直方向力的合力为),以及对于铰支座处的力矩平衡方程(对某点取矩的合力矩为)来求解支座反力。假设铰支座处的垂直反力为,滚轴支座处的垂直反力为,通过计算得到和的大小。
- 画出外力矢量图:定义内力图的比例尺(即单元力的长度),按外力的方向依次序画出桁架的外力矢量图。例如,如果,按照比例尺换算成长度,力的方向为(假设作用在和区域之间的节点上且方向向下),则在图中画出对应的矢量。
- 以节点为基准求杆件内力矢量:以某个节点为基准,画出该节点上的杆件的内力矢量。例如对于节点,按顺时针,节点上的作用力为的外力,的上弦杆内力,的端竖杆内力。根据杆件的方向确定内力矢量所在直线,如的上弦杆内力矢量在对应的直线上,的端竖杆内力矢量在竖直直线上(如果是竖杆),它们的交点即为两个力矢量的共同端点。通过这个交点可以确定内力的大小和方向。若内力矢量的方向是指向节点,则该内力为压力;若背离节点,则为拉力。
- 依次分析各节点内力:按照上述方法依次分析桁架的其他节点的内力,从而得到整个桁架各杆件的内力情况。
(二)例题2
- 题目描述
- 有一个平面桁架,桁架的跨度为,高度为。在桁架上弦节点处作用有集中力,桁架的左端为固定铰支座,右端为可动铰支座。求桁架各杆件的内力。
- 解题步骤
- 计算支座反力:
- 由整体的垂直力平衡,可得(设为左端支座反力,
- 计算支座反力: