- •Предисловие
- •5. Работа внутренних сил плоской стержневой системы
- •6. Принцип возможных перемещений и упругие системы
- •9. Теорема о взаимности перемещений
- •10. Теорема о взаимности реакций
- •11. Теорема о взаимности реакций и перемещений
- •14. Теорема Лагранжа
- •18.1. Понятие о матрице перемещений
- •18.2. Вычисление интегралов формулы Мора в матричной форме в случае произвольных подынтегральных функций
- •18.4. Определение перемещений от силового воздействия
- •18.5. Определение перемещений от температурных воздействий
- •18.6. Определение перемещений от кинематических воздействий
- •1.7. Определение перемещений от совместных воздействий различного характера
- •5.1. РАСЧЕТ ОДНОПРОЛЕТНОЙ БАЛКИ
- •5.2. РАСЧЕТ ЛОМАНОГО БРУСА
- •5.3. РАСЧЕТ ТРЕХШАРНИРНОЙ РАМЫ
- •5.4. РАСЧЕТ ФЕРМЫ С ТРЕУГОЛЬНОЙ РЕШЕТКОЙ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ)
- •5.5. РАСЧЕТ ФЕРМЫ С ТРЕУГОЛЬНОЙ РЕШЕТКОЙ (ГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ)
- •6.1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАДАННОЙ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ
- •6.2. ЗАМЕНЯЮЩАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ
- •6.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИЙ
- •6.7. ПРОВЕРКА ПОЛУЧЕННОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
- •7.2. ПОСТРОЕНИЕ НАПРАВЛЯЮЩИХ ЭПЮР
- •7.3. РЕАЛИЗАЦИЯ МАТРИЧНОЙ ФОРМЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
- •7.3.1. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ДИСКРЕТИЗАЦИИ
- •7.3.2. МАТРИЧНАЯ ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ГРУЗОВОЙ И НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ЭПЮР
- •7.3.3. ПОСТРОЕНИЕ МАТРИЦЫ ПОДАТЛИВОСТИ
- •7.3.4. ПРИЕМЫ МИНИМИЗАЦИИ РАЗМЕРОВ МАТРИЦЫ ПОДАТЛИВОСТИ
- •7.4. ПРОВЕРКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
- •8.1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАДАННОЙ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ
- •8.2. КЛАССИФИКАЦИЯ СТЕРЖНЕЙ РЕШЕТКИ ФЕРМЫ
- •8.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В СТЕРЖНЯХ ГРАФИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
- •8.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИЙ НА ОСНОВЕ ЛИНИЙ ВЛИЯНИЯ
- •9.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАСЧЕТА
- •9.3. ВЫБОР ОСНОВНОЙ СИСТЕМЫ МЕТОДА СИЛ
- •9.4. КАНОНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ МЕТОДА СИЛ
- •9.5. МАТРИЧНАЯ ФОРМА МЕТОДА СИЛ
- •9.5.1. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ДИСКРЕТИЗАЦИИ
- •9.5.4. ФОРМИРОВАНИЕ КАНОНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ
- •9.5.5. РЕШЕНИЕ КАНОНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ
- •9.7. КОНТРОЛЬ ПРАВИЛЬНОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
- •10.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАСЧЕТА
- •10.2. НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЗАМЕНЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ОДНОПРОЛЕТНЫХ БАЛОК
- •10.3. ОСНОВНАЯ СИСТЕМА МЕТОДА ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
- •10.4. КАНОНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ МЕТОДА ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
- •10.5 СТАНДАРТНЫЕ ЭПЮРЫ МЕТОДА ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
- •10.6. ГРУЗОВАЯ И ЕДИНИЧНЫЕ ЭПЮРЫ МЕТОДА ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
- •10.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ И СВОБОДНЫХ ЧЛЕНОВ КАНОНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ МЕТОДА ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
- •10.9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРДИНАТ ЭПЮРЫ ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА В ЗАДАННОЙ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЕ
8.6.ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР ПОПЕРЕЧНЫХ И ПРОДОЛЬНЫХ УСИЛИЙ
ВЗАДАННОЙ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЕ
Приемы построения этих эпюр те же, что и в статически определимых рамах. Соответствующие результаты, полученные по данным рис. 8.14, приведены на рис. 8.15.
+
-
+
-
+
1,0
0,0835
0,132 -
|
|
+ |
|
0,0835 |
- |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
0,132 |
- |
0,368 |
|
|
0,868 |
|
|
- |
+ |
+ |
Qок , qa |
|
|
à
Ðèñ. 8.15
-
0,0835
1,01,0
0,0485 0,6321,368
- +
Nок , qa
á
0,632qa2 K 0,368qa2
qa2
à
q
0,0835qa 0,0835qa
á
0,0835qa 0,0835qa
K
0,132qa qa2 0,132qa
â
Ðèñ. 8.16
8.7. КОНТРОЛЬ ПРАВИЛЬНОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
После построения эпюр всех усилий проводятся проверки:
•соответствия характера нагрузки характеру эпюр;
•равновесия узлов (по усилиям и изгибающим моментам);
•равновесия ригелей по поперечным усилиям в стойках;
•равновесия произвольной части ЗРС.
Контроль проверкой равновесия˛ по изгиба щему моменту проводится только для узла «К«, образованного сечениями 14-15 (см. рис. 8.16, à), поскольку другие узлы проверять не имеет смысла – их равновесие обеспечено при минимизации размеров матрицы податливости нулевыми или равными моментами в сечениях, образующих узлы.
Контроль равновесия поперечных усилий в стойках проводится путем проверки равновесия ригелей ЗРС в проекциях сил на горизонтальную ось глобальной системы координат (рис. 8.16, á, â).
Контроль проверкой характера продольных усилий основан на неизменяемости ординат Nîê вдоль осей участков, которые не имеют внут-
214
ри пролета участка внешних сил, с главным вектором, параллельным оси рассматриваемого участка.
Контроль равновесия произвольной части ЗРС нужно организовать на базе таких сечений, которые выделяли бы часть заданной рас- четной схемы, удовлетворяющую следующим условиям:
•сечения не должны совпадать с контролируемыми сечениями на схеме дискретизации;
•сечения не должны проходить через узлы с дефектами;
•на отрезанной части должны присутствовать заданные нагрузки
âмаксимально возможном количестве;
•усилия в сечениях должны назначаться по данным с построенных
ýïþð.
На рис. 8.17 приведена часть ЗРС, выделенная сечениями для проверки равновесия по всему спектру усилий.
∑ X = qa (0132, − 0,0835 + |
|
|
|
|
0,5a |
a |
|
|||
+ 0,0835 −10, + 0,868) ≈ 0; |
|
|
|
0,208qa2 |
|
|
q |
|||
∑Y = qa (0,632 −10, + 0,5 − |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
0,0835qa |
|
|
|
|||||
−10, 15, +1368,) ≈ 0 ; |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1,0qa |
0,5qa |
|
a |
||||
∑mom K = |
|
|
0,0418qa2 |
|
|
|||||
−I |
|
0,0835qa |
|
|||||||
|
|
F −10, + 0132, + 0132, 10, |
|
0,5a |
|
a |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
GG −0,632 10, − 0,0418 + |
JJ |
|
|
K |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
G +0,0835 0,5 +10, 10, − |
J |
|
a |
0,132qa |
qa2 |
|
a |
|
|
G |
|
J |
|
|
|
|
|
qa |
|
= qa |
|
G |
−0,208 − 0,0835 2,0 − |
J |
= |
0,132qa2 |
0,868qa |
0,5a |
||
|
|
G |
−0,5 0,5 −10, 15, 0,25 |
−J |
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
J |
|
|
0,632qa |
0,302qa2 |
|
|
|
|
G |
−10, 10, − 0,302 + |
J |
|
|
|
a |
a |
1,368qa |
|
|
H |
+0,868 15, +1368, 1,0 |
K |
|
|
|
|
||
= qa 2 |
|
3,976 − 3,976 ≈ 0,0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ðèñ. 8.17 |
|
|
|
|
При правильно выполненном расчете по методу сил погрешность не может превышать 5%, поскольку источником такой погрешности является только округление данных, определяющих значения ординат на эпюрах усилий.
Для действительно независимого контроля эпюры изгибающих моментов нужно применить другой метод раскрытия статической неопределимости заданной расчетной схемы. Это может быть, например, метод перемещений или метод конечных элементов.
215
216
Алгоритмы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Структура эпюр |
Алгоритм |
|
|
|
|
|
||||
построения |
|
|
|
|
|
|
|
|
построения |
|
|
|
|
|
||||||
эпюр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
изгибающих |
эпюры |
|
Алгоритм |
|
|
||||
определяющих |
|
|
|
|
|
|
|
|
моментов |
моментов |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Структура |
Надежность |
Рис. 8.12. |
формирования |
|
|
|||||||||||
усилий в |
|
|
|
|
|
от заданной |
в сложной |
|
|
|||||||||||
элементарных |
|
|
|
|
внутренних |
работы |
|
нагрузки |
статически |
Схема |
матрицы |
|
|
|||||||
расчетных |
|
|
|
W<0 |
|
и внешних |
исполнителя |
и реакций |
определимой |
дискрети- |
минимального |
|
|
|||||||
схемах |
|
|
|
|
связей |
|
|
|
лишних связей |
раме |
зации |
размера |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*А |
|
|
|
|
*B |
|
|
q |
|
|
= q ; |
|
Рис. 8.2. |
Ф. (8.1), рис. 8.3. |
Рис. 8.4-8.11. |
Рис. 8.5. |
Рис. 8.12. |
Рис. 8.13. |
Ф. (8.4). |
|
Ф. (8.5)-(8.10). |
|
|
|||||
|
k |
|
|
|
Заданная |
Количественная |
Качественная |
Выбор |
|
Формирование |
Грузовая и |
Матричная |
|
Формирование |
|
|
||||
Pk |
= qa |
; |
расчетная |
сторона |
|
сторона |
|
оптимального |
схемы |
направляющие |
форма |
|
матрицы |
|
|
|||||
схема |
|
кинематического |
кинемати- |
варианта |
дискретизации |
эпюры |
грузовой и |
|
податливости |
|
|
|||||||||
M |
|
= qa 2 ; |
|
ческого |
|
изгибающего |
направля- |
|
ЗРС |
|
|
|||||||||
k |
|
|
анализа |
|
анализа |
|
ОСМС |
|
ЗРС |
|
момента |
ющих |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(варианты |
|
|
|
|
в ОСМС |
эпюр |
|
|
|
|
||
l k |
|
= a |
|
|
|
|
|
ОСМС) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Точность |
|
|
|
|
|
Точность |
Матричная |
|
Алгоритм |
Алгоритм |
|
Все |
Рис. 8.2, |
?; |
|||
Матричная |
|
|
|
|
|
|
|
Контроль |
решения |
решения |
|
этапы |
рис. 8.14, |
|||||||
|
|
решения - |
|
Решение |
|
|
вычислений |
форма |
|
задачи для |
задачи для |
|
контроля |
рис. 8.15 . |
|
|||||
форма |
|
|
не менее 4-х |
|
|
- не менее |
деформа- |
подтвердил |
статически |
статически |
|
подтвердили |
Решение |
|
||||||
вычислений |
|
|
значащих |
|
СЛАУ |
|
|
3-х значащих |
ционной |
|
правильность |
определимых |
определимых |
правильность |
задачи |
|
||||
*B |
|
|
цифр |
|
верное |
|
|
цифр |
|
проверки |
|
вычислений |
рам |
рам |
|
построений |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф. (8.11)-(8.12). |
|
Ф. (8.13)-(8.15.) |
Ф. (8.16)-(8.18). |
Ф. (8.19)-(8.20). |
Ф. (8.21). |
Ф. (28.2)- |
|
Рис. 8.14. |
Рис. 8.15. |
Рис. 8.16-8.17 |
|
|
|
|||||||
Вычисление |
|
|
Решение КСУ |
Контроль |
Контроль |
Вычисление |
(8.23). |
|
Восстанов- |
Построение |
Контроль |
|
|
|
|
|||||
матриц |
|
|
|
|
|
правильности |
правильности |
матрицы |
Контроль |
|
ление |
эпюр |
правиль- |
|
|
|
|
|||
коэфициентов |
|
|
|
|
|
вычислений |
вычислений |
ординат |
правильности |
эпюры |
поперечных |
ности |
|
|
|
|
||||
и свободных |
|
|
|
|
|
матрицы |
матрицы |
эпюры |
|
вычислений |
изгибающих |
и продольных |
проведенных |
|
|
|
|
|||
членов КСУ |
|
|
Контроль |
|
коэфициентов |
свободных |
изгибающих |
изгибающих |
моментов |
усилий в ЗРС |
построений |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
КСУ |
|
членов |
|
моментов |
моментов |
|
в ЗРС по ее |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
решения СЛАУ |
|
|
КСУ |
|
в ЗРС |
|
в ЗРС |
|
матричной |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
форме |
|
|
|
|
|
|
Поиск и исправлениеошибок вычислений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Поиск и исправление ошибок вычислений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Поиск и исправление ошибок вычислений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
*А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ошибка по построении грузовой и (или) направляющих эпюр |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поиск и исправление ошибок построений эпюр в ОСМС |
|
M |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ðèñ. 8.18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Л А В А
Статически неопределимые системы.
Г Л А В А 9
РАСЧЕТ МЕТОДОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
9.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАСЧЕТА
Метод перемещений является одним из основных методов расчета плоских расчетных схем строительной механики и связан с понятием
кинематической неопределимости системы – числом дополнительных
линейных и угловых связей, которые вводятся в расчетную схему с целью превращения ее в систему несвязанных по изгибающему моменту и поперечным силам однопролетных двухопорных статически неопре-
делимыхh |
балок. |
a |
На рис. 9.1 приведена расчетная схема индивидуального задания, |
исходные данные которого позволяют получить заданную расчетную |
|
h |
a |
схему (ЗРС) на рис. 9.2. |
|
h h
l |
l |
l |
l |
|
|
|
q* |
Ep2, Jp2
Ec2, Jc2 M Ec2, Jc2
Ec1, Jc1 Ep1, Jp1Ec1, Jc1 P
a |
|
a |
2J |
|
E, |
|
E, J |
a |
a |
|
q |
, E 3J |
|
qa2 |
E,2J |
E, 4J |
|
|
E, J |
qa
Ðèñ. 9.1 |
Ðèñ. 9.2 |
Обратите внимание, что ЗРС на рис. 9.2 идентична расчетной схеме задания на раскрытие статической неопределимости методом сил (глава 8, рис. 8.2). Выбор расчетной схемы для применения метода перемещений не случаен, поскольку расчет методом перемещений может действительно подтвердить правильность расчета по методу сил. Таким образом, мы получаем возможность действительно проверить решение задачи по методу сил, поскольку собираемся решать задачу совершенно независимым способом.
217