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第5章
静定平面桁架

一、填空题

1 如图5-1所示结构K截面的M值为______,______侧受拉。 [西南交通大学2007研]

图5-1

【答案】 M K =F P d;右

【解析】 中间竖杆为二力杆,采用截面法,垂直于中间竖杆水平截断,根据水平方向受力平衡,可推知左端支座的水平约束反力为F P ,方向水平向左;取隔离体,可得M K =F P d,右侧受拉。

2 如图5-2所示静定组合结构,在荷载作用下,截面E的剪力F EQ =______,弯矩M E =______,______侧受拉。 [湖南大学2007研]

图5-2

【答案】 2F p ;2F p a;上

【解析】 先求上部桁架结构的各杆轴力,对B点取矩,算得C处的竖向杆的轴力为F P (压力);沿C处的竖向链杆和E截面处截开,取隔离体可算得F EQ =2F p (使截面顺时针转动),M E =2F p a(上侧受拉)。

二、选择题

1 如图5-3所示结构,杆BC的轴力N BC 是(  )。 [哈尔滨工业大学2008研]

A.P/2

B.-P

C.2P

D.P

图5-3

【答案】 B

【解析】 直接在BC杆处截开,根据竖向力的平衡,易知N BC =-P(压力)。

2 如图5-4所示结构的零杆数目(不包括支座链杆)为(  )。 [浙江大学2006研]

A.3根

B.4根

C.5根

D.6根

图5-4

【答案】 C

【解析】 根据判断零杆的“T”型原则,可快速判断出中间的三根竖向杆均为零杆;另外由于该对称结构承受反对称荷载,故中间上部的两根水平链杆为零杆。综上,该结构一共有5根零杆。

3 如图5-5所示结构ABC柱B截面的弯矩(右侧受拉为正)是(  )。 [西南交通大学2007研]

A.0

B.4F p d

C.8F p d

D.-8F p d

图5-5

【答案】 D

【解析】 在DB杆处截开,研究整体,向A点取矩,∑M A =0,F DBx ·4d-F p ·8d=0,算得:F DBx =2F P (水平向右);所以A支座处的约束反力为F Ax =2F P (水平向左);可算得M BA =-4d·2F P =-8F p d(左侧受拉)。

三、判断题

1 如图5-6所示桁架结构杆I的轴力为零。(  ) [天津大学2005研]

图5-6

【答案】

【解析】 分成正对称和反对称两组力:在正对称的荷载作用下,从左侧根据“T”形杆判断零杆的规则可依次判断出斜杆(除了与作用点连接的斜杆)均为零杆,故杆I轴力也为零;在反对称荷载作用下,中间杆I的轴力为零。故两组力下杆I的轴力叠加仍为零。

2 如图5-7所示桁架中,上弦杆的轴力为N=-P。(  ) [天津大学2003研]

图5-7

【答案】

【解析】 该桁架结构为对称结构,承受正对称的荷载,所以中间下部的两根斜杆均为零杆,根据零杆规则进一步判断出两根上弦杆均为零杆。

四、分析计算题

1 求如图5-8所示桁架a、b、c三杆的内力值。 [福州大学2007研]

图5-8

解: 首先对图5-8所示的体系进行编号,如图5-9所示。

图5-9

由图5-9可知,杆1、2、3均为二力杆,力的方向通过F点,将体系在F点处断开。对F点取矩,可得V A =0。

点G处为T型节点,可知N a =0,由K型节点的特点可知N 1 =N 2 =N 3 ,以整体为研究对象,并对D点取矩,由静力平衡条件可得∑M D =0, ,解得:

F点为K型节点,则

E为X型节点,则图中e杆的轴力为N e =160kN。

取H点为研究节点,则由静力平衡条件可得

2 试求图5-10所示桁架中a、b杆的内力值。 [哈尔滨工业大学2007研]

图5-10

解: 首先根据桁架的特点去掉零杆,如图5-11所示。

图5-11

由静力平衡条件可求得支座反力为:F Ax =0,F Ay =3F P /4,F By =F P /4。作如图5-11所示的m-m截面,对B结点,在平行杆的正交方向上投影,受力图如图5-12所示。

图5-12

则有-F P cos45°+(F P /4)cos45°-N a cos45°=0,解得N a =-3F P /4(拉力)。

取B结点,受力图如图5-13所示。

图5-13

则有∑X=0,-3F P /4+N b cos45°=0,解得 (压力)。

3 作如图5-14所示结构的弯矩图,并求杆1和杆2的轴力。 [浙江大学2007研]

图5-14

解: 取上部附属结构为隔离体,受力如图5-15所示。

图5-15

由静力平衡条件可得F Ay =F Cy =P/2,F Ax =F Cx =P。则据此可绘制附属结构的弯矩图,基本结构是桁架,没有弯矩,即体系弯矩图如图5-16所示。

图5-16

由此桁架的特点可知,图中2、3、4均是零杆,故N 2 =0。对于1杆,得N 1 =P(拉力)。

4 求如图5-17所示桁架1、2杆件的轴力。 [西南交通大学2007研]

图5-17

解: 由图5-17所示结构可知,结构为对称结构。由对称性可知,系统中的杆AB和杆AC为零杆。简化后的结构如图5-18所示。

图5-18

图5-19

取节点分析,如图5-19所示。由静力平衡条件可得 ,F N2 =-F P 9nhJUzW+3sB2zf4NYnj9q5EAg12Ri3xyvNaIOZ/1j1wa45BsHLQanh+xsZtDN+YQ

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