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建筑力学
1.7.2.1 2.1 概述
2.1 概述

对一个结构来讲,当外因确定后,内力与位移就存在一恒定关系。在解超静定问题时,先求力后求位移称为力法,若先求位移后求力则称为位移法。力法的基本未知量是多余未知力,建立求解未知量的方程是根据变形协调条件,而位移法则是以某些结点的位移作为基本未知量,通过力的平衡条件建立求解未知量的方程。下面以图6-50(a)所示的刚架为例来说明位移法的基本概念,在受弯杆件不计轴向变形的情况下,由变形协调条件可知,汇交于B结点的两杆BA及BC在B端均无线位移,只有角位移且均为φB。假若把AB、BC梁视为图6-50(b)、(c)所示的单跨梁,当AB梁的固定端发生转角φB时,其内力可用力法求得,BC梁的内力可看成由φB及力F分别引起的内力然后叠加而得,同样可由力法求出。

图6-50

MBA=4EI lφB (左侧受拉为正)(6-17)
MAB=3EI3Fl lφB-16  (下侧受拉为正)(6-18)

若取图6-50(a)中B结点为隔离体,如图6-50(d)所示,则MBA及MBC必须满足B结点的平衡条件∑MB=0,于是有

MBA+MBC=0 7EI3Fl lφB-16=0 φB=3Fl 2 112EI (6-19)

将式(6-19)代入式(6-17)、式(6-18)得

FlMBA=3 28 ,MBC=-3Fl 28

由图6-50(b)、(c)可得MAB,MCB=0,有了杆端弯矩,则刚架的弯矩图即可求出,如图6-50(e)所示。

由以上分析可以看出,用位移法解题时,存在一个拆合的过程,即先把原结构如图6-50(a)所示“拆”成若干个单跨超静定梁,计算出已知荷载及杆端位移影响下的内力,然后再把这些单跨梁“合”成原结构,利用平衡条件求出φB,这就是位移法的整体思路。

在介绍位移法时,还必须首先解决以下一些问题:

(1)各种单跨超静定梁在杆端位移及荷载作用下的内力计算;

(2)哪些结点位移可以作为位移法的基本未知量;

(3)怎样建立求解未知量的方程。

下面将分别讲述这些问题。