ставляющие собой отношение предыдущего опорного момента к последующему.
Так, для пролёта n при расположении загруженного пролёта пра-
вее рассматриваемого kn |
|
Mn |
. Если загруженный пролёт распо- |
|
|||
|
|
Mn 1 |
|
ложен левее рассматриваемого, то в нём будет иметь место правое
фокусное отношение kn Mn 1 . Таким образом, в каждом незагру-
Mn
женном пролёте имеются два моментных фокусных отношения, c помощью которых можно определять моменты на опорах незагруженных пролётов.
Левые фокусные |
|
Правая фокусная |
||
точки |
|
ΔF |
||
|
точка |
|||
n+1 |
|
F |
n+1 |
n+2 |
|
|
|||
n-3 |
n-1 |
|
n |
|
ℓn-2 |
ℓn-1 |
ℓn |
ℓn+1 |
ℓn+2 |
Эпюра М от F; -------- |
Эпюра М от F+ΔF. |
Рис. 7.4
Для вывода формулы определения моментных фокусных отношений рассмотрим участок неразрезной балки (рис. 7.5) при расположении загруженного пролёта правее выделенного участка.
Мn-1
Мn
Эп. М
Мn+1
ℓn |
ℓn+1 |
Рис. 7.5
Запишем уравнение трёх моментов для опоры n и приравняем его к нулю (7.8). Равенство нулю выражения (7.8) связано с отсутствием
105
на сопряжённых рассматриваемых пролётах внешней нагрузки.
Mn 1 n 1 2Mn n 1 n Mn 1 n 0. |
(7.8) |
Выразим в (7.8) опорные моменты Mn 1 и Mn 1 через опорный момент Mn , используя для этого левые моментные фокусные отношения:
|
|
M |
n 1 |
|
|
|
|
||
kn 1 |
|
|
Mn 1 kn 1 Mn; |
||||||
|
|
|
|||||||
|
|
Mn |
|
|
|
||||
|
|
|
Mn |
|
Mn |
|
|||
|
kn |
Mn 1 |
. |
||||||
|
|
||||||||
|
|
|
Mn 1 |
|
kn |
||||
|
|
|
|
||||||
Подставим соотношения (7.9) в выражение (7.8).
Мn n 2Mn n 1 n kn 1Mn n 0.
kn
(7.9)
(7.10)
Сокращая выражение (7.10) на величину Mn и решая его относи-
тельно левого фокусного отношения kn 1, получим
|
|
|
n |
|
|
1 |
|
|
kn 1 |
2 |
|
|
2 |
|
левое фокусное отношение. (7.11) |
||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
n 1 |
|
|
kn |
|
||
Проводя аналогичные рассуждения при расположении загруженного пролёта левее рассматриваемого, получим
k |
|
n 1 |
|
|
1 |
|
правое фокусное отношение. (7.12) |
|
2 |
|
2 |
|
|||||
|
|
|||||||
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kn 1 |
|
|||
Анализ структуры полученных формул говорит о том, что они являются рекуррентными, т.е. каждое последующее значение фокусного отношения определяется через предыдущее значение для левых фокусных отношений, а наоборот для правых. Для определения этих значений рассмотрим три случая закрепления крайних пролётов.
При шарнирном опирании крайнего (например, левого) пролёта
106
(рис. 7.6) левое фокусное отношение, согласно его определению,
kn |
|
Mn |
. Но так как при шарнирном опирании крайний опорный |
|
|||
|
|
Mn 1 |
|
момент Mn 1 0, то в этом случае kn .
Если крайний (например, левый) пролёт неразрезной балки имеет консоль, то, используя предыдущее рассуждение (рис. 7.7), можно заключить, что левое фокусное отношение kn .
|
k1=∞ |
Эп. М |
|
1 |
|
|
ℓ1 |
|
|
Рис. 7.6 |
|
0 |
k1=∞ |
Эп. М |
1 |
|
|
|
|
аℓ1
Рис. 7.7
В случае жёсткого защемления крайнего (например, левого) пролёта неразрезной балки (рис. 7.8) для определения значения фокусного отношения в месте этого защемления в левую сторону ставят условный пролёт n 1 0, имеющий шарнирное опирание. Для этого случая было показано, что kn 1 . Тогда, подставляя это значение в
(7.11), получаем значение kn |
2 |
0 |
|
2 |
1 |
2. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
||||||
|
|
n |
|
|
|
||
Эп. М
-1 |
0 |
М1 |
1
М0
ℓ-1=0 ℓ1
Рис. 7.8
107
Аналогичными будут значения правых фокусных отношений, если рассматривать такие же соответственно закрепления крайних правых пролётов неразрезной балки: kn и kn 2.
Пример. Определить фокусные отношения в неразрезной балке
(рис. 7.9).
0 |
1 |
2 |
3 |
ℓ1=2м |
ℓ2=4м |
ℓ3=4м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 7.9
Фокусные отношения определим по формулам (7.11) и (7.12).
Левые: |
k1 |
= 2; k |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
; |
|||||||||||
2 |
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
2,75 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
k1 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
k |
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
3,64. |
|
|
|||||||||||||
|
3 |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
k2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
2,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Правые: |
|
|
; |
|
k |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
; |
|
|||||||||||
k |
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
4 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
k 2 |
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
1 |
|
5,5. |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
k2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
7.3. Определение моментов на опорах загруженного пролёта
При расчёте неразрезных балок, прежде чем воспользоваться моментными фокусными отношениями, необходимо найти значения моментов на опорах загруженных пролётов.
Пусть загруженным является только один пролёт n . Запишем уравнения трёх моментов соответственно для левой (n 1) и правой n опор.
108
М |
n 2 |
|
n 1 |
2M |
n 1 |
|
n 1 |
|
n |
M |
n |
|
n |
6R |
ф |
; |
(7.13) |
|
|
|
|
|
|
|
|
n 1 |
|
||||||||
Mn 1 n 2Mn n n 1 Mn 1 n 1 6Rnф . |
|
||||||||||||||||
Впервом уравнении системы (7.13) выразим опорный момент
Мn 2 через опорный момент Мn 1, используя для этого левое фокус-
ное отношение kn 1. Во втором уравнении этой же системы опорный момент Mn 1 выразим через момент Mn , используя для этого правое фокусное отношение kn 1:
Mn 2 |
|
Mn 1 |
; |
Mn 1 |
|
Mn |
. |
|
|||||||
|
|
||||||
|
|
kn 1 |
|
|
kn 1 |
||
В последних соотношениях, используя формулы (7.11) и (7.12), заменим левое kn 1 и правое kn 1 фокусные отношения на фокусные отношения kn и kn соответственно. Кроме того, учитывая, что загру-
женным является только пролёт n , Rnф 1 Аnф; Rnф Bnф . Подставляя эти данные в систему уравнений (7.13) и решая её относительно опорных моментов Mn и Мn 1, получим формулы для определения левых Мn 1 и правых Мn моментов на опорах загруженного пролёта.
Mn 1 |
|
|
6 |
|
|
Anф kn |
Bnф |
левый опорный момент. (7.14) |
||||||
n |
kn kn |
1 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
6 |
|
|
|
Вф k |
n |
Аф |
|
|||||
Mn |
|
|
|
|
|
|
n |
|
n |
|
правый опорный момент. (7.15) |
|||
n |
|
|
kn kn |
|
1 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Зная значения опорных моментов в загруженном пролёте, через соответствующие моментные фокусные отношения можно определить моменты на опорах незагруженных пролётов.
7.4.Определение изгибающих моментов и поперечных сил
взаданной системе неразрезной балки
Изгибающие моменты в заданной системе неразрезной балки определяем по известному выражению
109