【问题描述】
对于承受集中力的地梁,当地梁平齐时候(下图虚线),支座反力为100kN,而有高差时候(向上提升了0.6m),支座反力的值反而为60kN,这是为什么?
【答案详解】
当两个方向的地梁处于平齐状态时,其水平推力相对较大;而将地梁向上移动0.6m后,水平推力数值明显下降。从力学原理和简单模型分析来看,该结果具备合理性。
具体阐述如下:
构建一个简易模型辅助说明:模型中包含左右两组结构,其中左侧结构距支座节点的距离为1m,右侧结构距支座节点的距离为0.5m。
**左侧结构分析**:
基于节点平衡条件,左侧梁端弯矩与柱端弯矩数值相等,均为94kN·m。
在力与力臂的关系中,由于力臂长度为1m,通过公式“力 = 弯矩÷力臂”计算可得,水平推力
Fx左 = 94÷1 = 94kN。
**右侧结构分析**:
同样依据节点平衡,右侧梁端弯矩和柱端弯矩均为82kN·m。
但此处力臂长度仅为0.5m,代入上述公式计算,水平推力Fx右 = 82÷0.5 = 164kN。
通过对该模型的分析不难发现,在铰接支座与梁柱节点构成的力学体系中,其本质类似于杠杆结构。
在弯矩一定的情况下,距离铰接支座越近,力臂越短,所需平衡力也就越大。
由此可见,地梁移动前后水平推力出现变化的现象,完全符合力学规律,是合理且可解释的 。