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高考申論題 111年 [土木工程] 結構學

第 四 題

📖 題組:
如下圖梁,承受 1.5 kN/m 的均布活載重和 8 kN 的單一集中載重,靜載重為 2 kN/m。請回答下列問題(A 點是滾接支承,B 點是鉸支承,構件自重不計)。(25 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (四)

求 C 點最大正彎矩。

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看到求特定點的最大內力,首選「影響線分析法」。先利用 Müller-Breslau 原理繪製 C 點彎矩影響線,找出正負影響區域及座標峰值;接著依據「靜載重全跨佈置、均布活載重佈於正面積區段、集中活載重置於正峰值點」的原則配置載重,即可快速求得最大正彎矩。

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【解題關鍵】利用 Müller-Breslau 原理繪製影響線,並依據載重特性配置以求取最大影響值。 【解答】 計算:

小題 (一)

繪製 C 點剪力影響線。

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面對影響線的題目,首選使用「Müller-Breslau原理」來快速定出影響線的幾何形狀(在C點解除剪力約束並施加相對單位位移),接著輔以「靜力平衡法(單位載重法)」計算各關鍵點(如懸臂端點、支承點、斷面點)的精確縱座標值,以確保圖形與數值絕對正確。

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【解題關鍵】運用 Müller-Breslau 原理定出影響線形狀,並以靜力平衡法(單位載重法)計算各關鍵點縱座標。 【解答】 計算:設最左懸臂端點為原點(x = 0),則 A 支承點在 x = 2m,C 點在 x = 4m,B 支承點在 x = 6m。

小題 (二)

繪製 C 點彎矩影響線。

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本題測驗靜定梁的影響線繪製。看見靜定結構影響線,應立即聯想到「Müller-Breslau(穆勒-布雷斯勞)原理」或「單位載重移動法」。影響線必為直線段組合,找出關鍵點(支承、鉸接點、懸臂端、求值點)的縱座標後連線即可輕鬆作答。

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【解題思路】 使用單位載重移動法(靜力平衡法)或 Müller-Breslau 原理(穆勒-布雷斯勞原理)。此梁為靜定結構,其彎矩影響線必為直線段之組合。透過找出各關鍵點(懸臂端、支承 A、求值點 C、支承 B)的縱座標即可繪出精確圖形。 【詳解】

小題 (三)

求 C 點最大正剪力。

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面對這類求特定點最大內力(如最大正剪力)的問題,首要步驟是利用單位載重法或Müller-Breslau原理繪製該點的影響線。接著,計算影響線的正負區段面積與極值座標,並依據「靜載重佈滿全梁」、「活載重佈於最不利位置(即均布活載佈滿正面積、集中活載放於正極大值)」的原則,將各載重貢獻加總即可求得解答。

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【解題關鍵】繪製 C 點剪力影響線,依據載重特性(靜載重佈滿、活載重佈於最不利位置)計算內力極值。 【解答】 Step 1:建立座標系並推導 C 點剪力 ($V_C$) 影響線

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