高考申論題
111年
[土木工程] 結構學
第 二 題
📖 題組:
如下圖大梁 AB,A 點是鉸支承,B 點是滾接支承,假若 EI 為固定值,請以共軛梁法詳細計算梁在 B 點的轉角與 C 點的撓度(使用其他方法一律不予計分),構件自重不計。(每小題 5 分,共 20 分)
如下圖大梁 AB,A 點是鉸支承,B 點是滾接支承,假若 EI 為固定值,請以共軛梁法詳細計算梁在 B 點的轉角與 C 點的撓度(使用其他方法一律不予計分),構件自重不計。(每小題 5 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (二)
求出共軛梁,梁端反力。
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這是一道經典的共軛梁法計算題。解題時應先求出真實梁的反力與彎矩圖(M圖),再將 M/EI 作為彈性載重施加於共軛梁上。因結構與載重均對稱,可利用面積法快速算出半邊的彈性載重總和,即為共軛梁的端點支承反力。
小題 (一)
劃出共軛梁承受彈性載重圖。
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共軛梁法的核心在於將原梁的「彎矩圖除以 EI (M/EI)」轉換為虛擬梁上的「彈性載重」,並將原梁的支承條件轉換為共軛梁的支承條件。看到此題,應先求出原梁反力並繪出彎矩圖(BMD),再將各關鍵點彎矩除以 EI,並搭配簡支承的共軛轉換原則,即可文字化精確描述該圖形。
小題 (三)
計算梁在 B 點的轉角。
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本題要求解簡支梁之轉角,並限定使用「共軛梁法」。解題第一步應先利用靜力平衡與對稱性求出真實梁的反力並繪製彎矩圖 (BMD)。第二步將 M/EI 作為虛擬載重施加於對應的共軛梁上,利用「共軛梁的剪力即為真實梁的轉角」之定理,求出共軛梁 B 點的剪力即可得到答案。
小題 (四)
計算梁 C 點的撓度。
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本題要求使用「共軛梁法」計算特定點的撓度。解題第一步是求出真實梁的彎矩圖 (BMD),並將其除以 EI 作為虛擬載重施加於共軛梁上。因為真實梁是簡支承,所以對應的共軛梁仍為簡支承。最後透過靜力平衡計算共軛梁在 C 點的彎矩值,該值即等同於真實梁 C 點的撓度。