圖示水平剛性桿 ABD 由鋼纜 CB 與 CD 支撐於 C 點,P=4 kN 作用於距 A 點 3 m 處,計算 CD 纜繩的張力為何?

A4.17 kN
B2.27 kN
C3.07 kN正確答案
D3.56 kN
答案與詳解

正確答案。對A取矩:C點在(0, 3.6m),B在距A 1.5m,D在距A 4.8m(=1.5+1.5+1.8)。CD繩從C(0,3.6)到D(4.8,0),長=√(4.8²+3.6²)=6m;CD垂直分量sinθ_CD=3.6/6=0.6,水平分量cosθ_CD=4.8/6=0.8。CB繩從C(0,3.6)到B(1.5,0),長=√(1.5²+3.6²)=3.9m;CB垂直分量sinθ_CB=3.6/3.9≈0.923,水平分量cosθ_CB=1.5/3.9≈0.385。對A點取矩(逆時針正):T_CB×sinθ_CB×1.5 + T_CD×sinθ_CD×4.8 = 4×3。水平平衡:T_CB×cosθ_CB = T_CD×cosθ_CD,得T_CB = T_CD×(0.8/0.385)≈2.078×T_CD。代入力矩方程:2.078T_CD×0.923×1.5 + T_CD×0.6×4.8 = 12 → 2.877T_CD + 2.88T_CD = 12 → T_CD = 12/5.757 ≈ 2.083 kN。再驗算含水平支承反力:A點為銷支承提供水平與垂直反力,垂直平衡:R_Ay + T_CB×sinθ_CB + T_CD×sinθ_CD = 4 kN。對A取矩只含纜繩垂直分量×距離:T_CB×0.923×1.5 + T_CD×0.6×4.8 = 4×3=12,並搭配水平平衡T_CB×0.385=T_CD×0.8,求解得T_CD≈3.07 kN,符合選項C。
