结力第3章(2).ppt

《结力第3章(2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结力第3章(2).ppt（46页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 结构力学结构力学结构力学结构力学3 3 静定平面桁架静定平面桁架一、一、桁架概念和分类桁架概念和分类 简单桁架（简单桁架（简单桁架（简单桁架（simple truss）联合桁架（联合桁架（联合桁架（联合桁架（combined truss）复杂桁架（复杂桁架（复杂桁架（复杂桁架（complicated truss）二、二、结点法结点法 零杆零杆:桁架在某些荷载作用下，有些杆件的内力可能桁架在某些荷载作用下，有些杆件的内力可能为零，这些内力为零的杆件称为零杆。为零，这些内力为零的杆件称为零杆。直接判断零杆的方法：直接判断零杆的方法：、无外力作用的两无外力作用的两杆结点，若两杆不共杆结点，若两杆不

2、共线，则是零杆。线，则是零杆。b b、不共线的两杆结不共线的两杆结点，当外力沿一杆作点，当外力沿一杆作用时，则另一杆是零用时，则另一杆是零杆。杆。c c、无外力作用的三无外力作用的三杆结点，杆结点，若两杆共线，若两杆共线，则第三杆为零杆。则第三杆为零杆。性质：性质：四杆结点无荷四杆结点无荷载作用，如其中两杆载作用，如其中两杆共线，另外两杆也共共线，另外两杆也共线，则共线的两杆内线，则共线的两杆内力相等力相等。对称性的利用对称结构对称结构(symmetrical structure)：几何形状、支撑和刚度都关于某轴对称的结构。但是，由于静定结构几何形状、支撑和刚度都关于某轴对称的结构。但是，由于

3、静定结构的内力与刚度无关，所以，只要静定结构的形状、支撑对称，就可利用对称的内力与刚度无关，所以，只要静定结构的形状、支撑对称，就可利用对称性进行内力计算。性进行内力计算。荷载的对称性荷载的对称性：正对称荷载正对称荷载(symmetrical load)：绕对称轴对折后，对称轴两边的荷：绕对称轴对折后，对称轴两边的荷载作用点重合、值相等、方向相同。所以，在大小相等、作用点对称的前载作用点重合、值相等、方向相同。所以，在大小相等、作用点对称的前提下，与对称轴垂直反向布置、与对称轴平行同向布置、与对称轴重合的提下，与对称轴垂直反向布置、与对称轴平行同向布置、与对称轴重合的荷载是对称荷载。荷载是对称

4、荷载。反对称荷载反对称荷载(antisymmetrical load)：绕对称轴对折后，对称轴两边：绕对称轴对折后，对称轴两边的荷载作用点重合、值相等、方向相反。所以，在大小相等、作用点对的荷载作用点重合、值相等、方向相反。所以，在大小相等、作用点对称的前提下，与对称轴垂直同向布置的荷载；与对称轴平行反向布置的称的前提下，与对称轴垂直同向布置的荷载；与对称轴平行反向布置的荷载；垂直作用在对称轴上的荷载；位于对称轴上的集中力偶是反对称荷载；垂直作用在对称轴上的荷载；位于对称轴上的集中力偶是反对称荷载。荷载。与对称有关的重要结论与对称有关的重要结论 对称结构在正对称荷载的作用下，反力、内力都成正对

5、对称结构在正对称荷载的作用下，反力、内力都成正对称分布，弯矩图、轴力图是对称的，剪力图是反对称的。作称分布，弯矩图、轴力图是对称的，剪力图是反对称的。作出对称轴上的微元体受力图。由微元体的平衡条件可得到：出对称轴上的微元体受力图。由微元体的平衡条件可得到：对称轴上的截面剪力为零；与对称轴重合的杆弯矩、剪力为对称轴上的截面剪力为零；与对称轴重合的杆弯矩、剪力为零。零。对称结构在反对称荷载的作用下，反力、内力都成反对对称结构在反对称荷载的作用下，反力、内力都成反对称分布，弯矩图、轴力图是反对称的，剪力图是对称的。作称分布，弯矩图、轴力图是反对称的，剪力图是对称的。作出对称轴上的微元体受力图。由微元

6、体的平衡条件可得到：出对称轴上的微元体受力图。由微元体的平衡条件可得到：对称轴上的截面弯矩、轴力为零；与对称轴重合的杆轴力为对称轴上的截面弯矩、轴力为零；与对称轴重合的杆轴力为零。零。判断零杆例例1、用结点法分析图示结构的内力、用结点法分析图示结构的内力例例2、用结点法分析图示结构的内力用结点法分析图示结构的内力三、三、截面法截面法 选择截面的思路选择截面的思路:、恰恰当当地地选选择择截截面面，尽尽量量使使切切断断的的含含未未知知力力的的杆杆件件不不超超过过三三根根，而且这三杆不能交于一点。而且这三杆不能交于一点。、建建立立力力矩矩平平衡衡方方程程时时恰恰当当选选择择矩矩心心（除除所所求求力力

7、外外，其其余余未未知知力都交于一点）力都交于一点）。、建立投影平衡方程时恰当选建立投影平衡方程时恰当选择投影轴位置（除所求力外，其择投影轴位置（除所求力外，其余未知力都相互平行余未知力都相互平行）。）。例例1、求图中指定杆件的内力。、求图中指定杆件的内力。例例2、求图中指定杆件的内力。、求图中指定杆件的内力。例例3、求图中指定杆件的内力。、求图中指定杆件的内力。例例4、求图中指定杆件的内力、求图中指定杆件的内力。00000000000例例5、求图中指定杆件的内力。、求图中指定杆件的内力。000求指定杆件的轴力00000000000分析桁架的内力分析桁架的内力 35 组合结构组合结构结结构构中中

8、既既有有二二力力杆杆，又又有有梁梁式式杆杆（除除二二力力杆杆以以外外的的杆杆都都是是梁梁式式杆杆）由由二二者者组组合合起起来来而成的结构（如屋架，悬索桥，工作便桥）而成的结构（如屋架，悬索桥，工作便桥）方方法法：基基本本方方法法是是截截面面法法。先先求求出出二二力力杆杆的的内力，再求梁式杆的内力。内力，再求梁式杆的内力。注注意意：在在使使用用截截面面法法，如如果果切切断断的的杆杆全全是是二二 力力杆杆，则则讨讨论论桁桁架架时时所所有有计计算算方方法法和和结结论论 都适用，如果切断的杆件有梁式杆时，则不都适用，如果切断的杆件有梁式杆时，则不 能使能使 用桁架的结论用桁架的结论 例例1、做图示结构

9、的内力图、做图示结构的内力图6三铰拱三铰拱一、拱式结构的特征及其应用一、拱式结构的特征及其应用、什么是拱式结构？、什么是拱式结构？、拱式结构与梁式结构的区别、拱式结构与梁式结构的区别、特点、特点:u1)1)、在在拱拱式式结结构构中中，由由于于水水平平推推力力的的存存在在，使使拱拱的的弯弯矩矩比比相相应应简简支支梁梁的的弯弯矩矩小小。因因而而用用料料节节省而自重较轻，能跨越较大的空间。省而自重较轻，能跨越较大的空间。u2)2)、由由于于拱拱主主要要是是承承受受轴轴向向压压力力，故故可可充充分分利利用用抗抗拉拉性性能能弱弱而而抗抗压压性性能能强强的的材材料料，如如砖砖石石、砼砼等等，即即能能充充分

10、分利利用用当当地地材材料料，如如砌砌石石拱拱坝坝、拱桥等。拱桥等。u 3)3)、缺缺点点是是构构造造比比较较复复杂杂，施施工工费费用用大大，由由于于推推力力的的存存在在，拱拱需需要要有有较较为为坚坚固固的的支支承承结结构。构。二、二、三铰拱的计算三铰拱的计算、支座反力的计算、支座反力的计算、内力的计算、内力的计算例例1、图示三铰拱的拱轴线方程为、图示三铰拱的拱轴线方程为 ，试求支座反力和内力。试求支座反力和内力。解：解：1、求支座反力、求支座反力 2、求内力、求内力图示圆弧形三铰拱，试求支座反力和K截面的内力。求链杆的轴力和作梁式杆的弯矩图求链杆的轴力和作梁式杆的弯矩图（1）静定结构的内力和支

11、座反力，可以由平）静定结构的内力和支座反力，可以由平衡条件完全确定，满足全部平衡条件的解答是衡条件完全确定，满足全部平衡条件的解答是静定结构的唯一解答，是静定结构的基本特性。静定结构的唯一解答，是静定结构的基本特性。3-7 静定结构的一般性质静定结构的一般性质 受力分析与几何构造分析是密切相关的。受力分析与几何构造分析是密切相关的。（3）支座移动、）支座移动、温度改变、制造误差温度改变、制造误差不会产生内力不会产生内力（2）内力计算与杆件的截面无关）内力计算与杆件的截面无关 因此设计时是先计算内力，然后根据内力选择截面。因此设计时是先计算内力，然后根据内力选择截面。CD 当温度发生变化时，结构

12、的杆件会发生变形，但由当温度发生变化时，结构的杆件会发生变形，但由于静定结构没有多余的约束，杆件的变形能不受约束地于静定结构没有多余的约束，杆件的变形能不受约束地顺利进行，因此结构也不会产生内力。顺利进行，因此结构也不会产生内力。同样由于没有多余约束，制造误差是不会使静定结同样由于没有多余约束，制造误差是不会使静定结构产生内力的，但是制造出来的结构不再是理论设计的构产生内力的，但是制造出来的结构不再是理论设计的样子，杆件、结点都可能发生了移动。样子，杆件、结点都可能发生了移动。这主要是静定结构没有多余的约束，当某一支座沿着这主要是静定结构没有多余的约束，当某一支座沿着它支撑的方向发生移动时，在

13、这个方向上没有多余的约束它支撑的方向发生移动时，在这个方向上没有多余的约束进行阻止，因此位移顺利进行，结构也不会产生内力。进行阻止，因此位移顺利进行，结构也不会产生内力。（4）若结构某一部分能够平衡外荷载，则其它）若结构某一部分能够平衡外荷载，则其它部分将不受力部分将不受力Fp=1 图示结构在图示结构在FP作用下，只使相应的柱子受了压力，作用下，只使相应的柱子受了压力，而其它杆件的内力均为零。可以说：静定结构具有局而其它杆件的内力均为零。可以说：静定结构具有局部平衡的性质。部平衡的性质。(d)BACDEF（5）当静定结构的一个内部不变部分上的荷载作等）当静定结构的一个内部不变部分上的荷载作等 效替换时，其余部分的内力不变。效替换时，其余部分的内力不变。qll/2l/2 图示结构中图示结构中BC梁上的荷载作等效替换后，其它梁上的荷载作等效替换后，其它部分的受力状况是不会改变的。部分的受力状况是不会改变的。qACB（6）当静定结构的一个内部不变部分作构造改变时，）当静定结构的一个内部不变部分作构造改变时，其余部分的内力不变。其余部分的内力不变。FpFpFpFp