土木工程力學基礎(chǔ)-6工程中常見結(jié)構(gòu)簡介課件

單元學習目標1.清楚地知道在工程結(jié)構(gòu)只能采用幾何不變體系2.能敘述各種靜定結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點以及受力特點3.能從內(nèi)力比較中認識到超靜定結(jié)構(gòu)相對于靜定結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)【讀一讀】連續(xù)梁橋連續(xù)梁橋是指兩跨或兩跨以上連續(xù)的梁橋。連續(xù)梁在恒活載作用下，產(chǎn)生的支點負彎矩對跨中正彎矩有卸載的作用，使內(nèi)力狀態(tài)比較均勻合理，因而梁高可以減小，節(jié)省材料，且剛度大，整體性好，超載能力大，安全度大，橋面伸縮縫少。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)一.平面結(jié)構(gòu)的幾何組成分析1.幾何不變體系與幾何可變體系幾何可變體系——桿件體系受到任意荷載作用后，在不考慮材料應(yīng)變的情況下，其位置或形狀可以改變的體系。幾何不變體系——如果在不考慮材料應(yīng)變的情況下，其位置和幾何形狀保持不變的體系。瞬變體系——是一種特殊的幾何可變體系，它可以沿某一方向產(chǎn)生瞬時的微小運動，但瞬時運動后即轉(zhuǎn)化為幾何不變體系。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)一.平面結(jié)構(gòu)的幾何組成分析2.幾何不變體系的基本組成規(guī)則規(guī)則一：三剛片規(guī)則三剛片用不在一條直線上的三鉸相聯(lián)，組成無多余約束的幾何不變體系。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)一.平面結(jié)構(gòu)的幾何組成分析2.幾何不變體系的基本組成規(guī)則規(guī)則二：兩剛片規(guī)則兩剛片以一鉸及不通過該鉸的一根鏈桿相聯(lián)組成無多余約束的幾何不變體系?；騼蓜偲圆换ハ嗥叫校膊幌嘟挥谝稽c的三根鏈桿相聯(lián)，組成無多余約束的幾何不變體系。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)規(guī)則三：二元體規(guī)則在一個體系上增加或去掉二元體，不會改變原來體系的幾何組成性質(zhì)。二元體定義——由兩根不在同一直線上的鏈桿連接一個新結(jié)點的構(gòu)造，稱為二元體。一.平面結(jié)構(gòu)的幾何組成分析2.幾何不變體系的基本組成規(guī)則7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)一.平面結(jié)構(gòu)的幾何組成分析二元體形式2.幾何不變體系的基本組成規(guī)則7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)一.平面結(jié)構(gòu)的幾何組成分析3.幾何組成分析示例分析方法：（1）直接用三規(guī)則分析（2）拆除“二元體”法（3）擴大基礎(chǔ)法7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)幾何組成分析示例例6-1試對如圖6-5所示體系進行幾何組成分析。IIIIII7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)幾何組成分析示例例6-2試分析如圖6-6所示桁架的幾何組成。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)幾何組成分析示例例6-3試分析如圖6-7所示桁架的幾何組成。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)一.平面結(jié)構(gòu)的幾何組成分析4.靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)的概念靜定結(jié)構(gòu)——無多余約束的幾何不變體系。超靜定結(jié)構(gòu)——有多余約束的幾何不變體系。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介1.靜定多跨梁

——由若干根梁用鉸連接而成，用來跨越幾個相連跨度的靜定梁稱為靜定多跨梁?；静糠只静糠指綄俨糠只静糠帧Y(jié)構(gòu)中凡本身能獨立維持幾何不變的部分。附屬部分——需要依靠其它部分的支承才能保持幾何不變的部分。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介梁橋渡槽7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介基本部分基本部分附屬部分為了清楚地表明多跨靜定梁各部分之間的支承關(guān)系，我們常把基本部分畫在下層，附屬部分畫在上層——層疊圖。傳力特點：作用于基本部分上的荷載，只能使基本部分產(chǎn)生支座反力和內(nèi)力，附屬部分不受力；而作用于附屬部分的荷載，不僅能使附屬部分本身產(chǎn)生支座反力和內(nèi)力，而且能使與它相關(guān)的基本部分也產(chǎn)生支座反力和內(nèi)力。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介2.靜定平面剛架

——由直桿(梁和柱)組成的具有剛結(jié)點的結(jié)構(gòu)稱之。懸臂剛架

簡支剛架

三鉸剛架

7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介剛架結(jié)構(gòu)7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介剛架的結(jié)構(gòu)特點和傳力特點:（1）桿件少，內(nèi)部空間大，便于利用。（2）剛結(jié)點處各桿不能發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，因而各桿件的夾角始終保持不變。（3）剛結(jié)點處可以承受和傳遞彎矩，因而在剛架中彎矩是主要內(nèi)力且分布較均勻。（4）剛架中的各桿通常情況下為直桿，制作加工較方便。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介3.靜定平面桁架桁架是由若干桿件在每桿兩端用鉸聯(lián)結(jié)而成的結(jié)構(gòu)。

7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介平行弦桁架

受力特點：上弦桿和下弦桿內(nèi)力值均是靠支座處小，向跨度中間增大。腹桿內(nèi)力的變化規(guī)律則是靠近支座處內(nèi)力大，向跨中逐漸減小。結(jié)構(gòu)特點：結(jié)點構(gòu)造劃一，腹桿可標準化。適用場合：主要在輕型桁架中應(yīng)用，多用于跨度在12m以上吊車梁。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介折弦桁架受力特點：上、下弦桿的內(nèi)力近似于相等，即內(nèi)力分布均勻。當荷載作用在上結(jié)點時，各腹桿（斜桿+豎桿）內(nèi)力均為零；當荷載作用在下弦桿結(jié)點時，腹桿中的斜桿內(nèi)力為零，豎桿內(nèi)力等于結(jié)點荷載。適用場合：在大跨度橋梁（100～150m）及大跨度屋架（18～30m）中，節(jié)約材料，故常采用折弦桁架。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介三角形桁架受力特點：當荷載作用在上結(jié)點時，弦桿的內(nèi)力兩端大，中間??；腹桿的內(nèi)力為兩端小，中間大。適用場合：較小跨度的屋架結(jié)構(gòu)。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介桁架結(jié)點平衡的特殊情況L型結(jié)點T型結(jié)點X型結(jié)點K型結(jié)點7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介4.靜定拱拱是軸線為曲線，在豎向荷載作用下支座處有水平推力的結(jié)構(gòu)。三鉸拱是唯一的靜定拱。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)二.工程中常見靜定結(jié)構(gòu)簡介受力特點：三鉸拱的基本特點是在豎向荷載作用下，除產(chǎn)生豎向反力外，還產(chǎn)生水平推力。拱的內(nèi)力以軸向壓力為主。施工特點：由于拱主要是承受軸向壓力，故建造時可以充分利用抗拉性能弱而抗壓性能強的材料，如磚、石、混凝土等。拱的缺點：構(gòu)造復(fù)雜，施工費用大。因推力的存在，拱需要有較為堅固的基礎(chǔ)或支承結(jié)構(gòu)(如墻、柱、墩、臺等)。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)三.工程中常見超靜定結(jié)構(gòu)簡介1.超靜定梁——連續(xù)梁超靜定結(jié)構(gòu)的連續(xù)體系可以減小跨度以內(nèi)彎矩的絕對值，降低主梁的高度，從而可以減少材料用量和結(jié)構(gòu)自重，而結(jié)構(gòu)自重的減少又進一步降低了由恒載引起的內(nèi)力。

7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)三.工程中常見超靜定結(jié)構(gòu)簡介2.超靜定拱兩鉸拱

無鉸拱

7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)三.工程中常見超靜定結(jié)構(gòu)簡介超靜定拱通常是兩鉸拱和無鉸拱受力特點：在于彎矩較小，主要是承受軸向壓力。無鉸拱在荷載作用下，彎矩比兩鉸拱較為均勻，但受支座移動的影響較大。兩鉸拱在支座發(fā)生的豎向位移不大時，并不引起內(nèi)力。構(gòu)造特點：當拱的基礎(chǔ)比較弱時，如支承在磚墻或獨立柱上的兩鉸拱式屋蓋結(jié)構(gòu)，通?？稍趦摄q拱底部設(shè)置拉桿以承擔水平推力。7/20/2023土木工程力學基礎(chǔ)模擬試題

填空題1.無多余約束的幾何不變體系稱為

結(jié)構(gòu)。2.三剛片用不在一條直線上的鉸兩兩相連，組成的體系一定

。3.拱是軸線為曲線，在豎向荷載作用下支座處有水平推力的結(jié)構(gòu)。4.拱是一種軸線為曲線的推力結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力以