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1、,土木工程力学基础（多学时）,六单元 工程中常见结构简介,2020/8/3,土木工程力学基础,单元学习目标,1.清楚地知道在工程结构只能采用几何不变体系 2.能叙述各种静定结构的结构特点以及受力特点 3.能从内力比较中认识到超静定结构相对于静定结构的优越性,2020/8/3,土木工程力学基础,【读一读】连续梁桥,连续梁桥是指两跨或两跨以上连续的梁桥。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少。,2020/8/3,土木工程力学基础,一.平面结构的几何组成分析,1.几何不
2、变体系与几何可变体系,几何可变体系杆件体系受到任意荷载作用后，在不考虑 材料应变的情况下，其位置或形状可以改变的体系。 几何不变体系如果在不考虑材料应变的情况下，其位置 和几何形状保持不变的体系。 瞬变体系是一种特殊的几何可变体系，它可以沿某一方向产生 瞬时的微小运动，但瞬时运动后即转化为几何不变体系。,2020/8/3,土木工程力学基础,一.平面结构的几何组成分析,2.几何不变体系的基本组成规则,规则一：三刚片规则 三刚片用不在一条直线上的三铰相联，组成无多余约束的几何不变体系。,2020/8/3,土木工程力学基础,一.平面结构的几何组成分析,2.几何不变体系的基本组成规则,规则二：两刚片规
3、则 两刚片以一铰及不通过该铰的一根链杆相联 组成无多余约束的几何不变体系。 或两刚片以不互相平行，也不相交于一点的三根链杆相联，组成无多余约束的几何不变体系。,2020/8/3,土木工程力学基础,规则三：二元体规则 在一个体系上增加或去掉二元体，不会改变原来体系 的几何组成性质。 二元体定义由两根不在同一直线上的链杆连接 一个新结点的构造，称为二元体。,一.平面结构的几何组成分析,2.几何不变体系的基本组成规则,2020/8/3,土木工程力学基础,一.平面结构的几何组成分析,二元体形式,2.几何不变体系的基本组成规则,2020/8/3,土木工程力学基础,一.平面结构的几何组成分析,3.几何组成
4、分析示例,分析方法： （1）直接用三规则分析 （2）拆除“二元体”法 （3）扩大基础法,2020/8/3,土木工程力学基础,几何组成分析示例,例6-1 试对如图6-5所示体系进行几何组成分析。,III,II,I,2020/8/3,土木工程力学基础,几何组成分析示例,例6-2 试分析如图6-6所示桁架的几何组成。,2020/8/3,土木工程力学基础,几何组成分析示例,例6-3 试分析如图6-7所示桁架的几何组成。,2020/8/3,土木工程力学基础,一.平面结构的几何组成分析,4.静定结构与超静定结构的概念,静定结构无多余约束的几何不变体系。 超静定结构有多余约束的几何不变体系。,2020/8/
5、3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,1.静定多跨梁 由若干根梁用铰连接而成，用来跨越几个相连跨度的静定梁称为静定多跨梁。,基本部分,基本部分,附属部分,基本部分结构中凡本身能独立维持几何不变的部分。 附属部分需要依靠其它部分的支承才能保持几何不变的部分。,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,梁桥,渡槽,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,基本部分,基本部分,附属部分,为了清楚地表明多跨静定梁各部分之间的支承关系，我们常把基本部分画在下层，附属部分画在上层层叠图。 传力特点：作用于基本部分上的荷载，只能使基本部分产生支座反力和
6、内力，附属部分不受力；而作用于附属部分的荷载，不仅能使附属部分本身产生支座反力和内力，而且能使与它相关的基本部分也产生支座反力和内力。,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,2.静定平面刚架 由直杆(梁和柱)组成的具有刚结点的结构称之。,悬臂刚架,简支刚架,三铰刚架,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,刚架结构,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,刚架的结构特点和传力特点: （1）杆件少，内部空间大，便于利用。 （2）刚结点处各杆不能发生相对转动，因而各杆件的夹角始终保持不变。 （3）刚结点处可以承受和传递弯矩，
7、因而在刚架中弯矩是主要内力且分布较均匀。 （4）刚架中的各杆通常情况下为直杆，制作加工较方便。,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,3.静定平面桁架 桁架是由若干杆件在每杆两端用铰联结而成的结构。,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,平行弦桁架 受力特点：上弦杆和下弦杆内力值均是靠支座处小，向跨度中间增大。腹杆内力的变化规律则是靠近支座处内力大，向跨中逐渐减小。 结构特点：结点构造划一，腹杆可标准化。 适用场合：主要在轻型桁架中应用，多用于跨度在12m 以上吊车梁。,2020
8、/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,折弦桁架 受力特点：上、下弦杆的内力近似于相等，即内力分布均匀。当荷载作用在上结点时，各腹杆（斜杆+竖杆）内力均为零；当荷载作用在下弦杆结点时，腹杆中的斜杆内力为零，竖杆内力等于结点荷载。 适用场合：在大跨度桥梁（100150m）及大跨度屋架（1830m）中，节约材料，故常采用折弦桁架。,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,三角形桁架 受力特点：当荷载作用在上结点时，弦杆的内力两端大，中间小；腹杆的内力为两端小，中间大。适用场合：较小跨度的屋架结构。,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简
9、介,桁架结点平衡的特殊情况,L型结点,T型结点,X型结点,K型结点,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,4.静定拱 拱是轴线为曲线，在竖向荷载作用下支座处有水平推力的结构。 三铰拱是唯一的静定拱。,2020/8/3,土木工程力学基础,二.工程中常见静定结构简介,受力特点：三铰拱的基本特点是在竖向荷载作用下，除产生竖向反力外，还产生水平推力 。拱的内力以轴向压力为主。 施工特点：由于拱主要是承受轴向压力，故建造时可以充分利用抗拉性能弱而抗压性能强的材料，如砖、石、混凝土等。 拱的缺点：构造复杂，施工费用大。因推力的存在，拱需要有较为坚固的基础或支承结构(如墙、柱、墩、
10、台等)。,2020/8/3,土木工程力学基础,三.工程中常见超静定结构简介,1.超静定梁 连续梁 超静定结构的连续体系可以减小跨度以内弯矩的绝对值，降低主梁的高度，从而可以减少材料用量和结构自重，而结构自重的减少又进一步降低了由恒载引起的内力。,2020/8/3,土木工程力学基础,三.工程中常见超静定结构简介,2.超静定拱,两铰拱,无铰拱,2020/8/3,土木工程力学基础,三.工程中常见超静定结构简介,超静定拱通常是两铰拱和无铰拱 受力特点：在于弯矩较小，主要是承受轴向压力。无铰拱在荷载作用下，弯矩比两铰拱较为均匀，但受支座移动的影响较大。两铰拱在支座发生的竖向位移不大时，并不引起内力。 构
11、造特点：当拱的基础比较弱时，如支承在砖墙或独立柱上的两铰拱式屋盖结构，通常可在两铰拱底部设置拉杆以承担水平推力。,2020/8/3,土木工程力学基础,模拟试题,填空题 1. 无多余约束的几何不变体系称为 结构。 2. 三刚片用不在一条直线上的铰两两相连，组成的体系一定 。 3. 拱是轴线为曲线，在竖向荷载作用下支座处有水平推力的结构。 4. 拱是一种轴线为曲线的推力结构，其内力以 为主。由于推力的存在，拱需要有较为坚固 的 或 。 5. 工程中常见的预应力混凝土连续梁桥具有整体性能好，结构 大， 小和抗震性好的特点。,2020/8/3,土木工程力学基础,布置作业,阅读： 习题： 预习,2020/8/3,土木工程力学基础,
