結(jié)構(gòu)力學 I 第2版 教學課件 作者 蕭允徽 第7章　力法.ppt

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1、第7章　力　　法●本章教學基本要求：掌握力法的基本原理，會用力法計算超靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下以及支座移動、溫度變化時的內(nèi)力；會計算超靜定結(jié)構(gòu)的位移；了解超靜定結(jié)構(gòu)的力學特征。●本章教學內(nèi)容的重點：判定超靜定次數(shù)、選取力法基本體系、建立力法典型方程；荷載作用下超靜定結(jié)構(gòu)的力法計算及內(nèi)力圖繪制與校核?！癖菊陆虒W內(nèi)容的難點：根據(jù)已知變形條件建立力法典型方程；利用對稱性取等效半結(jié)構(gòu)；理解計算超靜定結(jié)構(gòu)位移時虛擬狀態(tài)的設(shè)置。AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?●本章內(nèi)容簡介：7.1超靜定結(jié)構(gòu)概述7.2力法的基本原理7.3力法的基本體系選擇及典型方程7.4用力法計算超

2、靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力7.5用力法計算超靜定結(jié)構(gòu)在支座移動和溫度變化時的內(nèi)力7.6對稱結(jié)構(gòu)的簡化計算7.7用彈性中心法計算對稱無鉸拱第7章　力　　法AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?●本章內(nèi)容簡介：7.8超靜定結(jié)構(gòu)的位移計算7.9超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖的校核7.10超靜定結(jié)構(gòu)的特性第7章　力　　法AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?7.1超靜定結(jié)構(gòu)概述7.1.1超靜定結(jié)構(gòu)1.超靜定結(jié)構(gòu)的兩大特征(1)在幾何組成方面：靜定結(jié)構(gòu)是沒有多余約束的幾何不變體系，而超靜定結(jié)構(gòu)則是有多余約束的幾何不變體系。(2)在靜力分析方面：靜定結(jié)構(gòu)的支反力和

3、截面內(nèi)力都可以用靜力平衡條件唯一地確定，而超靜定結(jié)構(gòu)的支反力和截面內(nèi)力不能完全由靜力平衡條件唯一地加以確定。從兩個方面把它與靜定結(jié)構(gòu)作一個對比:AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?總起來說，約束有多余的，內(nèi)力（或支反力）是超靜定的，這就是超靜定結(jié)構(gòu)區(qū)別于靜定結(jié)構(gòu)的兩大基本特征。凡符合這兩個特征的結(jié)構(gòu)，就稱為超靜定結(jié)構(gòu)。FPFPFPFPFPFPFPFPqqX1X1X1X2X2①②③④7.1超靜定結(jié)構(gòu)概述AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?2.超靜定結(jié)構(gòu)的兩種約束(1)必要約束：對維持體系的幾何不變性不可缺少的約束，稱為必要約束。(2)多

4、余約束：對維持體系的幾何不變性不是必需的約束，稱為多余約束。多余約束中的約束力稱為多余約束力，一般用Xi（i=1,2,…,n）表示。多余約束對結(jié)構(gòu)的作用可以用相應(yīng)的多余約束力代替。多余約束雖然不改變體系的幾何組成性質(zhì)，但多余約束的存在，將影響結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形的大小及分布規(guī)律。7.1超靜定結(jié)構(gòu)概述AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?3.超靜定結(jié)構(gòu)的五種類型超靜定梁超靜定桁架7.1超靜定結(jié)構(gòu)概述超靜定剛架超靜定拱超靜定組合結(jié)構(gòu)AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?4.分析超靜定結(jié)構(gòu)的兩個基本方法力法和位移法是分析超靜定結(jié)構(gòu)的兩個基本方法。力

5、法是提出較早、發(fā)展最完備的計算方法，同時也是更為基本的方法。位移法的提出較力法稍晚些，是在20世紀初為了計算復雜剛架而建立起來的。在上述兩種基本方法的基礎(chǔ)上，還曾演變出多種漸近法和近似法，主要用以克服當年因計算手段滯后給手算工作帶來的困難。屬于位移法類型的漸近解法——力矩分配法和無剪力分配法；以及近似解法——分層計算法和反彎點法，至今仍具有工程實用價值。7.1超靜定結(jié)構(gòu)概述AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?7.1.2超靜定次數(shù)的確定力法是以結(jié)構(gòu)中的多余約束力為基本未知量的，一個結(jié)構(gòu)的基本未知量數(shù)目就等于結(jié)構(gòu)的多余約束數(shù)目。因此，力法計算首先要找出結(jié)構(gòu)的

6、多余約束。超靜定結(jié)構(gòu)中的多余約束數(shù)目，稱為超靜定次數(shù)，用n表示。確定結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)最直接的方法是解除多余約束法，即將原結(jié)構(gòu)的多余約束移去，使其成為一個（或幾個）靜定結(jié)構(gòu)，則所解除的多余約束數(shù)目就是原結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)。7.1超靜定結(jié)構(gòu)概述AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?1）移去一根支桿或切斷一根鏈桿，相當于解除一個約束。2）移去一個不動鉸支座或切開一個單鉸，相當于解除兩個約束。3）移去一個固定支座或切斷一根梁式桿，相當于解除三個約束。4）將固定支座改為不動鉸支座或?qū)⒘菏綏U中某截面改為鉸結(jié)，相當于解除一個轉(zhuǎn)動約束。X1X1X1X1X2X1X1X2X2X1

7、X2X3X1X1X2X3X3X1X1解除超靜定結(jié)構(gòu)的多余約束，歸納起來有以下幾種方式：7.1超靜定結(jié)構(gòu)概述AllRightsReserved重慶大學土木工程學院?在解除多余約束判斷結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)時，應(yīng)特別注意：既須移去全部多余約束，又要保留每個必要約束，以保證結(jié)構(gòu)成為沒有任何多余約束的幾何不變體系，亦即成為靜定結(jié)構(gòu)。對于圖示結(jié)構(gòu)，水平支座鏈桿不可去掉，否則就將變成幾何可變體系；如果只去掉一根豎向支座鏈桿，則其中的閉合框格仍然具有三個多余約束，還必須把該閉合框格再切開一個截面，這時才成為靜定結(jié)構(gòu)。因此，原結(jié)構(gòu)總共有