六单元工程中常见结构简介（课件）- 《土木工程力学基础（多学时）》同步教学（人民交通版）

《土木工程力学基础》 （多学时） 六单元 工程中常见结构简介 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 【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。 一.平面结构的几何组成分析 1.几何不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。 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。 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。 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 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 一.平面结构的几何组成分析 3.几何组成分析示例 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 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 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。 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。 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。 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。 二.工程中常见静定结构简介 梁桥 渡槽 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。 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 二.工程中常见静定结构简介 刚架结构 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，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。 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。 二.工程中常见静定结构简介 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。 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（100～150m）及大跨度屋架（18～30m）中，节约材料，故常采用折弦桁架。 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