6.2 静定平面桁架与静定多跨梁（课件）《土木工程力学基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

6.2 静定平面桁架与静定多跨梁 土木工程力学基础机工版·第2版 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 掌握平行弦桁架、折弦桁架和三角形桁架。 能力目标 学会识别平面桁架的名称。 情感目标 激发学生对土木工程和力学的兴趣和热情，鼓励他们探索这个领域的奥秘。在复杂的工程问题解决过程中，培养学生的耐心和对细节的关注。帮助学生适应不断变化的技术环境和工作要求。 学习目标 情境引入 杭州钱塘江一桥 原名钱塘江大桥，位于浙江省杭州市六和塔附近。1934年8月8日开始兴建，1937年9月26日建成。茅以升为总设计师。桥长1453米，分引桥和正桥。正桥16孔，15座桥墩。抗日战争时期，为阻挡日本侵略军，钱塘江大桥于1937年12月23日被炸断，茅以升曾挥泪写下了“斗地风云今变色，炸桥挥泪断通途，五行缺火真来火，不复原桥不丈夫”的诗句。 新知学习 图6-6中的铁路桁架有左右两片主桁架，取一片主桁架分析。各杆轴线位于同一平面 内，且外力也简化在该平面内的桁架称为平面桁架。 1. 静定平面桁架的计算简图 新知学习 桁架计算简图的简化特点为： 1. 静定平面桁架的计算简图 01 1)用轴线代替直杆。 03 3)荷载及支座反力都作用在结点上(杆的自重也分散于结点)。 02 2)各杆在两端用铰连结。 新知学习 这样，桁架计算简图中的杆件均为链杆，其受力变形形式为轴向拉伸压缩，材料得到充分利用(图6-7)。由于冶金技术不断进步，钢材强度不断提高，桁架的承载能力将进一步 增大，跨度也会更大。 1. 静定平面桁架的计算简图 新知学习 平面桁架的杆件依其所在的位置可分为弦杆和腹杆两类(图6-8)。 2.平面桁架的名称 新知学习 2.平面桁架的名称 桁架上、下缘的杆 件称为弦杆，上缘的杆件称为上弦杆，下缘的杆件称为下弦杆；桁架上、下弦杆之间的杆件 称为腹杆。腹杆又分竖杆和斜杆。上弦杆或下弦杆相邻结点之间的区间称为节间。两支座间 的水平距离称为跨度。桁架最高点至支座间连线的竖直距离称为桁高。 新知学习 桁架依据外形，可分为平行弦桁架、折弦桁架和三角形桁架。图列出了同样节间数、同样节间距、同样桁高、同样荷载的四种厂房屋架，其中图d所示折弦桁架的上弦结点在一条抛物线上，称为抛物线桁架。 2.平面桁架的名称 新知学习 桁架依据外形，可分为平行弦桁架、折弦桁架和三角形桁架。 2.平面桁架的名称 从受力的角度看，平行弦桁架和抛物线桁架在这四种桁架中较为合理。图中标有“-”的 链杆为压杆，其承载能力除须满足强度要求外，还要满足稳定性的要求。 比较各桁架杆件的轴力(用图中的数值乘以Fp), 抛物线桁架腹杆的内力全部为零，各下弦杆的轴力相同，上弦杆的轴力不太大且比较接近。 新知学习 图6-10a所示简支梁的跨度为l,将两个支座往里移0.2071,得外伸梁(图6-10b)。 3.静定多跨梁 新知学习 再将外伸梁的均布荷载分解为两部分：①支座之间承受荷载，跨度0.586l(图6-10c);② 两悬出段承受荷载(图6-10d)。试画图中各梁的弯矩图，并勾画绕曲线。 3.静定多跨梁 新知学习 在图6-10b所示外伸梁的弯矩图中，最大正弯矩约等于最大负弯矩。该弯矩图可以看成是 图6-10c中的正弯矩与图6-10d中的负弯矩叠加而成。 3.静定多跨梁 新知学习 假如将图6-10b中的支座往外移，正弯 矩会增大；若将支座往里移，则负弯矩增大。因此，在均布荷载作用下，外伸梁的两端悬出 0.2071,弯矩的峰值最小，不到简支梁峰值的1/5。 3.静定多跨梁 新知学习 在桩基础的施工中，起吊钢筋混凝土预制 桩时，确定吊点的最佳位置，也是出于正负弯矩的峰值相等而且最小的理念(图6-10e 、f)。 3.静定多跨梁 新知学习 从以上梁的位移、内力分析可见，减小梁的跨度，造成反向弯曲，是获得合理结构形式 的一条途径。在图6-11a中，将跨度减小的简支梁BC 悬挂在外伸梁AB、CD 上，形成静定 多跨梁，便是这种理念的应用。 3.静定多跨梁 新知学习 挂梁BC依赖锚定梁AB 、CD维持平衡(图6-11b)。 3.静定多跨梁 新知学习 从挂梁BC的平衡计算出支座反力 F、Fc, 它们的反作用力则成为已知的主动力，作用在外伸梁AB、CD 上，用静力平衡方 程就可算出外伸梁的支座反力(图6-11c)。 3.静定多跨梁 课堂练习 单选题 多跨静定梁是由若干根梁用哪种方式相连，并用若干支座与基础相连而组成的静定结构？ A. 铰接 B. 刚接 C. 焊接 D. 铆接 答案：A解析：多跨静定梁通常由若干根梁通过铰接相连，并用若干支座与基础相连而组成的静定结构 课堂练习 单选题 静定平面桁架的内力分布特点是： A. 均匀分布 B. 非均匀分布 C. 仅在节点处有内力 D. 仅在杆件中间有内力 答案：B解析：静定平面桁架的内力分布通常是非均匀的，这取决于桁架的几何形状和荷载分布 课堂练习 单选题 在静定平面桁架中，平行弦桁架的内力分布情况是： A. 均匀分布 B. 向跨中递增 C. 向支点递减 D. 随机分布 答案：B解析：平行弦桁架的内力分布不均匀，弦杆内力向跨中递增 课堂练习 单选题 下列哪种桁架的内力分布最均匀？ A. 平行弦桁架 B. 抛物线形桁架 C. 三角形桁架 D. 梯形桁架 答案：B解析：抛物线形桁架的内力分布最均匀，这使得材料使用上更为经济 课堂练习 单选题 在静定多跨梁中，基本部分是指： A. 需要依赖附属部分才能保持几何不变性的部分 B. 本身就能独立地承受荷载并能维持几何不变性的部分 C. 只承受垂直荷载的部分 D. 只承受水平荷载的部分 答案：B解析：基本部分是指本身就能独立地承受荷载并能维持几何不变性的部分 课堂练习 单选题 静定多跨梁的内力计算通常从哪个部分开始？ A. 附属部分 B. 基本部分 C. 任意部分 D. 最长的部分 答案：B解析：一般来说，静定多跨梁的内力分析是从基本部分开始的 课堂练习 单选题 下列关于静定多跨梁的描述中，哪项是正确的？ A. 附属部分的内力计算必须在基本部分之后进行 B. 基本部分和附属部分的划分与所承受的荷载有关 C. 附属部分可以独立承受荷载 D. 基本部分不能独立承受荷载 答案：A解析：附属部分的内力计算必须在基本部分之后进行，因为附属部分需要依赖基本部分才能保持其几何不变性 课堂练习 单选题 在静定平面桁架中，如果所有杆件均相互平行，应采用哪种方法计算内力？ A. 力矩法 B. 投影法 C. 节点法 D. 截面法 答案：B解析：如果除所求杆件外，其余未知杆件均相互平行，应采用投影法计算内力 课堂小结 课堂小结 1.什么是平面结构的几何组成分析？ 2.为什么三角形是最基本的稳定单元？ 3.什么是几何不变体系？ 作业布置 感谢观看 $$