土木工程力学教学课件作者少学时王长连课件【第7章】课件.ppt

第 5 节 三铰拱 一、三铰拱的组成 1. 拱的分类 在桥梁和房屋建筑工程中，拱式结构的应用比较广泛，它适用于宽敞的大厅，如礼堂、展览馆、体育馆等。在拱结构中，由于水平推力的存在，使得拱对其基础的要求较高，若基础不能承受水平推力，可用一根拉杆来代替水平支座链杆承受拱的推力，如图ａ 所示屋面承重结构。图ｂ 是它的计算简图。这种拱称为拉杆拱。为增加拱下的净空，拉杆拱的拉杆位置可适当提高（图ｃ）；也可以将拉杆做成折线形，并用吊杆悬挂，如图ｄ 所示。 第7章 静定结构的内力计算 土木工程力学（少学时） 01 02 03 04 多跨静定梁 静定平面刚架 静定平面桁架 静定组合结构 目录 05 06 三铰拱 静定结构的主要特征 01 多跨静定梁 第7章 静定结构的内力计算 第 1 节 第 1 节 多跨静定梁 一、工程实例和计算简图 多跨静定梁，是由单跨静定梁通过铰连接而成的结构。多跨静定梁一般要跨越几个相连的跨度，它是工程中广泛使用的一种结构形式，最常见的有公路桥梁（图1a）和房屋中的檩条梁（图2a）等，其计算简图及层次图分别如图1ｂ、ｃ和图２b、c示。 多跨静定梁有两种基本形式： 第一种如图1b所示，其特点是无铰跨和双铰跨交替出现；第二种如图2b所示，其特点是第一跨无中间铰，其余各跨各有一个中间铰。 图1　公路桥梁 图2　房屋中的檩条梁 第 1 节 多跨静定梁 二、多跨静定梁的几何组成 就几何组成而言，多跨静定梁的各个部分可分为基本部分和附属部分。在图ｂ中，AB梁由三根支座链杆与基础相连接，是几何不变体系，能独立承受荷载，称为基本部分。CD梁在竖向荷载作用下能独立维持平衡，故在竖向荷载作用下CD梁也可看作基本部分。而BC梁则必须依靠AB梁和CD梁的支承才能承受荷载并维持平衡，称为附属部分。在图b中，AB梁是基本部分，而BC梁、CD 梁则是附属部分。为清晰起见，可将它们的支承关系分别用图c和图c表示，这样的图形称为层次图。 从层次图中可以看出：基本部分一旦遭受破坏，附属部分的几何不变性也将随之失去；而附属部分遭受破坏，在竖向荷载作用下基本部分仍可维持平衡。 图1　公路桥梁 图2　房屋中的檩条梁 第 1 节 多跨静定梁 三、多跨静定梁的内力计算和内力图绘制 多跨静定梁的计算，首先要绘出其层次图。通过层次图，可以看出力的传递过程。因为基本部分直接与基础相连接，所以当荷载作用于基本部分时，仅基本部分受力，附属部分不受力； 当荷载作用于附属部分时，由于附属部分与基本部分相连接，故基本部分也受力。因此，多跨静定梁的约束力计算顺序，应该是先计算附属部分，再计算基本部分。即从附属程度最高的部分算起，求出附属部分的约束力后，将其反向加于基本部分，即为基本部分的荷载，再计算基本部分的约束力。　　 当求出每一段梁的约束力后，其内力计算和内力图的绘制就与单跨静定梁一样，最后将各段梁的内力图连在一起即为多跨静定梁的内力图。 例 7 - 1 例 作图 a 所示多跨静定梁的剪力图和弯矩图。 02 静定平面刚架 第7章 静定结构的内力计算 第 2 节 第 2 节 静定平面刚架 一、工程实例和计算简图 1. 刚架的特点　　 刚架是由直杆组成的，具有刚结点的结构。在刚架中的刚结点处，刚结在一起的各杆不能发生相对移动和转动，变形前后各杆的夹角保持不变，故刚结点可以承受和传递弯矩。由于存在刚结点，使刚架中的杆件较少，内部空间较大，比较容易制作，所以在工程中得到广泛应用。 2. 刚架的分类 （1）悬臂刚架。悬臂刚架一般由一个构件用固定端支座与基础连接而成。例如图ａ所示站台雨篷。 （2）简支刚架。简支刚架一般由一个构件用固定铰支座和活动铰支座与基础连接，或用三根既不全平行、又不全交于一点的链杆与基础连接而成。例如图 b 所示渡槽的槽身。简支刚架常见的有门式的和Ｔ 形的两种。 （3）三铰刚架。三铰刚架一般由两个构件用铰连接，底部用两个固定铰支座与基础连接而成。例如图ｃ 所示屋架。 第 2 节 静定平面刚架 一、工程实例和计算简图 （４）组合刚架。组合刚架通常是由上述三种刚架中的某一种作为基本部分，再按几何不变体系的组成规则连接相应的附属部分组合而成（图ａ、ｂ）。 第 2 节 静定平面刚架 二、静定平面刚架的内力计算和内力图绘制 在一般情况下，刚架中各杆的内力有弯矩、剪力和轴力。由于刚架中有横向放置的杆件，也有竖向放置的杆件，为了使杆件内力表达清晰，在内力符号的右下方以两个下标注明内力所属的截面，第一个下标表示该内力所属杆端的截面； 第二个下标表示杆段的另一端截面。例如，杆段AB 的A 端的弯矩、剪力和轴力分别用MAB 、FSA