结构力学

唐雪松

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 学习手册
    • 1.2 学习进度指导表
    • 1.3 结构力学的研究对象与任务
    • 1.4 结构计算简图与分类
    • 1.5 荷载的分类
    • 1.6 核心内容概括
  • 2 平面体系的机动分析
    • 2.1 什么是机动分析?
    • 2.2 几何不变体系的简单组成规则
    • 2.3 机动分析步骤与示例
    • 2.4 核心内容概括
  • 3 静定梁与静定平面刚架
    • 3.1 静定单跨梁
    • 3.2 静定多跨梁
    • 3.3 静定平面刚架
    • 3.4 核心内容概括
  • 4 静定拱
    • 4.1 静定拱反力与内力计算
    • 4.2 合理拱轴线
    • 4.3 核心内容概括
  • 5 静定平面桁架
    • 5.1 结点法
    • 5.2 截面法
    • 5.3 结点法与截面法联合应用
    • 5.4 组合结构计算
    • 5.5 核心内容概括
  • 6 结构位移计算
    • 6.1 虚功原理与单位荷载法
    • 6.2 静定结构荷载作用下的位移计算公式
    • 6.3 图乘法
    • 6.4 静定结构温度变化与支座移动下的位移计算
    • 6.5 线弹性结构的互等定理
    • 6.6 核心内容概括
  • 7 力法
    • 7.1 力法基本原理
    • 7.2 力法方程
    • 7.3 力法解题步骤与示例
    • 7.4 对称性的利用
    • 7.5 超静定结构位移计算
    • 7.6 温度变化与支座移动下超静定结构的计算
    • 7.7 核心内容概括
  • 8 位移法
    • 8.1 位移法基本原理
    • 8.2 等截面直杆的转角位移方程
    • 8.3 位移法典型方程
    • 8.4 位移法解题步骤与示例
    • 8.5 核心内容概括
  • 9 力矩分配法
    • 9.1 力矩分配法适用范围与基本原理
    • 9.2 力矩分配法解题步骤与示例
    • 9.3 核心内容概括
  • 10 影响线及其应用
    • 10.1 影响线基本概念
    • 10.2 静力法作单跨静定梁的影响线
    • 10.3 间接荷载作用下的影响线
    • 10.4 机动法作静定梁的影响线
    • 10.5 静定桁架的影响线
    • 10.6 利用影响线求量值
    • 10.7 最不利荷载位置的确定
    • 10.8 简支梁的绝对最大弯矩
    • 10.9 连续梁的影响线与内力包络图
    • 10.10 核心内容概括
  • 11 矩阵位移法
    • 11.1 概述
    • 11.2 单元刚度矩阵
    • 11.3 单元刚度矩阵的坐标变换)
    • 11.4 结构的原始刚度矩阵
    • 11.5 支承条件的引入
    • 11.6 非结点荷载的处理
    • 11.7 矩阵位移法计算步骤和算例
    • 11.8 几点补充说明
    • 11.9 核心内容概括
    • 11.10 新建课程目录
核心内容概括
  • 1 本章要点
  • 2 习题





通过本章的学习,要求能熟练运用位移法解算超静定结构。为达到这一目的,要求深刻理解与掌握位移法的基本原理,主要是很好地掌握位移法的基本未知量、位移法的基本体系与位移法方程这三个环节。只有多加练习,才能熟练掌握与运用。在位移法中,是以未知结点位移的计算作为突破口。求得了结点位移,各杆在杆上荷载与杆端位移共同作用下的内力就可以计算出来了。

现将位移法解题要点归纳如下。

位移法解题要点:

1. 首先要看一看超静定结构中是否含有内力静定部分。若有,则把内力静定部分去掉,代之以已知的约束反力,以简化分析;


2. 其次,看一看结构是否满足对称性,荷载是正对称还是反对称。若满足对称性,则应利用对称性,取一半结构(若有两个对称轴时则可取1/4结构)进行分析,把问题简化;


3. 位移法的基本未知量与基本体系

(1) 结构中未知的独立的结点位移是位移法的基本未知量。具体来说,即在结构的内部结点中(不包括结构的边界结点),刚结点的角位移,与独立的结点线位移,是位移法的基本未知量。

(2) 在基本未知量方向上施加相应的附加约束,即刚结点角位移方向上施加刚臂约束,结点线位移方向上施加链杆支座约束,即得到位移法的基本体系。位移法基本思想是把原超静定结构,离散成若干根单跨超静定梁,再根据原结构的变形协调条件,把它们组装回原来的结构来进行求解。



4. 列出位移法方程。有几个未知量,则相应地列出同样数目的位移法方程。位移法方程一般形式为:

要清楚位移法方程中各符号的含义:Zi表示第i个未知结点位移;Ri表示原超静定结构沿第i个附加约束方向的约束反力,注意,附加约束在原结构上是没有的,故在荷载与结点位移共同作用下,附加约束上的反力应为0,如此才使得位移法基本体系得以与原超静定结构完全等价;rij为刚度系数,表示j方向的单位位移引起的i方向上的约束反力,主系数rii>0(必为正),副系数rij=rji(反力互等定理),自由项,表示荷载单独作用在基本体系上引起的i方向上的附加约束的反力。

位移法方程也称为结构的刚度方程,位移法也称为刚度法。位移法方程的物理含义是原超静定结构附加约束上的反力应为0,相当于结点的平衡方程。



5. 位移法基本体系中,让Z1=1单独发生,作出图;

     位移法基本体系中,让Z2=1单独发生,作出图;

       

  荷载单独作用在位移法基本体系上,作出图;


6.刚度系数与自由项的计算:

主系数rii>0,副系数rij=rji,还有自由项RiP,都是附加刚臂约束上的反力偶,或是附加链杆支座上的约束反力,可由平衡条件求出。具体来讲,若是附加刚臂上的约束反力偶,可由刚结点的力矩平衡条件求出。若是附加链杆支座的约束反力,一般可取发生平移的杆件为隔离体,由线位移方向上力的平衡条件求出。



7. 求解位移法方程,解出未知的结点位移;


8. 利用叠加原理,,计算原超静定结构的杆端弯矩,并作出最后的弯矩图。


注意事项要特别搞清楚与牢记位移法中的正负号规定




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