《完美版建筑力學第十一章-超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《完美版建筑力學第十一章-超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位課件.ppt（141頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移返回第11章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移【內(nèi)容提要】【內(nèi)容提要】本章介紹超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算的三種方法。力法和位本章介紹超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算的三種方法。力法和位移法是超靜定結(jié)構(gòu)計算的基本方法，它們都要建立和解算移法是超靜定結(jié)構(gòu)計算的基本方法，它們都要建立和解算一組線性方程組；力矩分配法是在位移法基礎(chǔ)上發(fā)展起來一組線性方程組；力矩分配法是在位移法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種漸近解法，它不需要解算聯(lián)立方程，通過逐步修正的一種漸近解法，它不需要解算聯(lián)立方程，通過逐步修正使計算結(jié)果逐漸逼近真實解，在工程實際中經(jīng)常采用。使計算結(jié)果逐漸逼近真實解，在工程實際中

2、經(jīng)常采用。第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移返回第11章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移【學習要求】【學習要求】1.掌握超靜定次數(shù)的確定方法。掌握力法的基本原理和解題步掌握超靜定次數(shù)的確定方法。掌握力法的基本原理和解題步驟。驟。2.熟練掌握用力法求解簡單超靜定梁和剛架的內(nèi)力。能用力法熟練掌握用力法求解簡單超靜定梁和剛架的內(nèi)力。能用力法求解支座移動時超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。能用力法求解超靜定結(jié)構(gòu)的位求解支座移動時超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。能用力法求解超靜定結(jié)構(gòu)的位移。移。3.掌握位移法基本未知量的確定方法。掌握位移法的基本原理掌握位移法基本未知量的確定方法。掌握位移法的基本原理和解題步驟。

3、了解單跨超靜定梁的彎矩和剪力圖表。和解題步驟。了解單跨超靜定梁的彎矩和剪力圖表。4.熟練掌握用位移法求解簡單超靜定梁和剛架的內(nèi)力。熟練掌握用位移法求解簡單超靜定梁和剛架的內(nèi)力。5.了解轉(zhuǎn)動剛度、分配彎矩和傳遞彎矩等概念，掌握力矩分配了解轉(zhuǎn)動剛度、分配彎矩和傳遞彎矩等概念，掌握力矩分配法的基本原理。法的基本原理。6.熟練掌握用力矩分配法求解連續(xù)梁和無側(cè)移剛架的內(nèi)力。熟練掌握用力矩分配法求解連續(xù)梁和無側(cè)移剛架的內(nèi)力。7.了解超靜定結(jié)構(gòu)的特性。了解超靜定結(jié)構(gòu)的特性。第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移返回第11章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移 112 力法力法113 位移法位移法

4、114 力矩分配法力矩分配法 111 概述概述第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述1111超靜定結(jié)構(gòu)的概念超靜定結(jié)構(gòu)的概念 超靜定結(jié)構(gòu)是工程實際中廣泛應(yīng)用的一類結(jié)構(gòu)，與靜超靜定結(jié)構(gòu)是工程實際中廣泛應(yīng)用的一類結(jié)構(gòu)，與靜定結(jié)構(gòu)相比，超靜定結(jié)構(gòu)有如下兩方面的特點定結(jié)構(gòu)相比，超靜定結(jié)構(gòu)有如下兩方面的特點:(1)從幾何組成來說，超靜定結(jié)構(gòu)是從幾何組成來說，超靜定結(jié)構(gòu)是有多余約束的幾有多余約束的幾何不變體系何不變體系。如圖。如圖a所示梁，是有一個多余約束的幾何不所示梁，是有一個多余約束的幾何不變體系。圖變體系。圖b所示桁架，是有兩個多余約束的幾何不變體所示桁架，是有兩個多

5、余約束的幾何不變體系。它們都是超靜定結(jié)構(gòu)。系。它們都是超靜定結(jié)構(gòu)。111 概述概述目錄Fq(a)456132(b)F第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述目錄 (2)從靜力特征方面來說，從靜力特征方面來說，僅由靜力平衡條件不能解僅由靜力平衡條件不能解出超靜定結(jié)構(gòu)中的所有反力和內(nèi)力。出超靜定結(jié)構(gòu)中的所有反力和內(nèi)力。這是因為超靜定結(jié)構(gòu)這是因為超靜定結(jié)構(gòu)存在多余約束，存在多余約束，多余約束所對應(yīng)的力稱為多余約束所對應(yīng)的力稱為多余未知力多余未知力。由于有多余未知力，僅用靜力平衡條件無法確定其全部反由于有多余未知力，僅用靜力平衡條件無法確定其全部反力和內(nèi)力。如圖力和內(nèi)力。

6、如圖a所示梁，有四個反力，但只有三個獨立所示梁，有四個反力，但只有三個獨立的平衡方程；圖的平衡方程；圖b所示桁架，支座鏈桿和內(nèi)部鏈桿共有所示桁架，支座鏈桿和內(nèi)部鏈桿共有14根，每一根鏈桿對應(yīng)一個未知力，共根，每一根鏈桿對應(yīng)一個未知力，共14個未知力，但只能個未知力，但只能列出列出12個獨立平衡方程；因此均不能由平衡條件解出所有個獨立平衡方程；因此均不能由平衡條件解出所有未知力。未知力。Fq(a)456132(b)F 綜上所述，存在多余約束，所有支座反力和內(nèi)力不綜上所述，存在多余約束，所有支座反力和內(nèi)力不能僅用靜力平衡條件確定，這就是超靜定結(jié)構(gòu)與靜定結(jié)構(gòu)能僅用靜力平衡條件確定，這就是超靜定結(jié)構(gòu)與

7、靜定結(jié)構(gòu)的根本區(qū)別。的根本區(qū)別。目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述1112 超靜定次數(shù)的確定超靜定次數(shù)的確定超靜定結(jié)構(gòu)中多余約束的數(shù)目，稱為超靜定結(jié)構(gòu)中多余約束的數(shù)目，稱為超靜定次數(shù)超靜定次數(shù)。一個超靜定結(jié)構(gòu)具有幾個多余約束，就稱為幾次超一個超靜定結(jié)構(gòu)具有幾個多余約束，就稱為幾次超靜定結(jié)構(gòu)。靜定結(jié)構(gòu)。確定結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，可以用去掉多余約束使原確定結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，可以用去掉多余約束使原結(jié)構(gòu)變成靜定結(jié)構(gòu)的方法進行。結(jié)構(gòu)變成靜定結(jié)構(gòu)的方法進行。在結(jié)構(gòu)中去掉多余約束的方式，通常有以下幾種：在結(jié)構(gòu)中去掉多余約束的方式，通常有以下幾種：(1)去掉或切斷一根鏈桿，

8、相當于去掉一個約束。去掉或切斷一根鏈桿，相當于去掉一個約束。目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述X1X1X1 （2）去掉一個固定鉸支座或去掉一個單鉸，相當于去掉一個固定鉸支座或去掉一個單鉸，相當于去掉兩個約束。去掉兩個約束。X2X1X2X1X1X2目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述 (3)切斷一個剛性連接或去掉一個固定端支座，相當切斷一個剛性連接或去掉一個固定端支座，相當于去掉三個約束。于去掉三個約束。X2X1X1X2X3X3X1X2X3或或目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述

9、(4)將一個固定端支座改為固定鉸支座或?qū)⒁粋€剛性將一個固定端支座改為固定鉸支座或?qū)⒁粋€剛性連接改為單鉸連接，相當于去掉一個約束。連接改為單鉸連接，相當于去掉一個約束。X1X1X1或或目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述（5）切開一個封閉框，相當于去掉三個約束。切開一個封閉框，相當于去掉三個約束。目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述下圖所示結(jié)構(gòu)有兩個封閉框，為六次超靜定結(jié)構(gòu)。下圖所示結(jié)構(gòu)有兩個封閉框，為六次超靜定結(jié)構(gòu)。目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述 應(yīng)用上述去掉約束的方式，可以

10、確定出任何結(jié)構(gòu)的超應(yīng)用上述去掉約束的方式，可以確定出任何結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)。由于去掉約束的方式具有多樣性，所以對同一靜定次數(shù)。由于去掉約束的方式具有多樣性，所以對同一超靜定結(jié)構(gòu)可以得到與其對應(yīng)的不同形式的靜定結(jié)構(gòu)。超靜定結(jié)構(gòu)可以得到與其對應(yīng)的不同形式的靜定結(jié)構(gòu)。必必須注意，不管以何種方式去掉多余約束，得到的結(jié)構(gòu)必須須注意，不管以何種方式去掉多余約束，得到的結(jié)構(gòu)必須是無多余約束的幾何不變體系，即靜定結(jié)構(gòu)。是無多余約束的幾何不變體系，即靜定結(jié)構(gòu)。一定注意不一定注意不要將結(jié)構(gòu)變?yōu)樗沧凅w系。要將結(jié)構(gòu)變?yōu)樗沧凅w系。目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移概述概述結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)瞬變體系瞬

11、變體系X1第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移力法力法1121 力法的基本原理力法的基本原理 力法是最早出現(xiàn)的求解超靜定結(jié)構(gòu)的方法。力法是最早出現(xiàn)的求解超靜定結(jié)構(gòu)的方法。力法的基力法的基本思想是將超靜定問題轉(zhuǎn)化為靜定問題。本思想是將超靜定問題轉(zhuǎn)化為靜定問題。112 力法力法 1.基本結(jié)構(gòu)和基本未知量基本結(jié)構(gòu)和基本未知量 圖圖a所示為一超靜定梁，有一個多余約束，是一次超所示為一超靜定梁，有一個多余約束，是一次超靜定結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)將支座靜定結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)將支座B處的豎向鏈桿作為多余約束去掉，處的豎向鏈桿作為多余約束去掉，并用相應(yīng)的多余未知力并用相應(yīng)的多余未知力X1代替其作用，我們把這

12、個去掉了代替其作用，我們把這個去掉了多余約束的靜定結(jié)構(gòu)（這里為懸臂梁），稱為多余約束的靜定結(jié)構(gòu)（這里為懸臂梁），稱為力法的基本力法的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。lAB原結(jié)構(gòu)原結(jié)構(gòu)AB基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)X1(a)(b)目錄 我們讓基本結(jié)構(gòu)的受力和變形與原結(jié)構(gòu)的受力和變我們讓基本結(jié)構(gòu)的受力和變形與原結(jié)構(gòu)的受力和變形完全一樣形完全一樣(圖圖b)。這樣，就可以用基本結(jié)構(gòu)代替原結(jié)構(gòu)。這樣，就可以用基本結(jié)構(gòu)代替原結(jié)構(gòu)進行計算。由于基本結(jié)構(gòu)是靜定的，故只要設(shè)法求出多余進行計算。由于基本結(jié)構(gòu)是靜定的，故只要設(shè)法求出多余未知力未知力X1，則其余的計算就迎刃而解了。因此，力法計算，則其余的計算就迎刃而解了。因此，力法計算的的基本

13、未知量基本未知量就是多余未知力。就是多余未知力?！傲ΨΨā泵Q也因此而來。名稱也因此而來。2.力法方程力法方程 多余未知力多余未知力X1必須考慮位移條件才能求解。在原結(jié)構(gòu)必須考慮位移條件才能求解。在原結(jié)構(gòu)(圖圖a)中，支座中，支座B處的豎向位移等于零，因而在基本結(jié)構(gòu)處的豎向位移等于零，因而在基本結(jié)構(gòu)(圖圖b)中，中，B點沿點沿X1方向的位移方向的位移1也也應(yīng)該為零。零。lAB原結(jié)構(gòu)原結(jié)構(gòu)AB基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)X1(a)(b)目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移力法力法lAB原結(jié)構(gòu)原結(jié)構(gòu)AB基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)X1AB 1FX1AB 11=+(a)(b)(c)(d)目錄

14、第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移力法力法 令令 1F和和 11分別表示荷分別表示荷載載q和多余未知力和多余未知力X1單獨作單獨作用于基本結(jié)構(gòu)上時，用于基本結(jié)構(gòu)上時，B點沿點沿X1方向上的位移，如圖方向上的位移，如圖c、d所示。根據(jù)疊加原理，可得所示。根據(jù)疊加原理，可得 1=1F+11=0 式中，位移式中，位移 1、1F、11的方向如果與的方向如果與X1的方向的方向相同，則規(guī)定為正。相同，則規(guī)定為正。即即 1=0 若以若以 11表示表示X1=1單獨作用于基本結(jié)構(gòu)上時，單獨作用于基本結(jié)構(gòu)上時，B點沿點沿X1方向的位移（圖方向的位移（圖e），則有），則有 這就是一次超靜

15、定結(jié)構(gòu)的這就是一次超靜定結(jié)構(gòu)的力法方程力法方程 代入上式，有代入上式，有AB 11(e)目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移力法力法 由于由于11和和 1F是靜定結(jié)構(gòu)在已知荷載作用下的位移，是靜定結(jié)構(gòu)在已知荷載作用下的位移，可由第可由第10章所述的位移計算的方法求得，因而多余未知力章所述的位移計算的方法求得，因而多余未知力X1可由力法方程解出?？捎闪Ψǚ匠探獬?。X1=1 計算計算11和和 1F時，可采用圖乘法。分別繪出基本結(jié)構(gòu)時，可采用圖乘法。分別繪出基本結(jié)構(gòu)在在X1=1和荷載和荷載q單獨作用下的單獨作用下的 圖和圖和MF圖（圖圖（圖f、g），），則由則由 圖自乘

16、，得圖自乘，得 BMF圖圖ABX1=1圖圖(f)(g)目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移力法力法由由 圖與圖與MF圖互乘，得圖互乘，得A 將將 11和和 1F代入力法方程，得代入力法方程，得 當當X1求出后，其余的支座反力和內(nèi)力計算就與懸臂梁求出后，其余的支座反力和內(nèi)力計算就與懸臂梁一樣。在繪制原結(jié)構(gòu)的彎矩圖時，可采用疊加原理，即由一樣。在繪制原結(jié)構(gòu)的彎矩圖時，可采用疊加原理，即由 所得結(jié)果所得結(jié)果X1為正號，表示為正號，表示X1的實際方向與假設(shè)方向相的實際方向與假設(shè)方向相同，即是鉛直向上的。同，即是鉛直向上的。目錄第十一章第十一章 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移力法力法 計算出控制截面計算出控制截面(A截面截面)上的彎矩值后，即可繪出上的彎矩值后，即可繪出M圖。圖。BM 圖圖(h)A1122 力法典型方程力法典型方程 由上述可知，由上述可知，力法是以多余未知力作為基本未知量，力法是以多余未知力作為基本未知量，由位移條件建立方程，解出基本未知量，進而求出結(jié)構(gòu)內(nèi)由位移條件建立方程，解出基本未知量，進而求出結(jié)構(gòu)內(nèi)力的。力的。因此，在實際計算時，