土木工程与建筑学院
结构力学论文
（2016 —2017 学年度第一学期）
课程名称：结构力学
论文题目：浅谈位移法
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2017 年1 月 1日
浅谈位移法
摘要位移法是超静定结构分析的基本方法之一，也称变位法或刚度法，通常以结点位移作为基本
未知数。位移法有两种计算方式，一种是应用基本结构列出典型方程进行计算，另一种是直接应用转角位移方程建立原结构上某结点或截面的静力平衡方程进行计算。
关键词基本原理典型方程超静定结构
一、简介
位移法以广义位移（线位移和角位移）为未知量，求解固体力学问题的一种方法。位移法的思想是法国的C.-L.-M.-H.纳维于1826年提出的。
位移法是解决超静定结构最基本的计算方法，计算时与结构超静定次数关系不大，相较于力法及力矩分配法，其计算过程更加简单，计算结果更加精确，应用的范围也更加广泛，可以应用于有侧移刚架结构的计算。此外，对于结构较为特殊的体系，应用位移法可以很方便地得出弯矩图的形状，位移法不仅适用于超静定结构内力计算，也适用于静定结构内力计算，所以学习和掌握位移法是非常有必要的。
二、计算种类
1.典型方程法
位移法可按两种思路求解结点位移和杆端弯矩：典型方程法和平衡方程法。下面给出典型方程法的解题思路和解题步骤。
1.1位移法典型方程的建立：
欲用位移法求解图a所示结构，先选图b为基本体系。然后，使基本体系发生与原结构相同的结点位移，受相同的荷载，又因原结构中无附加约束，故基本体系的附加约束中的约束反力（矩）必须为零，即：R1=0，R2=0。
而Ri是基本体系在结点位移Z1，Z2和荷载共同作用下产生的第i个附加约束中的反力（矩），按叠加原理Ri也等于各个因素分别作用时（如图c，d，e所示）产生的第i个附加约束中的反力（矩）之和。于是得到位移法典型方程：
注意：
①位移法方程的物理意义：基本体系在荷载等外因和各结点位移共同作用下产生的附加约束中的反力（矩）等于零。实质上是原结构应满足的平衡条件。
②位移法典型方程中每一项都是基本体系附加约束中的反力（矩）。其中：RiP 表示基本体系在荷载作用下产生的第i个附加约束中的反力（矩）；称为自由项。rijZj 表示基本体系在Zj作用下产生的第i个附加约束中的反力（矩）；
③主系数rii表示基本体系在Zi=1作用下产生的第i个附加约束中的反力（矩）；rii恒大于零；
④付系数rij表示基本体系在Zj=1作用下产生的第i个附加约束中的反力（矩）；根据反力互等定理有rij=rji，付系数可大于零、等于零或小于零。
⑤由于位移法的主要计算过程是建立方程求解方程，而位移法方程是平衡条件，所以位移法校核的重点是平衡条件（刚结点的力矩平衡和截面的投影平衡）。
1.2、求解步骤：
①确定位移法基本未知量，加入附加约束，取位移法基本体系。
②令附加约束发生与原结构相同的结点位移，根据基本结构在荷载等外因和结点位移共同作用下产生的附加约束中的总反力（矩）=0，列位移法典型方程。
③绘出单位弯矩图、荷载弯矩图，利用平衡条件求系数和自由项。
④解方程，求出结点位移。
⑤用公式叠加最后弯矩图。并校核平衡条件。
2.2、直接列平衡方程法：
位移法方程实质上是静力平衡方程。对于结点角位移，相应的是结点的力矩平衡方程；对于结点线位移，相应的是截面的投影平衡方程。用基本体系方法计算时，是借助于基本体系这个工具，以达到分步、分项写出平衡方程的目的。
也可以不用基本体系，直接由转角位移方程，写出各杆件的杆端力表达式，在有结点角位移处，建立结点的力矩平衡方程；在有结点线位移处，建立截面的投影平衡方程。这些方程也就是位移法的基本方程。
2.3、求解步骤：
①确定基本未知量；
②由转角位移方程，写出各杆端力表达式；
③在由结点角位移处，建立结点的力矩平衡方程，在由结点线位移处，建立截面的剪力平衡方程，得到位移法方程；
④解方程，求基本未知量；
⑤将已知的结点位移代入各杆端力表达式，得到杆端力；
⑥按杆端力作弯矩图。
2.4、排架计算（剪力分配法）：
①设Ji为排架柱的侧移刚度系数。Ji是仅使柱顶发生单位侧移时，在柱顶产生的剪力。一端固定一端铰支的杆的侧移刚度是：Ji=3EI/h3；两端固定杆的侧移刚度是：Ji=12EI/h3。剪力分配系数；
②当排架仅在柱顶受水平集中力P作用时，柱顶集中荷载P作为各柱的总剪力，按各柱的剪力分配系数μi进行比例分配，求出各柱剪力，再由反弯点开始即可作出弯矩图。
三、基本原理
位移法的基本原理，是以在小变形的基础的结构体系中，内力是可以叠加的，位移也是可以叠加的。结构中的受力、变形是可以分阶段、分次发生的，分阶段、分次发生的受力、变形是可以线性叠加的，叠加的结果与这些力、变形同时发生的结构所产生的内力、变形是相同的。
四、基本常数
位移法的计算过程中，基本构件在单位荷载作用下的杆端内力、发生单位杆端变形时的杆端内力是十分重要的。所谓基本构件是指以特定形式支座为边界条件的单跨梁，基本构件是各种梁、刚架的基本构成。根据力法的基本原理，可以计算出这些基本构件发生杆端单位位移或存在特定外部作用的情况下，杆端的内力指标。
这些指标通常称为位移法常数。单位位移作用下产生的杆端力，可用力法求解，得到杆端内力，即形常数；仅由跨中荷载引起单跨超静定梁的杆端内力称为载常数，也叫固端力，载常数也可按力法计算出来。
五、扩展介绍
超静定结构分析（见杆系结构的静力分析）的基本方法之一，也称变位法或刚度法，通常以结点位移作为基本未知数。位移法有两种计算方式，一种是应用基本结构列出典型方程进行计算，另一种是直接应用转角位移方程建立原结构上某结点或截面的静力平衡方程进行计算，后者常称为转角位移法。
5.1基本结构
用位移法计算超静定结构时，须先确定基本未知数,即独立的结点角位移和线位移的总数n，（如图1a，n=2）。然后在这些结点上相应地加上阻止转动的附加刚臂或阻止移动的附加链杆，使结构变成一系列离散部分的集合。这样形成位移法的基本结构（如图1b）。通常各离散部分均为等截面超静定梁。
5.2典型方程
为使基本结构的变形和内力情况与原结构相同，必须使基本结构承受与原结构相同的荷载（包括温度变化、支座沉陷等因素），并使附加约束发生与原结构相同的位移。因为原结构上本无附加约束，所以基本结构上所有附加约束中的约束反力都应等于零。据此建立位移法典型方程：
式中系数K nk表示在基本结构中第i个附加约束由于第k个附加约束发生单位位移所引起的反力矩或反力，系数矩阵是对称的；自由项R iP 表示在结构上第i个附加约束由于荷载作用所引起的反力矩或反力；基本未知数x i是第i个结点的角位移或线位移，i=1，2，…，n。
为了求得典型方程中的系数和自由项，须分别绘制基本结构在各附加约束发生单位位移时的M i图及在荷载作用下的M P图,并利用结点或截面的平衡条件求出各系数和自由项。由于基本结构中各杆通常都是单跨超静定梁，它们在荷载及支座发生各种单位位移情况下的固端弯矩公式都可以先行用力法或其他方法导出，这样的公式称为转角位移方程。如等截面两端固定梁当发生图2所示的位移时，其转角位移方程为
式中i=EI/l；E为材料弹性模量；I为截面惯性矩;MF为荷载引起的固端弯矩。对变截面杆也可以导出其转角位移方程并绘制相应的图表备用。
5.3转角位移法
转角位移法不必对基本结构分别作各Mi和MP图,也不单独计算各系数和自由项，而是直接应用转角位移方程，将各杆端弯矩或剪力表示为未知结点位移的函数。然后依次截取各含有待求角位移的结点为隔离体，根据所有汇交于这一结点的各杆近端作用于该结点的弯矩及结点力矩荷载的代数和应等于零，而建立结点平衡方程；再依次作截面，截取各含有待求线位移结点的隔离体，在该线位移方向上列出力的投影的平衡方程，即得截面平衡方程，这样建立起来的平衡方程与典型方程完全相同。
解算典型方程求得各基本未知数xi后，即可按叠加原理或转角位移方程求得结构内力。
六、举例
用位移法求解结构问题，第一步须列出物体内所有节点的全部广义位移。这些广义位移的总数目称为节点位移自由度（又称节点位移可动度）。例如图中的平面刚架有3个节点：点1完全被约束，没有广义位移；点2有一个转动位移；点3有一个转动位移和一个水平方向的位移。因此该刚架的节点位移自由度为3。第二步是将结构的全部广义位移加以约束，所得到的结构体系称为基本体系。在基本体系的一个节点上解除某个广义位移s的约束，此时如果在某个广义位移r的方向上作用一个广义力Krs，它在s方向上引起的广义位移恰好为一个单位，则Krs称为刚度系数。r为s 时Krs称为直接刚度系数；r不为s时称为交叉刚度系数。它们可通过结构分析求出。求出各刚度系数后，把外载荷加到基本体系上，就得到用节点未知广义位移表示的位
移法平衡方程组。方程数目恰与未知量数目相等，从而可以通过解方程组求出各节点的实际位移，进而可求得全部内力。
通常，用势能原理来建立位移法平衡方程组，具体作法如下：
为系统的总势能，式中xi（i=1，2，…，n）为节点未知广义位移；Ri为载荷引起的第i个节点处的约束反力；dq为载荷作用点的位移；Kqq为在载荷作用点处产生单位广义位移所需的广义力；m为载荷个数；n为自由度。根据最小势能原理，真实情况下的结构应满足如下条件：
由此得到位移法平衡方程组：
或用矩阵表示为：[K]{x}+{R}=0，式中[K]为刚度矩阵；{x}对为广义位移阵列；{R}为载荷阵列。上述方程组是关于n个未知量xi（i=1，2，…，n）的n个代数方程组，可解出xi（i=1，2，…，n）。
用位移法求解连续弹性体时，由于系统可看作是由无穷多个节点组成的，所以系统具有无穷多个节点位移自由度，这就需要无穷多个方程，因此必须用一些近似方程求解。方法之一是将系统化为有限个单元，只研究单元边界处的位移，这就是有限元法。另一方法是假设位移为一级数形式，每项级数为一已知的满足边界条件的函数，其系数为未知常数，代入平衡微分方程后即可求得系数，从而得到位移。
在实际应用中，根据各类结构的特点，位移法已发展成为多种实用计算法，常用的有转角位移法、变形分配法和力矩分配法等。
参考文献
[1]龙驭球，包世华，等.结构力学Ι.北京：高等教育出版社，2006.
[2]廖加玉.结构力学的若干问题.成都：成都科技大学出版社，1993.
建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分称为工程结构，简称为结构。 从几何角度来看，结构可分为三类，分别为：杆件结构、板壳结构、实体结构。 结构力学中所有的计算方法都应考虑以下三方面条件： ①力系的平衡条件或运动条件。 ②变形的几何连续条件。 ③应力与变形间的物理条件（或称为本构方程）。 结点分为：铰结点、刚结点。 铰结点：可以传递力，但不能传递力矩。 刚结点：既可以传递力，也可以传递力矩。 支座按其受力特质分为：滚轴支座、铰支座、定向支座、固定支座。 在结构计算中，为了简化，对组成各杆件的材料一般都假设为：连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。 荷载是主动作用于结构的外力。 狭义荷载：结构的自重、加于结构的水压力和土压力。 广义荷载：温度变化、基础沉降、材料收缩。 根据荷载作用时间的久暂，可以分为：恒载、活载。 根据荷载作用的性质，可以分为：静力荷载、动力荷载。 结构的几何构造分析 在几何构造分析中，不考虑这种由于材料的应变所产生的变形。 杆件体系可分为两类： 几何不变体系------在不考虑材料应变的条件下，体系的位置和形状是不能改变的。 几何可变体系------在不考虑材料应变的条件下，体系的位置和形状是可以改变的。 自由度：一个体系自由度的个数，等于这个体系运动时可以独立改变的坐标的个数。 一点在平面内有两个自由度（横纵坐标）。 一个刚片在平面内有三个自由度（横纵坐标及转角）。 凡是自由度的个数大于零的体系都是几何可变体系。 一个支杆（链杆）相当于一个约束。可以减少一个自由度。 一个单铰（只连接两个刚片的铰）相当于两个约束。可以减少两个自由度。一个单刚结（刚性结合）相当于三个约束，可以减少三个自由度。 如果在一个体系中增加一个约束，而体系的自由度并不因而减少，则此约束称为多余约束。增加了约束，计算自由度会减少。因为w=s-n . 瞬变体系：本来是几何可变、经微小位移后又成为几何不变的体系称为瞬变体系。 实铰：两个刚片（地基也算一个刚片），如果用两根链杆给链接上，并且两根链杆能在其中一个刚片上交于一点，所构成的铰就叫实铰。 瞬铰：两个刚片（地基也算一个刚片），如果用两根链杆给链接上，两根链杆在两刚片间没有交于一点，而是在两根链杆的延长线上交于一点，从瞬时微小运动来看，这就是瞬铰了。两根链杆所起的约束作用等效于在链杆交点处上面放了一个单铰的约束作用。通常所起作用为转动。 截面上应力沿杆轴切线方向的合力，称为轴力。轴力以拉力为正。 截面上应力沿杆轴法线方向的合力称为剪力。剪力以绕微段隔离体顺时针转者为正。 截面上应力对截面形心的力矩称为弯矩。在水平杆件中，当弯矩使杆件下部受拉时，弯矩为正。 作轴力图和剪力图要注明正负号。作弯矩图时，规定弯矩图的纵坐标应画在受拉纤维一边，不注明正负号。 通常在桁架的内力计算中，采用下列假定： ①桁架的结点都是光滑的铰结点； ②各杆的轴线都是直线并通过铰的中心； ③荷载和支座反力都作用在结点上。 根据几何构造的特点，静定平面桁架可分为三类：简单桁架，联合桁架，复杂桁架。 在单杆的前提下，当结点无荷载作用时，单杆的内力必为零。此单杆称为零杆。 由链杆和梁式杆组成的结构，称为组合结构。 链杆只受轴力作用；梁式杆除受轴力作用外，还受弯矩和剪力作用。 三铰拱受力特点： ①在竖向荷载作用下，梁没有水平反力，而拱则有推力。 ②由于推力的存在，三铰拱截面上的弯矩比简支梁的弯矩小。弯矩的降低，使拱能更充分地发挥材料的作用。 ③在竖向荷载作用下，梁的截面内没有轴力，而拱的截面内轴力较大，且一般为压力。 合理拱轴线：在固定荷载作用下使拱处于无弯矩、无剪力、而只有轴力作用的轴线。 合理轴线：通常指具有不同高跨比的一组抛物线。 影响线 内力影响线：表示单位移动荷载作用下内力变化规律的图形。无论在剪力、弯矩、支座反力的影响线图中都需要标上正负号。影响线是研究移动荷载最不利位置和计算内力最大值（或最小值）的基本工具。 荷载：特定单位移动荷载P=1 固定、任意荷载最不利位置：如果荷载移动到某个位置，使某量Z达到最大值，则此荷载位置称为最不利位置。 影响线的一个重要作用，就是用来确定荷载的最不利位置。 定出荷载最不利位置判断的一般原则是：应当把数量大、排列密的荷载放在影响线竖距较大的部位。 计算结构的位移目的有两个： ①一个目的是验算结构的刚度，即验算结构的位移是否超过允许的位移限值。 ②另一个目的是为超静定结构的内力分析打下基础。 产生位移的原因主要有下列三种： ①荷载作用②温度变化和材料胀缩③支座沉降和制造误差 一组力可以用一个符号P表示，相应的位移也可用一个符号Δ表示，这种夸大了的力和位移分别称为广义力和广义位移。 图乘法的应用条件：①杆段应是等截面直杆段。②两个图形中至少应有一个是直线，标距y0 应取自直线图中。 互等定理包括四个普遍定理：①功的互等定理②位移互等定理 ③反力互等定理④位移反力互等定理。 3、对称结构就是指： ①结构的几何形式和支承情况对某轴对称。 ②杆件截面和材料性质也对此轴对称。（因而杆件的截面刚度EI对此轴对称） 4、对称荷载：对称荷载绕对称轴对折后，左右两部分的荷载彼此重合（作用点相对应、数值相等、方向相同） 反对称荷载：反对称荷载绕对称轴对折后，左右两部分的荷载正好相反（作用点相对应、数值相等、方向相反） 超静定结构有一个重要特点，就是无荷载作用时，由于其他因素（如：支座移动、温度改变、材料收缩、制造误差）的作用也可以产生内力。 超静定结构：由于其他因素（如：支座移动、温度改变、材料收缩、制造误差）的作用可以产生位移也可以产生内力。 静定结构：由于其他因素（如：支座移动、温度改变、材料收缩、制造误差）的作用可以产生位移但不能产生内力。 力法：多余未知力静定结构变形协调（位移相等） 位移法：结构独立结点位移（角、线位移）超静定单杆（是用位移表示的）平衡方程 2、系数EAi /Li是使杆端产生单位位移时所需施加的杆端力，称为杆件的刚度系数。 体系的自由度指的是确定物体位置所需要的最少坐标数目。 拱的基本特点是在竖向荷载作用下会产生水平支座反力。 .静定结构的特性：（1）静定结构的全部约束反力与内力都可以用静力平衡方程求得。（2）温度变化、支座位移不引起静定结构的内力。3)当一个平衡力系作用在静定结构的某一自身几何不变的杆上时，静定结构只在该力系作用的杆段内产生内力。(4).作用在静定结构的某一自身为几何不变的杆 段上的某一荷载，若用在该段上的一个等效 力系来代替，则结构仅在该段上的内力发生 变化，其余部分内力不变。 1.平面杆件结构分类？ 梁、刚架、拱、桁架、组合结构。 2.请简述几何不变体系的俩刚片规则。 两刚片用一个铰和一根不通过该铰链中心的链杆或不全交于一点也不全平行的三根链杆相联，则组成的体系是几何不变的，并且没有多余约束。 3.请简述几何不变体系的三刚片规则。 三刚片用不共线的三个铰两两相联或六根链杆两两相联，则组成的体系是几何不变体系，且没有多余约束。 4.从几何组成分析上来看什么是静定结构，什么是超静定结构？(几何特征) 无多余约束的几何不变体系是静定结构，有多余约束的几何不变体系是超静定结构，有几个多余约束，即为几次超静定。 5.静定学角度分析说明什么是静定结构，什么是超静定结构？ 只需要利用静力平衡条件就能计算出结构全部支座反力和构件内力的结构称为静定结构；全部支座反力和构件内力不能只用静力平衡条件确定的结构称为超静定结构。 6.如何区别拱和曲梁 杆轴为曲线且在竖向荷载作用下能产生水平推力的结构，称为拱；杆轴为曲线，但在竖向荷载作用下无水平推力产生，称为曲梁。 7.合理拱轴的条件？ 在已知荷载作用下，如所选择的三铰拱轴线能使所有截面上的弯矩均等于零，则此拱轴线为合理拱轴线。 仅供学习与参考
结构力学专题论文 超静定梁的极限荷载分析与计算 一、 概述 弹性设计方法及其许用应力设计法的最大缺陷是以某一截面上的max σ达到[σ]作为衡量整个结构破坏的标准。事实上，由塑性材料组成的结构（特别是超静定结构）当某一局部的max σ达到了屈服应力时，结构还没有破坏，还能承受更大的荷载。因此弹性设计法不能充分的利用结构的承载能力，是 不够经济的。 塑性分析考虑了材料的塑性性质，其强度要求以结构破坏时的荷载作为标准： max []Pu P p u F F F k ≤= 其中，Pu F 是结构破坏时荷载的极限值，即极限荷载。u k 是相应的安全系数。 对结构进行塑性分析时仍然要用到平衡条件、几何条件、平截面假定，这与弹性分析时相同。另外还要采用以下假设： （1） 材料为理想弹塑性材料。其应力与应变关系如图所示。（图1.1） 图1.1 （2） 比例加载：全部荷载可以用一个荷载参数P 表示，不会出现卸载 现象。 （3） 结构的弹性变形和塑性变形都很小。 从应力与应变图中看出，一旦进入塑性阶段（AB 段），应力与应变不再是一一对应的关系，只有了解全部受力变形过程才能得到结构的弹塑性解答。但塑性分析法只考虑结构破坏状态时对应的极限荷载，所以比弹塑性分析法要简单的多。 值得注意的是，塑性分析只适用于延性比较好的弹塑性材料组成的结 D s σσ
构，而不适用于脆性材料组成的结构，也不适用于对变形条件要求较严的结构。 二、 相关概念 1、极限弯矩 （1）屈服弯矩 随着M 的增大，截面最外层纤维处的应力达到屈服应力s σ时，截面承受的弯矩称作弹性极限弯矩或者屈服弯矩。 e s M W σ= 式中，W 是弹性弯曲截面系数。 （2）极限弯矩 M 不断增大，整个截面的应力达到屈服应力s σ时，截面承受的弯矩称作极限弯矩。 u s s M W σ= s W 是塑性截面系数，其值为等截面轴上、下部分面积对该轴的静矩。 可见，纯弯曲时，M 只与材料的屈服应力s σ和截面的几何尺寸、形状 有关。剪力和轴力对M 的影响可以忽略不计。 2、塑性铰 2.1 概念 当整个截面应力达到屈服极限时，保持极限弯矩不变，两个无限靠近的截面可以发生有限的相对转动，这样的截面称为塑性铰。 2.2 塑性较的特点 （1）塑性铰可以承受极限弯矩。 （2）塑性铰是单向铰。 （3）卸载时塑性铰消失。 （4）随着荷载分布的不同，塑性铰可以出现在不同的位置。 3、破坏机构 结构在极限荷载作用下，由于出现足够多的塑性铰而形成的机构叫做破坏机构。 破坏机构可以在整体结构中形成，比如简支梁；也可以在结构上的某一局部形成，比如多跨连续梁。同一结构荷载不同时，破坏机构一般也不同。 静定结构在弯矩峰值截面形成一个塑性铰后，就形成破坏机构而丧失承载能力。对于超静定结构，因为有多余约束，要形成足够多的塑性铰才能丧失承载能力，这也是我们在做结构时，要设计成超静定结构的重要原因之一。 三、 判定极限荷载时的一般定理
浅谈桥梁工程与结构力学 梁桢 土木工程与力学学院地质工程专业2班 2011级 摘要：桥梁工程的发展与力学的进步是紧密相联的，而且是互相促进的：随着经济的发 展，建筑材料、设备、建桥技术也有了很快的发展，特别是电子计算技术的广泛应用加 快了人们对桥梁力学问题的研究，极大地推动了桥梁力学的发展；同时，桥梁力学的研 究成果也使桥梁的设计、施工及管理水平得到了进一步的提高。 关键词：桥梁、力学、发展、现状 一、引言 在原始时代就已经出现了桥梁，那时跨越水道和峡谷是利用自然倒下的树木，自然形成的石梁或石拱，虽然还不具备造桥的能力，但已经知道利用桥梁为生活创造方便。在17世纪以前，桥梁一般是用的木、石材料建造的，并按建桥材料分为石桥和木桥。19世纪50年代以后，随着酸性转炉炼钢和平炉炼钢技术的发展，钢材成为重要的造桥材料，钢的抗拉强度大，抗冲击性能好，尤其是19世纪70年代出现钢板和矩形轧制断面钢材，为桥的部件在厂内组装创造了条件，钢材应用日益广泛。因为只是凭经验修桥，曾使19世纪80-90年代得许多铁路桥发生重大事故;从那时起，正在发展中的结构力学理论得到了重视，在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后，桥梁因强度不足而造成的事故大为减少。到了现代，桥梁按建桥材料可分为预应力钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥。混凝土抗拉强度很低，但其价格却远低于钢材，为了增加其抗拉能力，设计了钢筋混凝土这类复合建筑材料，使其既能承受拉力，又能承受压力，但限于混凝土材料本身所具有的力学性能，将其作为梁式桥结构用材，跨度仍远逊色于传统的拱桥结构。而预应力钢筋混凝土桁架拱桥：尽管有受力钢筋在承载，但在受拉区仍然不可避免地会出现一些裂缝，若对钢筋施加一定的张力作用，可以克服此弊端，即通过张拉预应力筋，使得受拉区事先储备一定数值的压应力，当外荷载作用时，混凝土可不出现拉应力或不超过某个临界值的拉应力，从而极大地提高了混凝土结构的抗裂性能，刚度和承载能力，进而导致了预应力混凝土桥梁结构的出现。 二．桥梁建设简述与发展趋向 1、国外桥梁建设简述和发展趋向 纵观国外桥梁建设发展的历史，对于促进和发展现代桥梁有深远影响的，是继意大利文艺复兴后18世纪在英国、法国和其他西欧国家兴起的工业革命。它推动了工业的发展，从而也促进了桥梁建筑技术方面空前的发展。 1855年起，发共建造了第一批应用水泥砂浆砌筑的石拱桥。法国谢儒奈教授在拱桥结构、拱圈
结构力学主要知识点 一、基本概念 1、计算简图：在计算结构之前，往往需要对实际结构加以简化，表现其主要特点，略去其次要因素，用一个简化图形来代替实际结构。通常包括以下几个方面： A 、杆件的简化：常以其轴线代表 B 、支座和节点简化： ①活动铰支座、固定铰支座、固定支座、滑动支座； ②铰节点、刚节点、组合节点。 C 、体系简化：常简化为集中荷载及线分布荷载 D 、体系简化：将空间结果简化为平面结构 2、结构分类： A 、按几何特征划分：梁、拱、刚架、桁架、组合结构、悬索结构。 B 、按内力是否静定划分： ①静定结构：在任意荷载作用下，结构的全部反力和内力都可以由静力平衡条件确定。 ②超静定结构：只靠平衡条件还不能确定全部反力和内力，还必须考虑变形条件才能确定。 二、平面体系的机动分析 1、体系种类 A 、几何不变体系：几何形状和位置均能保持不变；通常根据结构有无多余联系，又划分为无多余联系的几何不变体系和有多余联系的几何不变体系。 B 、几何可变体系：在很小荷载作用下会发生机械运动，不能保持原有的几何形状和位置。常具体划分为常变体系和瞬变体系。 2、自由度：体系运动时所具有的独立运动方程式数目或者说是确定体系位置所需的独立坐标数目。 3、联系：限制运动的装置成为联系（或约束）体系的自由度可因加入的联系而减少，能减少一个自由度的装置成为一个联系 ①一个链杆可以减少一个自由度，成为一个联系。②一个单铰为两个联系。 4、计算自由度：)2(3r h m W +-=,m 为刚片数，h 为单铰束，r 为链杆数。 A 、W>0,表明缺少足够联系，结构为几何可变； B 、W=0，没有多余联系； C 、W<0,有多余联系，是否为几何不变仍不确定。 5、几何不变体系的基本组成规则： A 、三刚片规则：三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两铰联，组成的体系是几何不变的，而且没有多余联系。 B 、二元体规则：在一个刚片上增加一个二元体，仍未几何不变体系，而且没有多余联系。 C 、两刚片原则：两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联，为几何不变体系，而且没有多余联系。 6、虚铰：连接两个刚片的两根链杆的作用相当于在其交点处的一个单铰。虚铰在无穷远处的体系分析可见结构力学P20，自行了解。 7、静定结构的几何构造为特征为几何不变且无多余联系。 三、静定梁与静定钢架 1、内力图绘制：
Hefei University 论文题目：工程力学论文 年级专业： 13级化工卓越工程师之班姓名：王俊 学号：1303022043 老师姓名：胡淼
摘要：工程力学是力学的一个分支，它主要涉及机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等各种工程与力学结合的领域，分为六大研究方向：非线性力学与工程、工程稳定性分析及控制技术、应力与变形测量理论和破坏检测技术、数值分析方法与工程应用、工程材料物理力学性质、工程动力学与工程爆破。学制一般为四年，毕业后授予工学学士。就业面相当广泛，可以继续读博、从事科学研究、教师、公务员，或到国防单位工作，去外企等等。总的来说，工程力学专业具有现代工程与理论相结合的的特点，有很大的知识面和灵活性，对国家现代化建设具有重大意义。 关键字：历史、研究方向、应用、学习心得 一、工程力学简介 工程力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。工程给力学提出问题， 力学的研究成果改进工程设计思想。从工程上的应用来说， 工程力学包括： 质点及刚体力学，固体力学，流体力学，流变学，土力学，岩体力学等。人类对力学的一些基本原理的认识，一直可以追溯到史前时代。在中国古代及古希腊的著作中，已有关于力学的叙述。但在中世纪以前的建筑物是靠经验建造的。1638年3月伽利略出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》被认为是世界上第一本材料力学著作，但他对于粱内应力分布的研究还是很不成熟的。纳维于1819年提出了关于粱的强度及挠度的完整解法。1821年5月14日，纳维在巴黎科学院宣读的论文《在一物体的表面及其内部各点均应成立的平衡及运动的一般方程式》，这被认为是弹性理论的创始。其后，1870年圣维南又发表了关于塑性理论的论文水力学也是一门古老的学科。 早在中国春秋战国时期(公元前5～前4世纪)，墨翟就在《墨经》中叙述过物体所受浮力与其排开的液体体积之间的关系。欧拉提出了理想流体的运动方程
结构力学一、二单元复习资料 一、填空题 1．荷载按作用时间久暂分为和两类。 2．结构计算简图中，结点通常简化为结点、结点和组合结点。 杆系结构中联结杆件的基本结点有和两种。 3．刚结点的特点是，各杆件在连接处既无相对错动也无相对，可以传递剪力 和。 4．建筑是关于空间的艺术，建筑物中起到支撑起稳固空间作用的骨架体系被称为，骨架体系中能够承受和传递力的作用的杆件被称为。很多杆件通过约束相联所组成的体系，按照几何形状是否可变可以分为和。 5．杆系结构按其受力特性不同可分为：、拱、、、组合结构、悬索结构。 6．连接n根杆件的复铰相当于个单铰，相当于个约束，一个固定铰支座相当于个约束，一个固定端支座相当于个约束。 7．切断受弯杆后再加入一个单铰，相当于去掉了个约束 8．几何不变体系的三个基本组成规则分别是三刚片规则、规则、规则。9．两刚片用一个铰和_________________相联，组成无多余约束的几何不变体系。 10．平面内一个点和一根链杆自由运动时的自由度数分别等于和。 11．从几何组成上讲，静定和超静定结构都是体系，前者多余约束而后者多余约束。 12．试判断下列图示体系的几何组成性质，图是没有多余约束的几何不变体系, 图是几何可变体系。 (a) (b) (c) 13．下列（a）图体系为几何体系；（b）图体系为几何体系；（c）图体系为体系。其中有多余联系的体系为图中的体系，此体系的自由度为，计算自由度W为。 (a) (b) (c)
二、判断题 1．三刚片用三个铰两两相联必成为几何不变体系。（） 2．某结构若计算自由度W≤0，则该结构必是几何不变体系。（） 3．当一个体系的计算自由度为零时，必为几何不变体系。（） 4．几何不变体系的自由度一定为0，而其计算自由度可能大于0。（） 5．两刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆连接，组成没有多余约束的几何不变体系。（） 6．瞬变体系由于经微小位移后就变成几何不变体系，所以可以作为结构形式使用。（）7．静定结构几何不变且无多余联系。（） 8．几何不变体系的计算自由度必定等于零。（） 三、单选题 1．下列哪种情况不能组成无多余约束的几何不变体系（） A.三刚片以3个铰两两相连，3个铰不在一条直线上； B.两刚片以一个铰和一个链杆相连，链杆不通过铰； C.两刚片以3个链杆相连，3个链杆不平行也不汇交； D.无。 2．图示结构的几何性质为（）。 A. 几何不变体，无多余约束 B. 几何不变体，有多余约束 C. 常变体系 D. 瞬变体系 题2图题3图题4图 3．如图所示平面杆件体系为（）。 A.几何不变无多余约束体系； B.几何不变有多余约束体系； C.瞬变体系； D.常变体系。 4.如图所示体系为（） A.几何不变无多余约束体系 B.几何不变有多余约束体系 C.几何可变体系 D.无法确定5．图示体系为（）体系 A．无多余约束几何不变 B．有多余约束几何不变 C．瞬变体系 D．常变体系
双筋计算方法： 一As与As' 1、截面计算 1）假设a s=65mm，a s'=35mm，求得h0=h-a s 2）验算是否需要双筋。Mu= f cd bh02§b（1-0.5§b） 3）取§=§b，求As'=【M- f cd bh02§（1-0.5§）】/【f sd'（h0- a s'）】 4）求As=【f cd bx+f sd'As'】/ f sd 其中x=§b h0 下面选钢筋，钢筋层净距，钢筋间净距（大于30mm和直径d），保护层厚度，再计算a s和a s' 二、已知As'，求As 5）假设a s，求得h0=h-a s 6）求受压区高度x= h0-√h02-2【M- f sd'As'（h0- a s'）】/f cd b 7）当x﹤§b h0且x﹤2 a s'时，As=M/【f sd（h0- a s'）】 当x≤§b h0且x≥2 a s'时，As=【f cd bx+f sd'As'】/ f sd 8）选择受拉钢筋直径的数量，布置截面钢筋（同上） 2、截面复核 1）检查钢筋布置是否符合规要求 2）将As=？As'=？h0=？f cd f sd' f sd 若带入x=【f sd As- f sd'As'】/f cd b ≤§b h0 ﹤2 a s' 用Mu= f sd As（h0- a s'）计算正截面承载力 若2 a s'≤x≤§b h0，矩形截面抗弯承载力 Mu= f cd bx（h0-x/2）+ f sd'As'（h0- a s'）
一、As与As'均未知 1、截面设计 1）求偏心距e0=M/N 长细比l0/h﹥5，考虑偏心增大系数η（l0/h≤5时，取η=1）假设a s= a s'=45.当ηe0﹥0.3 h0时，为大偏心，反之， ξ1=0.27+2.7 e0/ h0 ξ2=1.15-0.01l0/h η=1+1/【1400（e0/ h0）】（l0/h）2ξ1ξ2 2）令§=§b，求As'=【Ne s- f cd bh02§b（1-0.5§b）】/ f sd'（h0- a s'） ≥ρmin bh （ρmin=0.2%）取σs= f sd 求As=【f cd bh0§b+ f sd'As'-N】/ f sd≥ρmin bh 二、已知As'，求As 1）求偏心距e0=M/N 长细比l0/h﹥5，考虑偏心增大系数η（l0/h≤5时，取η=1）假设a s= a s'=45.当ηe0﹥0.3 h0时，为大偏心，反之，2）计算受压区高度x= h0-√h02-2【Ne s - f sd'As'（h0- a s'）】/f cd b 当2 a s'﹤x≤§b h0时，取σs= f sd 求As=【f cd bx+ f sd'As'-N】/ f sd 当x≤§b h0 x≤2 a s'时，As=Ne s'/ f sd（h0- a s'） 3）选钢筋，看配筋率是否符合ρ+ρ'≥0.5%，纵筋最小净距（一般为30mm），重取a s= a s'=？，计算保护层厚度是否满足要求，最小截面宽度b min 2、截面复核 1）垂直于弯矩作用平面
结构力学论文
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成绩 土木工程与建筑学院 结构力学论文 (201６—2017 学年度第一学期) 课程名称：结构力学 论文题目: 浅谈位移法 任课教师： 姓名: 班级： 学号： 2０17 年 1 月 1
日 浅谈位移法 摘要位移法是超静定结构分析的基本方法之一，也称变位法或刚度法,通常以结点位移作为基本未知数。位移法有两种计算方式，一种是应用基本结构列出典型方程进行计算,另一种是直接应用转角位移方程建立原结构上某结点或截面的静力平衡方程进行计算。 关键词基本原理典型方程超静定结构 一、简介 位移法以广义位移（线位移和角位移)为未知量，求解固体力学问题的一种方法。位移法的思想是法国的Ｃ.-L.-M.-H.纳维于１82６年提出的。 位移法是解决超静定结构最基本的计算方法,计算时与结构超静定次数关系不大,相较于力法及力矩分配法,其计算过程更加简单，计算结果更加精确,应用的范围也更加广泛，可以应用于有侧移刚架结构的计算。此外，对于结构较为特殊的体系,应用位移法可以很方便地得出弯矩图的形状,位移法不仅适用于超静定结构内力计算，也适用于静定结构内力计算，所以学习和掌握位移法是非常有必要的。 二、计算种类 1.典型方程法 位移法可按两种思路求解结点位移和杆端弯矩:典型方程法和平衡方程法。下面给出典型方程法的解题思路和解题步骤。 1.1位移法典型方程的建立： 欲用位移法求解图a所示结构,先选图b为基本体系。然后,使基本体系发生与原结构相同的结点位移,受相同的荷载，又因原结构中无附加约束，故基本体系的附加约束中的约束反力（矩)必须为零，即:R1=0，R2=０。 而Rｉ是基本体系在结点位移Ｚ1，Z2和荷载共同作用下产生的第i个附加约束中的反力（矩）,按叠加原理Rｉ也等于各个因素分别作用时（如图c,d,e所示）产生的第i个附加约束中的反力(矩)之和。于是得到位移法典型方程：
结构力学（一）（75分） 一、判断题（10分，每题2分） 1．有多余约束的体系一定不是几何不变体系。 （） 2．图示简支梁在A点的支座反力为M/l 。（） R A 3. 温度改变、支座移动和制造误差等因素在静定结构中引起内力。 （） 4. 图a所示桁架的N1影响线如图b所示。 （） 5. 图a对称结构可简化为图b结构来计算。 〔 ) 二、选择题（将选中答案的字母填入括号内，本大题共10分，每小题2分） 1.图示组合结构中杆AB的轴力为( ) A.-qa B.qa C.2qa D.-2qa 2.图示结构用力矩分配法计算时，结点A的约束力矩（不平衡力矩）为（以顺时针转为正）
( ) A.-3Pl/16 B.-3Pl/8 C.Pl/8 D.3Pl/16 3．力法典型方程表示的是（） A.平衡条件 B.物理条件 C.变形条件 D.图乘条件 4．图示结构某截向的弯矩影响线已做出如图所示( ) A．P＝1在露时，C截面的弯矩值 B．P＝1在C时，A截面的弯距值 C．P＝1在C时，E截面的弯矩值 D．P=1在C时，D截而的弯矩值 5. 用位移法计算图示结构时，有（）未知量。 A．1 ；B．2；C．3；D．4 三、填空题（将答案写在横线上，本大题共12分，每小题3分） 1.图所示拱的拉杆AB的拉力N AB=______。 题1图题2图 2．图所示桁架的零杆数目为______。 3．两个刚片之间用四根既不变于一点也不全平行的链杆相联，组成的体系为________。 4. 图所示多跨度静定梁截面c的弯矩值等于，侧手拉。
题4图 四、分析与绘图题（本小题10分，共30分） 1.对下图进行几何构造分析。 2.绘出下图主梁Rc、M K的影响线。 3.绘制图示刚架的弯矩、剪力图。 五、计算题（本大题13分） 1.用位移法计算图示结构，并作M图，各杆EI=常数。
1.明确单向板和双向板的定义。了解单向板和双向板肋梁楼 盖截面设计与构造措施。明确单向板和双向板的受力钢筋的方向，知道单向板的薄膜效应和双向板的穹顶作用。 2.进行楼盖的结构平面布置时，应注意以下问题：受力合理； 满足建筑要求；施工方便 3.按结构型式，楼盖分为：单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼 盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖 4.按预加应力分为钢筋混凝土楼盖和预应力混凝土楼盖。 5.单向板肋梁楼盖结构平面布置方案通常有以下三种;a.主梁 横向布置，次梁纵向布置；b.主梁纵向布置，次梁横向布置；c. 只布置次梁，不设主梁 6.现浇单向板肋梁楼盖中的主梁按连续梁进行内力分析 的前提条件是什么？ 答：（ 1）次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。 （2）支座为铰支座--但应注意：支承在混凝土柱上的主梁，若梁柱线刚度比<3，将按框架梁计算。板、次梁均按铰接处理。 由此引起的误差在计算荷载和内力时调整。 （3）不考虑薄膜效应对板内力的影响。 （4）在传力时，可分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算反力。 （5）大于五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差
大10%时，可按五跨的等跨连续梁、板计算。 7. 为什么连续梁内力按弹性计算方法与按塑性计算方法时，梁计算跨度的取值不同？ 答：从理论上讲，某一跨的计算长度应取为该跨两端支座处转动点之间的距离。以中间跨为例,按考虑塑性内力重分布计算连续梁内力时其计算跨度是取塑性铰截面之间的距离，塑性铰具有一定的长度，能承受一定的弯矩并在弯矩作用方向转动,即取净跨度;而按弹性理论方法计算连续梁内力时，则取支座中心线间的距离作为计算跨度，即取。 8. 单向板按弹性理论计算时，为何采用折算荷载？ 答：因为在按弹性理论计算时，其前提条件——计算假定中忽略了次梁对板的转动约束，这对连续板在恒荷载作用下的计算结果影响不大，但在活荷载不利布置下，次梁的转动将减小板的内力。因此，为了使计算结果更好地符合实际情况，同时也为了简化计算，采用折算荷载。 9. 按弹性理论计算单向板肋梁楼盖时，板和次梁的折算荷载分别为： 板：'2q g g =+；'2q q = 次梁：3';'44q q g g q =+= 10. 连续梁、板按弹性理论计算内力时活荷载的最不利布置位置规律（理解） a) 求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然后隔跨布置。
《结构力学》复习大纲 要求：试题要涉及结构力学的主要知识点，并注重力学基本概念和计算方法的掌握。以《结构力学（I）》作为考核的重点，分值占70%左右，内容包括：几何组成分析、静定结构的内力及位移计算、力法和位移法对超静定结构的计算、影响线及其应用；《结构力学（II）》占30%左右，内容包括：矩阵位移法（杆系有限元法）对结构的静力计算、动力计算。试题分填空（基本概念）和计算两种题型，达到本科中等以上难度水平。 一、平面杆系结构的几何组成分析 考核几何不变体系组成的三个基本规律，能灵活利用几何组成规律对平面杆系的几何构成做出正确判断。瞬变体系的判断，静定结构及超静定结构的几何构成。 二、静定结构 1. 静定结构的内力计算：利用截面法及平衡条件计算静定结构任意截面的内力，能根据内力图的规律和控制截面的内力，快速做出多跨静定梁、静定刚架、桁架及组合结构的内力图。基本概念包括三铰拱、平面静定桁架、刚架、组合结构等指定截面的内力，利用节点平衡条件及对称性对桁架的零杆做出判断。 2. 静定结构的位移计算：利用单位荷载法计算静定梁、刚架、组合结构、桁架等在荷载、温度作用及支座移动时的位移。基本概念包括虚功原理及其应用，结构位移计算的一般公式，三个互等定理及其适用范围。 三、超静定结构 1. 力法的基本原理及应用。重点考核用力法求解超静定结构（包括超静定梁、刚架、排架、桁架及组合结构）在荷载、温度及支座移动作用下的内力，并能用对称性对结构进行简化。力法的基本概念包括基本未知量的确定、力法基本结构的选择、基本方程的建立及含义、各系数项的含义及计算、根据弯矩图快速做出剪力图及轴力图。 2. 位移法的基本原理及其应用。重点考核用位移法求解超静定结构（包括超静定梁、刚架、排架）在荷载作用下的内力，并能用对称性对结构进行简化。基本概念包括位移法基本未知量的确定、基本结构的选择、基本方程及系数项的含义、对称性的应用。要求记忆等截面直杆的刚度方程及在均布荷载、跨中集中力、支座位移作用下超静定梁的杆端内力。 3. 超静定结构的位移计算。在用力法或位移法计算出超静定结构的内力后，或在给定某超静定结构的弯矩图的条件下，利用虚功原理计算出指定截面的位移；如果所求位移为结点位移，也可以考虑用位移法直接求解。 四、影响线 静定多跨梁、静定桁架等的支座反力或指定截面的内力的影响线，并利用影响线求在给定静荷载作用的影响量及移动荷载作用下某一截面内力的最大值。基本概念包括：影响线的概念、影响线的特征及做法、影响线的应用。 五、矩阵位移法 矩阵位移法对平面桁架、刚架静力计算的步骤及结构刚度方程的建立。基本概念包括：单元刚度方程及刚度系数含义及具体值，单元杆端力与内力、荷载向量的计算，总刚度矩阵的集成，边界条件的处理（包括先处理法和后处理法）；根据单元及总刚度矩阵中每个系数的含义计算刚度矩阵中的指定元素值；定位向量的应用，根据结构位移向量计算各单元的内力。 六、动力计算 重点考核单自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动及两个自由度体系的自由振动计算。基本概念包括结构动力微分方程的建立、自振频率和振型的计算，主振型的正交性，阻尼对振动的影响，对称性的应用，结构动力响应（包括结构最大位移和内力、动位移和动内力幅值）计算。 参考教材： 龙驭球主编《结构力学》上、下册，《结构力学教程》 包世华主编《结构力学》上、下册 阳日主编《结构力学II》、《结构力学II》 杨天祥主编《结构力学》上、下册 注：考试可携带计算器； 试卷不附给任何参数（单元刚度矩阵、超静定梁的固端力等），考试需要自己记忆或求解。
结构力学小论文参考题目 1、不同结构型式主要内力及其特点分析 说明：相同跨度和相同荷载（全跨受均布荷载q），可以比较简支梁、伸臂梁、三角形三铰拱、抛物线三铰拱、梁式桁架、组合结构等。 2、各类平面桁架内力分布情况的比较。 说明：桁架的外形对桁架的内力分布影响很大，分析常见的平行弦桁架、三角形桁架、抛物线桁架、折线形桁架的内力分布情况。 3、桁架结构结点按铰接点计算的依据 说明：桁架结构的结点并不是理想铰，但是实际中可以按照铰接点来进行计算，原因、理由？ 4、影响组合屋架内力的主要因素分析 说明：影响组合屋架（如：下撑式五角形组合屋架）内力状态的主要因素有高跨比f/l，已经高度f确定以后，f1与f2的比例不同影响结构内力 5、单位移动荷载是水平方向或者斜向时，做结构某个量值（内力或者支座反力）的影响线。分析其含义和做法与竖向移动单位荷载下影响线的异同。 6、含有均布荷载的移动荷载时确定荷载最不利位置 7、杆件截面对中性轴不对称，则对温度改变引起的位移的影响 说明：课本上再推导温度改变引起的位移计算时，是假设杆件截面对中性轴对称，而实际工程结构中杆件截面不一定是对称的，如果不对称，则对位移的计算有什么影响？ 8、如何减小荷载作用引起的结构位移？ 说明：比如，增加各杆刚度？ 9、位移计算时忽略轴向变形和剪切变形时误差分析 说明：选取矩形截面细长杆（h/l=1/8~1/18），分析荷载作用下，忽略轴向变形和剪切变形对位移有多大的误差？ 10、用力矩分配法求结点转角 说明：用力矩分配法计算出每根杆件的杆端弯矩，将该端各次所得分配力矩相加，再除以该杆的转动刚度，得结点角位移的渐进值。 11、支座移动和温度变化时，用力矩分配法计算的条件 12、对称性在结构内力计算中的应用 13、对称性在力法中的应用 14、对称性在结构力学中的应用 15、结构各杆刚度改变对静定结构和超静定结构内力的影响？
结构力学知识点总结
1.关于∞点和∞线的下列四点结论： (1) 每个方向有一个∞点(即该方向各平行线的交点)。 (2) 不同方向上有不同的∞点。 (3) 各∞点都在同一直线上，此直线称为∞线。 (4) 各有限远点都不在∞线上。 2.多余约束与非多余约束是相对的，多余约束一般不是唯一指定的。一个体系中有多个约束时，应当分清多余约束和非多余约束，只有非多余约束才对体系的自由度有影响。 3.W>0, 缺少足够约束，体系几何可变。W=0, 具备成为几何不变体系所要求 的最少约束数目。W<0，体系具有多余约束。 4.一刚片与一结点用两根不共线的链杆相连组成的体系内部几何不变且无多余约束。 两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联，组成无多余约束的几何不变体系。 两个刚片用三根不全平行也不交于同一点的链杆相联，组成无多余约束的几何不变体系。
9.剪力图上某点处的切线斜率等于该点处荷载集度q 的大小 ； 弯矩图上某点处的切线斜率等于该点处剪力的大小。 10. 梁上任意两截面的剪力差等于两截面间载荷图所包围的面积； 梁上任意两截面的弯矩差等于两截面间剪力图所包围的面积。 11.分布力q(y)=0时（无分布载荷），剪力图为一条水平线；弯矩图为一条斜直线。 () ()Q dM x dF x dx =2 2 ()()()Q dF x d M x q y dx dx ==-,,B A B A B A x NB NA x x x QB QA y x x B A Q x F F q dx F F q dx M M F dx =-=- =+ ? ? ?
分布力q(y) = 常数时，剪力图为一条斜直线；弯矩图为一条二次曲线。 12.只有两杆汇交的刚结点，若结点上无外力偶作用，则两杆端弯矩必大小相等，且同侧受拉。 13.对称结构受正对称荷载作用, 内力和反力均为对称（K行结点不受荷载情况）。对称结构受反对称荷载作用, 内力和反力均为反对称。 14.三铰拱支反、内力计算公式（竖向荷载、两趾等高）
浅议“动力有限元法” 摘要：有限元法是目前应用最为广泛的一种离散化数值方法，其基本思想就是人为地将连续体结构分为有限个单元,规定每个单元所共有的一组变形形式，称之为单元位移模式或插值函数。该方法在工程中有着广泛的应用，比如：桥梁，建筑上部和建筑基础等。 关键词：有限元；动力；位移 Abstract: Finite element method is currently the most widely used as a discrete numerical method. Its basic idea is going to artificially continuum structure which is divided into a finite number of units. Each unit provids common to a group of deformed form, which is known as an unit displacement mode or interpolation function. This method works with a wide range of applications. Example: bridges, buildings and construction base and so on. Key words: Finite element; Force;Displacement 1 动力有限元法基本过程 有限元法是目前应用最为广泛的一种离散化数值方法，其基本思想就是人为地将连续体结构分为有限个单元,规定每个单元所共有的一组变形形式，称之为单元位移模式或插值函数[1]。动力学的有限元法同静力学问题, 是把物体离散为有限个单元体, 考虑单元的惯性力和阻尼力等动力因素的特性。在运动物体单位体积上作用的体力可以用下式表达: {}{}δδδνδρt t a -=22a - } Ps { P} { (1-1) 式中 {Ps}——静力; {δ}——位移; {}δρ22 a t a ——惯性力; {}δδδνt ——阻尼力。 用有限单元法求解动力问题的位移模式: {}e δ ] [N f} {= (1-2) 式中 [N]——形函数矩阵; {}e δ——单元节点位移矩阵。
结构工程复试题 1、预应力结构有哪些应用？ 答：预应力混凝土可延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂度和刚度。 其可用于：①要求裂缝控制等级较高的结构 ②大跨度或受力很大的构件 ③对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件 其缺点是：构造、施工和计算都较钢筋混凝土构件复杂延性也差些 2、基础研究与应用研究的关系？ 答：我们将科学研究分为基础研究和应用研究，应用研究是依附于基础研究的，没有基础研究，就没有应用研究。我们应坚持基础研究，大学可以为基础研究者提供最舒适的温床。 3、对于低碳经济的理解？ 答：低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步，是国际社会应对全球气候灾难性变化而提出的能源品种新概念。发展低碳经济，是我国转变发展观念、创新发展模式、破解发展难题、提高发展质量的重要途径。 4、钢结构应用范围与特点？ 答：应用范围：钢结构在大跨度结构重型厂房结构受动力荷载影响的结构可拆卸的结构高耸结构和高层建筑容器和其他构筑物轻型钢结构钢和混凝土组合结构 钢结构特点：①材料的强度高，塑性和韧性好②材料均匀和力学计算的假定比较符合③钢结构制造简便，施工周期短④钢结构质量轻⑤刚才耐腐蚀性差⑥刚才耐热但不耐火 5、高性能混凝土的特点与范围？ 答：高性能混凝土是指采用普通原材料、常规施工工艺，通过掺加外加剂和掺合料配制而成的具有高工作性、高强度、高耐久性的综合性能优良的混凝土。其特点是：高耐久性、高强度、高体积稳定性、适当的抗压强度、良好的工作性。 6、于混凝土耐久性的理解？ 答：混凝土结构的耐久性是指结构在使用环境下，对物理的、化学的以及其他使结构材料性能恶化的各种侵蚀的抵抗能力。主要影响因素有混凝土冻融破坏、碱——骨料反应、侵蚀性介质腐蚀、混凝土碳化等。耐久性设计主要采取的保证措施有划分混凝土结构的环境类别、规定混凝土的保护层厚度、规定裂缝控制等级及其限值、规定混凝土的基本要求。 7、建筑结构检测与加固的方法？ 答：加固的方法：加大截面法、外包钢法、预应力法、改变结构传力途径法、外部粘钢法、使用新材料加固等。 检测的方法：混凝土结构检测(如：结构性能实荷检测、回弹法、超声波法、超声回弹综合法、取芯法、拉拨法) 砌体结构检测(如：轴压法、扁顶法、原位单剪法、原位单砖双剪法、推出法、筒压法、砂浆片剪切法，回弹法、点荷法、射钉法) 钢结构检测(如：结构性能实荷检测与动测、超声波无损检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测、涂层厚度检测、钢材锈蚀检测)和
第一章绪论 §1-1 结构力学的研究对象和任务 一、结构的定义:由基本构件（如拉杆、柱、梁、板等）按照合理的方式所组成的构件的体系，用以支承荷载并传递荷载起支撑作用的部分。 注：结构一般由多个构件联结而成，如：桥梁、各种房屋（框架、桁架、单层厂房）等。最简单的结构可以是单个的构件，如单跨梁、独立柱等。 二、结构的分类：由构件的几何特征可分为以下三类 1．杆件结构——由杆件组成，构件长度远远大于截面的宽度和高度，如梁、柱、拉压杆。2．薄壁结构——结构的厚度远小于其它两个尺度，平面为板曲面为壳，如楼面、屋面等。 3．实体结构——结构的三个尺度为同一量级，如挡土墙、堤坝、大块基础等。 三、课程研究的对象 ?材料力学——以研究单个杆件为主 ?弹性力学——研究杆件（更精确）、板、壳、及块体（挡土墙）等非杆状结构 ?结构力学——研究平面杆件结构 四、课程的任务 1．研究结构的组成规律，以保证在荷载作用下结构各部分不致发生相对运动。探讨结构的合理形式，以便能有效地利用材料，充分发挥其性能。 2．计算由荷载、温度变化、支座沉降等因素在结构各部分所产生的内力，为结构的强度计算提供依据，以保证结构满足安全和经济的要求。 3．计算由上述各因素所引起的变形和位移，为结构的刚度计算提供依据，以保证结构在使用过程中不致发生过大变形，从而保证结构满足耐久性的要求。 §1-2 结构计算简图
一、计算简图的概念：将一个具体的工程结构用一个简化的受力图形来表示。 选择计算简图时，要它能反映工程结构物的如下特征： 1．受力特性（荷载的大小、方向、作用位置） 2．几何特性（构件的轴线、形状、长度） 3．支承特性（支座的约束反力性质、杆件连接形式） 二、结构计算简图的简化原则 1．计算简图要尽可能反映实际结构的主要受力和变形特点 ，使计算结果安全可靠； ．．．．．．．．．．．．．． 。 2．略去次要因素，便于分析和计算 ．．．．．．． 三、结构计算简图的几个简化要点 1．实际工程结构的简化：由空间向平面简化 2．杆件的简化：以杆件的轴线代替杆件 3．结点的简化：杆件之间的连接由理想结点来代替 （1）铰结点：铰结点所连各杆端可独自绕铰心自由转动，即各杆端之间的夹角可任意改变。不存在结点对杆的转动约束，即由于转动在杆端不会产生力矩，也不会传递力矩，只能传递轴力和剪力，一般用小圆圈表示。 （2）刚结点：结点对与之相连的各杆件的转动有约束作用，转动时各杆间的夹角保持不变，杆端除产生轴力和剪力外，还产生弯矩，同时某杆件上的弯矩也可以通过结点传给其它杆件。（3）组合结点（半铰）：刚结点与铰结点的组合体。 4.支座的简化：以理想支座代替结构与其支承物（一般是大地）之间的连结 （1）可动铰支座：又称活动铰支座、链杆支座、辊轴支座，允许沿支座链杆垂直方向的微小移动。沿支座链杆方向产生一个约束力。 （2）固定铰支座：简称铰支座，允许杆件饶固定铰铰心有微小转动。过铰心产生任意方向的