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超静定结构:未知力不能用平衡方程求解的结构

【摘要】:静定结构和超静定结构的概念已在第十一章中作过介绍。相反,一个结构,如果其所有的未知力不能仅用平衡方程确定,则这种结构称为超静定结构。此连续梁有四个支座反力,而平衡方程却只有三个,仅用平衡方程不能求解,因此截面内力也就无法确定,所以它是一个超静定结构。图14-2超静定结构的类型

静定结构和超静定结构的概念已在第十一章中作过介绍。所谓的静定结构是指其所有的未知力仅用平衡方程即可完全确定的结构,这种结构称为静定结构。相反,一个结构,如果其所有的未知力不能仅用平衡方程确定,则这种结构称为超静定结构。这里所说的未知力包括支座反力和截面内力。

如图14-1(a)所示的简支梁,其支座反力和截面内力均可由平衡方程确定,所以简支梁是静定结构。再如图14-1(b)所示,它是通过在简支梁上又增加了一根链杆(或活动铰支座)而得到的,这种结构称为连续梁。此连续梁有四个支座反力,而平衡方程却只有三个,仅用平衡方程不能求解,因此截面内力也就无法确定,所以它是一个超静定结构。

图14-1 静定结构与超静定结构

从几何组成角度来看,图14-1(a)所示简支梁是无多余约束的几何不变体系,图14-1(b)所示连续梁是具有一个多余约束的几何不变体系(三根竖向链杆中的任何一根均可看成多余约束,但那根水平链杆却是必要约束),也正是由于这个多余约束的存在,使我们只用静力平衡方程不能求出全部四个约束反力和全部内力,所以从几何组成的角度来定义,静定结构是没有多余约束的几何不变体系;超静定结构是具有多余约束的几何不变体系。

常见的超静定结构类型有:超静定梁[如图14-2(a)]、超静定刚架[图14-2(b)]、超静定桁架[图14-2(c)]、超静定拱[图14-2(d)]、超静定组合结构[图14-2(e)]和铰接排架[图14-2(f)]。

图14-2 超静定结构的类型