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结构力学:超静定次数确定

【摘要】:超静定结构中的多余约束数目称为超静定次数。用力法计算超静定结构时,通常是取静定结构作为基本结构,这就需要把超静定结构中的多余约束解除,使其变为静定结构。将原结构变成静定结构所需去除的多余约束数目即为超静定次数,也就是力法基本未知量的数目。图6-3图6-4图6-5对于某一个超静定结构,去除掉多余约束的方式有很多种,但必须注意以下两点:去掉的约束必须是多余约束。因此,原结构共有四个多余约束,是四次超静定结构。

超静定结构中的多余约束数目称为超静定次数。

用力法计算超静定结构时,通常是取静定结构作为基本结构,这就需要把超静定结构中的多余约束解除,使其变为静定结构。将原结构变成静定结构所需去除的多余约束数目即为超静定次数,也就是力法基本未知量的数目。

超静定结构去除多余约束的方法很多,归纳起来主要有以下几种:

(1)去除支座处的一根支杆或切断一根链杆,各相当于解除一个约束,如图 6-2(a)、(b)所示。

图6-2

(2)去除一个固定铰支座或拆开一个单铰,相当于去掉两个约束,如图 6-3(a)、(b)所示。

(3)去除一个固定端支座或切断一根梁式杆,相当于去掉三个约束,如图6-4 所示。

(4)将一个固定端支座改为固定铰支座或将一刚性连接改为单铰连接,相当于去掉一个约束,如图6-5 所示。

图6-3

图6-4

图6-5

对于某一个超静定结构,去除掉多余约束的方式有很多种,但必须注意以下两点:

(1)去掉的约束必须是多余约束。即去掉约束后,结构仍然是几何不变体系,结构中的必要约束是绝对不能去掉的。如图 6-6(a)所示的刚架,如果去掉一个根支座处的竖向支杆,即变成了如图6-6(b)所示瞬变体系,显然这是不允许的。因此,此刚架支座处的竖向支杆不能作为多余约束。

图6-6

(2)必须去掉全部多余约束。即去掉约束后,体系必须是无多余约束的,如图 6-7(a)所示的结构,如果只去掉一根竖向支杆,即变成如图 6-7(b)所示的体系,但其闭合框架仍然有三个多余约束。必须把闭合框架切开,如图 6-7(c)所示,此时,才成为静定结构。因此,原结构共有四个多余约束,是四次超静定结构。

图6-7