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。......
2023-08-30
超静定结构与静定结构对比,具有以下一些重要特性。了解这些特性,有助于加深对超静定结构的认识,并更好地应用。
(1)对于静定结构,除荷载外,其他任何因素如温度变化、支座位移等均不引起内力。但对于超静定结构,由于存在着多余约束,当结构受到这些因素影响而发生位移时,一般将要受到多余约束的限制,因而相应地要产生内力。
超静定结构的这一特性,在一定条件下会带来不利影响,例如连续梁可能由于地基不均匀沉陷而产生过大的附加内力。但是,在另外的情况下又可能成为有利的方面,例如同样对于连续梁,可以通过改变支座的高度来调整梁的内力,以得到更合理的内力分布。
(2)静定结构的内力只按平衡条件即可确定,其值与结构的材料性质和截面尺寸无关。但超静定结构的内力单由平衡条件则无法全部确定,还必须考虑变形条件才能确定其解答,因此其内力数值与材料性质和截面尺寸有关。由于这一特性,在计算超静定结构前,必须事先确定各杆截面大小或其相对值。但是,由于内力尚未算出,故通常只能根据经验拟定或用较简单的方法近似估算各杆截面尺寸,以此为基础进行计算。然后,按算出的内力再选择所需的截面,这与事先拟定的截面当然不一定相符,这就需要重新调整截面再进行计算。如此反复进行,直至得出满意的结果为止。因此,设计超静定结构的过程比设计静定结构更复杂。但是,同样也可以利用这一特性,通过改变各杆的刚度大小来调整超静定结构的内力分布,以达到预期的目的。
(3)超静定结构在多余约束被破坏后,仍能维持几何不变;而静定结构在任何一个约束或支座被破坏后,便立即成为几何可变体系而丧失了承载能力。因此,从军事及抗震方面来看,超静定结构具有较强的防御能力。
(4)超静定结构由于具有多余约束,一般来说,要比相应的静定结构刚度大些,内力分布也均匀些。例如图 6-41(a)所示的三跨连续梁和图 6-41(b)所示的三跨简支梁,在荷载、跨度及截面相同的情况下,显然前者的最大挠度及最大弯矩值都较后者为小,连续梁内力分布更趋于均匀且具有较平滑的变形曲线,这对于桥梁来说可以减小行车时的冲击作用。
图6-41
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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。......
2023-08-30
在前面各章中,已经详细地讨论了静定结构的计算问题,静定结构的全部反力和内力可由静力平衡条件确定。超静定结构的应用范围很广,图6-1 所示为一些工程中常见的超静定结构类型。图6-1常见的超静定结构从本章开始,我们将讨论超静定结构的计算问题。按照线弹性的计算理论,超静定结构的计算方法主要有以下两种:力法。力法和位移法是超静定结构计算的基本方法。......
2023-08-30
主要有以下几点:1.静定结构解的唯一性静定结构是无多余约束的几何不变体系。因此,当静定结构和荷载一定时,其反力和内力的解答是唯一的确定值。图3-412.静定结构的局部平衡性静定结构在平衡力系作用下,其影响的范围只限于受该力系作用的最小几何不变部分,而不致影响到此范围以外。图3-423.静定结构的荷载等效性若两组荷载的合力相同,则称为等效荷载。......
2023-08-30
杆件轴线及荷载作用线均处在同一平面内的刚架,称为平面刚架。在工程中实际应用的刚架,多数是超静定的,静定刚架较少采用。图3-112.静定平面刚架计算静定刚架的内力通常有弯矩、剪力和轴力,其计算方法原则上与静定梁的计算相同。......
2023-08-30
超静定结构与静定结构相比,具有以下一些重要特性。了解这些特性,有助于加深对超静定结构的认识,并更好地应用它们。超静定结构的内力单由静力平衡条件不能全部确定,还需要同时考虑位移条件。所以,超静定结构的内力与结构的材料性质以及杆件截面尺寸有关。在超静定结构中,任何上述因素作用,通常都会引起内力。因此超静定结构比静定结构具有较强的防护突然破坏能力。在设计防护结构时,应该选择超静定结构。......
2023-06-16
由图 6-37容易看出,因基本结构是静定的,在支座移动因素作用下并不引起内力,故超静定结构的最终内力只与多余未知力有关。最终弯矩为:对于 n 次超静定结构,可表示为: 试绘制图 6-38所示梁在已知支座位移作用下的弯矩图。由上例可以看出,超静定结构在支座位移作用下的内力和反力项中包含了截面的刚度,说明它们与杆件刚度的绝对值成正比。......
2023-08-30
静定结构是无多余约束的几何不变体系。当由平衡力系组成的荷载作用于静定结构的某一本身为几何不变的部分上时,则只有此部分受力,其余部分的反力和内力均为零。图12-37静定结构平衡力系的影响静定结构的荷载等效性。静定结构上某一几何不变部分上的外力,当用一等效力系替换时,仅等效替换作用区段的内力发生变化,其余部分内力不变。图12-38静定结构构造变换特性......
2023-06-16
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