土木工程力学

1、土木工程基础学习土木工程基础学习加入建筑群：贰零壹贰捌玖叁捌零 无限畅聊（群主：玖柒捌贰玖伍零壹肆 甘肃林业职业技术学院）加入建筑群：贰零壹贰捌玖叁捌零 无限畅聊（群主：玖柒捌贰玖伍零壹肆 甘肃林业职业技术学院）土木工程力学目录前绪第一篇： 静力学基础第一章： 力与力系的基本概念 第二章： 土木工程结构计算简图和受力图 第三章： 平面体系的几何组成分析 第四章： 平面力系的平衡条件 .第二篇： 静定结构的内力分析 第三篇： 杆件强度、刚度与稳定性的计算 第四篇： 超静定结构的内力分析 看后记得评分谢谢了( ) 前绪一、土木工程力学研究的对象：抽象来说，土木工程力学研究的对象为质点，刚体，质点系

2、和变形固体。具体来说，土木工程力学研究的对象为土木工程结构和构件。1则可以把它看做不发生变形的刚体。2、当物体的变形在研究的问题中不能忽略时，就要将物体看做变形固体，简称变形体。3、任何物体都可以看做是由若干质点组成的，这种质点的集合称为质点系。4、土木工程结构是指建筑物能承受荷载，维持平衡，并起骨架作用的整体或部分，简称结构。5、构件是指构成结构的零部件，亦称杆件。二、土木工程力学研究的任务：门基础课。三、土木工程力学的基础研究方法：1、受力分析法：分析 力与力的内在联系，画出受力图。2、平衡条件和剖析法：、平衡条件是指物体处于平衡状态时，作用在物体上的力系所应满足的条件。、由物体的剖析原理

3、可知，如果一个物体或物系处于平衡状态，那么它所剖分成的任一部分皆 处于平衡状态（任取一部分（简单的一部分）未知力，这是求解未知量的一种普遍方法，叫做截面法）3、 变形连续假设分析法：土木工程力学研究的对象都是假设为均匀连续，各向同性的变形固体4。5、小变形分析法：变形微小忽略，即外荷载的大小，方向，作用点在变形前后都一样，仍用原尺寸进行计算，从而可以用叠加法计算内力和变形。6、刚化分析法：刚化原理是处于平衡状态的变形体，将其刚化后仍处于平衡状态。7、实验法：材料的力学性质都是通过实验测量出来的。第一章力与力系的基本概念一、力、力系的概念及力的基本性质1、力的定义：力是物体间的相互机械作用。 只

4、有物体间相互机械作用，才能产生力。 由于力是物体间的相互作用，所以力一定是成对出现的，不可能只存在一个力。2（实践证明，此定律对静态，动态的相互作用都使适用） 力对物体的作用效应，取决于力的大小，方向，作用点，称为力的三要素。 在国际单位制中力的计量单位是牛顿，字母 表示。工程中一般用千牛作单位，母KN即1KN=1000N3、力的方向是指力对物体作用的指向，沿该方向画出的直线称为力的作用线。q 表示，单位N/m KN/m。4、力是一个矢量，矢量的模表示力的大小，矢量的作用方位加上箭头表示力的方向，矢量的始端或末端表示作用点。5、力的作用效应：使物体发生运动改变和使物体产生变形。、力的运动效应：

5、力作用在物体上产生两种运动效应。 若力的作用线通过物体的质心，则力使物体沿力的方向产生平行移动，简称平移。若 线滑动，而不改变刚体的运动效应。力的这一性质称为力的可传性。（力的可传性对于变形物体并 ）6、力系的概念：将作用在物体上两个或两个以上的力称为力系。可将力系分为平面力系和空间力系。（平面力系又分为平面汇交力系 ）（）个力与另一个力系等效时，则称该力为这个力系的合力；而该力系中的每一个力系称为分力。、把力系中的各力代替成合力的过程，称为力的合力；反过来，把合力代换成分力的过程， 、力的平行四边形法则：作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力也作用 （力的合成遵循矢量 加法，只

6、有当两个力共线时，才能用代数加法）（可以分解得无数个力1F d 的乘积，再冠以正负号来表示力使物体绕0 点转动的效应，并称为力 F 对O 点之矩，简称力矩，以符号M (F)表示0即：M (F)=Fd0、O0d、力使物体绕矩心作逆时针方向转动时，力矩为正；反正为负。、在平面力系中，力矩或为正值，或为负值，因此，力矩可视为代数量。、力对点之矩还可以用以矩心O为顶点，以力矢量AB为底边所构成的三角形面积的2倍来示。即：M (F)=2S0ABO、在力等于零或者力臂等于零时，即力的作用线通过矩心。则力矩等于零。、矩单位是牛米（Nm）或 千牛米2、合力矩定理：合力对某点的力矩等于力系中各分力对该点力矩的代

7、数和。即 ：M (F)= M (F1)+ M (F2)+.+ M (Fn)=M(Fi)00000d 是矩心到力作用线的垂直距离。d 应用合力矩定理求原力对矩心的力矩。三、力偶及其性质1示在其作用面内。、力偶既不能与一个力平衡，也不能合成为一个合力，只能使物体产生转动效应。、力偶中两个力作用线所决定的平面称为力偶的作用平面。、两力作用线之间的距离 d 称为力偶臂，力偶使物体转动的方向称为力偶的转向。、力偶对物体的转动效应，取决于力偶中力与力偶臂的乘积，称为力偶矩，记作 M(F,F)或M,即：M（F,F）=Fd. 时，力偶矩为正，反之为负。力偶矩的单位与力矩的一样，也是或KNm 力偶矩的大小，转向

8、和作用平面称为力偶的三要素。2、力偶的性质、性质一：力偶无合力，且在任何坐标轴的投影之和为零。力偶不能与一个力等效，也不能 可以将力和力偶看做是构成力系的两种基本要素。、性质二：力偶对其作用平面内任一点的力矩，恒等于其力偶矩，而与矩心的位置无关。、性质三：力偶具有等效性及等效代换特性。 相互代换，这一性质称为力偶的等效性（仅适用于刚体，而不适用于变形体） 力偶可在其作用平面内任意移动位置，而不改变它对刚体的转动效应。 不会改变力偶对刚体的转动效应。3、平面力偶系的合成、作用于物体上同一平面内的若干个力偶，称为平面力偶系。、力偶对物体只产生转动效应，且所产生的转动效应完全取决于力偶矩的大小和转向

9、。RR、平面力偶系可以合成一个合力偶，该合力偶等于各力偶矩的代数和，合力偶矩用M 表示即：M =M1+M2+Mn=MiRR四、平衡的概念1、 平衡是指物体相对于地球处于静止或做匀速直线运动的状态。2、 作用于刚体上的两个力，其平衡的必要与充分条件是：两个力大小相等，方向相反，并沿同一直线作用，这个规律称为二力平衡定理。3、 在两个力作用下保持平衡的杆件称为二力杆件，简称二力杆。二力杆可以是直杆，也可以是曲杆。1)、二力平衡条件的两个力作用在同一物体上；作用力与反作用力则是分别作用在两个不同的物体上。4的作用线必须汇交于一点（延长线交于一点）5、 作用在刚体上的一个力系可以由另一个力系代替，而不

10、改变原力系对刚体的作用效应，则称这两个力系为等效力系。6、 在承受任意作用的刚体上，加上任意平衡力系或减去任意平衡力系，都不改变原力对刚体的作用效应。这就是加减平衡力系原理（平衡；如果不平衡则加力系后仍不平衡）7、 作用在物体上的力 F 可以平行移动到物体内任一点 O，但必须同时附加一个力偶，才能与原来力的作用等效。其附加力偶矩等于原力F 对平移点O 的力矩，这就是力的平移定理。、附加力偶的力偶矩等于原力对平移点之矩。8、平面力偶系平衡的必要充分条件是：力偶系中各分力偶矩的代数和等于零。即M=0第二章： 土木工程结构计算简图和受力图一、结构计算简图的简化原则和内容1、把结构本身，结构与其他物体

11、之间的联系，结构所承受的荷载以及支座的情况加以简化，得到一个实际结构的简化图形，这个代替实际结构的简化图形，称为结构计算简图，简称计算简图。2、结构计算简图选择应遵循下列两个基本原则：、基本正确地反映结构的实际受力性能，使计算结果确保结构设计的精确度。、分清主次，略去次要因素，以便于分析和计算。3、计算简图的简化内容：、约束、支座计算简图的简化和受力特征。、物体和结构本身计算简图和受力情况。、荷载的分类，荷载的选用，荷载的简化等1。约束力的方向，总 是和该约束所能阻碍物体的运动方向。2、土木工程中常见约束的计算简图和约束力、柔体约束（或柔性约束：约束力通过接触点，其方向沿着柔体约束的中心线，且

12、永为拉力 Eg:柔绳链条只能限制物体沿着柔体约束的中心线，离开柔体方向的运动，并不能限制物体沿其他方向的运动。两物体彼此的约束就是光滑接触面约束。只能限制物体沿垂线于接触面而指向物体的运动，而不能限制物体沿着接触面的公切离开物体的运动。FA、铰链约束：用圆柱销钉把两物件链接起来，这一装置称为铰链。如果忽略变形和摩擦则得 约束模型刚性光滑链接，亦称理想铰。当这种铰链约束在结构中间时，称为中间铰，简称铰；这种铰链约束与固定物体相连接时，则称为固定胶。无论中间铰还是固定铰的约束力都过铰链的中心且方向不确定Fcx 和来表示。当中间铰约束或固定胶约束所连接的是二力杆件时，约束力的方位沿两铰点的连线，方位

13、任意假定。若计算得正，说明实际约束与假设方向相同，若为负，则方向相反。、链杆约束（自重忽略不计）的刚性杆，称为链杆 （曲杆或折杆也叫二力杆）只能限制物体沿着链杆中心线的运动线的运动，而不能限制其他方向的运动。3、土木工程中常见支座的计算简图和支座约束力在工程中，将直接支承在基础或静止构件上的约束称为支座。约束中包含支座。、活动铰支座：它允许结构绕铰点转动，并可沿支撑平面方向转动（一个约束力）指向都未知，则与固定铰一样，可用相互垂直的未知分约束力FAx 和 FAy 来表示（二个力3)、固定支座：既不允许结构发生任何转动，也不允许结构发生任何转动它的约束力大小、指向和作用点都是未知的，因此可用水平

14、力和竖向分力约束力 FAx 和 Fay以及约束力偶矩MA（三个力）的大小、指向和作用点都是未知的，因此用水平力和竖向分约束力FAx 和 FayMA（两个力） 如下图：土木工程基础学习土木工程基础学习三、结点和杆件的计算简图：1、结点的计算简图：杆件与杆件的连接处，称为结点，结点处一般至少有两根以上的杆件相交。分为铰结点，刚结点和组合结点。、铰结点：用空心小圆圈表示，特点是各杆件可以绕铰自由转动，且不计摩擦。因此，铰结 、刚结点：特征是杆件连接牢固，结构变形前后汇交点处各杆之间的夹角不变。因此，刚结 、组合结点：是指由铰结点和刚结点联合组成的结点，又称半铰结点。2、杆件的计算简图：杆件的截面尺寸（宽、高）通常比杆长小得多，因此，在计算简图中杆件般用其轴线表示。如图：加入建筑群：贰零壹贰捌玖叁捌零 无限畅聊（群主：玖柒捌贰玖伍零壹肆 甘肃林业职业技术学院）土木工程基础学习土木工程基础学习四、结构体系的简化：一般空间框架都是采用空间结构的平面化计算。五、荷载的概念及分类：1、 荷载通常指作用在结构上的主动力，有直接作用和简介作用。2、 荷载的分类：、永久荷载、可变荷载、偶然荷六、构件和结构的受力图七、平面杆件结构1结构分为以下三种。、杆件结构：由若干杆件按照一定的方式组合而成的体系。杆件的几何特征是横截面高、宽 、薄壁结构：由薄壁构件组成，厚度要比长度和宽度小的多。、实体结构：本