中職土木工程力學基礎(chǔ)ppt課件

1、返回6.3工程中常見超靜定結(jié)構(gòu)簡介工程中常見超靜定結(jié)構(gòu)簡介一、超靜定梁1. 兩端均為固定支座的梁兩端均為固定支座的梁是超靜定梁，在豎直向下的荷載作用下圖 a），其變形曲線如圖 （b） 所示。可以判斷：梁在兩端產(chǎn)生上部受拉的彎矩；跨中區(qū)段產(chǎn)生下部受拉的彎矩。在均布荷載作用下，根據(jù)彎矩圖形的規(guī)律，其彎矩圖是一條凹口向上的二次拋物線圖c）；在集中荷載的作用下圖 d），其彎矩圖如圖 e 所示。彎矩圖在集中力作用的截面發(fā)生轉(zhuǎn)折，而在無荷載作用區(qū)的圖形為斜直線。返回2.2.連續(xù)梁連續(xù)梁 連續(xù)梁是超靜定結(jié)構(gòu)，超靜定結(jié)構(gòu)相對于靜定結(jié)構(gòu)，彎矩的最大值可以大幅度降低，但在桿件兩側(cè)會產(chǎn)生彎矩。連續(xù)梁是在高強度混凝力

2、預應(yīng)力梁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。由于其抗拉、抗壓強度的提高，尤其是在外載荷作用下的彎曲變形，以及因溫差等外因素造成的龜裂現(xiàn)象都得到極大改善，可以忽略其對梁、柱的應(yīng)力影響，故在基礎(chǔ)平臺沉降堅固、沉降極小的情況下梁墩柱固結(jié)在一起，形成超靜定結(jié)構(gòu)連續(xù)梁。返回 隨著交通運輸特別是高等級公路的迅速發(fā)展，對行車平順舒適提出了更高的要求。而多伸縮縫的懸臂梁和 T 形剛構(gòu)橋均難以滿足這個要求，超靜定結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋以其整體性好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好、主梁變形撓曲線平緩、伸縮縫少和行車平衡舒適等突出優(yōu)點而得到迅速的發(fā)展。普通鋼筋混凝土連續(xù)梁橋當跨度超過2025 m時，跨中恒載彎矩和活載彎矩將迅速增大，致使梁的

3、截面尺寸和自重顯著增大，耗用大量材料，不經(jīng)濟，而且難免會有裂縫產(chǎn)生，于是預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋得到廣泛采用。預應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過高強鋼筋對混凝土預壓，不僅充分發(fā)揮了高強材料的性能，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力，其適用跨度在60150 m。返回杭州灣跨海大橋如圖所示。該橋按雙向六車道高速公路設(shè)計，設(shè)計時速 100 km/h，設(shè)計使用年限 100 年，總投資約 118 億元大橋設(shè)南、北兩個航道，其中北航道橋為主跨 448 m 的鉆石型雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，通航標準 35 000 t；南航道橋為主跨318 m 的 A形單塔雙索面鋼箱梁斜

4、拉橋，通航標準 3 000 t。除南、北航道橋外其余引橋采用3080 m不等的預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。返回二、超靜定剛架二、超靜定剛架圖 b 所示的剛架是超靜定剛架，對比三鉸剛架圖 a和超靜定剛架圖 b的彎矩圖，可以發(fā)現(xiàn)超靜定剛架的彎矩最大值約為三鉸剛架最大彎矩的一半，但桿件兩側(cè)都會產(chǎn)生彎矩。返回意大利弗拉米尼歐體育場如圖 所示。該體育場為橢圓形平面，可容納觀眾 5 萬人，看臺由鋼筋混凝土剛架支承。有 8 500 個座席設(shè)在大雨篷下。雨篷由帶懸臂的剛架和傾斜鋼管支柱作支承。斜柱的位置正好選在雨篷的重心處，使其不增大剛架懸臂的內(nèi)力。為了減輕雨篷懸臂部分的自重，懸挑在斜柱以外的部分用鋼絲網(wǎng)水泥制

5、作，在斜柱以內(nèi)的部分用鋼筋混凝土制作。返回三、無鉸拱在工程上，無鉸拱的應(yīng)用很廣泛。在橋梁上常采用鋼筋混凝土拱橋和石拱橋圖 a），在隧道工程上都采用混凝土的拱圈作襯砌圖b）。我國創(chuàng)造的雙曲拱橋，沿橋的縱向橫向均呈拱形，主拱圈的橫截面為波形，比普通板拱的截面具有更大的截面二次矩，這種橋具有施工方便、剛度大、橋型美觀等優(yōu)點，在公路橋中常被采用。無鉸拱主要承受軸向壓力，可以用抗壓性能好而抗拉性能較差的材料，如磚、石、混凝土來砌筑，這類材料便于就地取材，十分經(jīng)濟。返回 北京體育大學田徑房如圖 6-40 所示。北京體育大學田徑房面積 6 200 m 2 ，內(nèi)設(shè) 100 m 直跑道及跳躍場地。田徑房結(jié)構(gòu)采用

6、鋼筋混凝土落地無鉸拱，由基礎(chǔ)直接承受拱推力，基底呈斜面，更有利于抵抗推力。并將落地拱暴露出來，以強烈的結(jié)構(gòu)自身的韻律來美化室內(nèi)環(huán)境。室內(nèi)利用高側(cè)窗采光。返回四、超靜定結(jié)構(gòu)和靜定結(jié)構(gòu)的比較四、超靜定結(jié)構(gòu)和靜定結(jié)構(gòu)的比較返回由于多余約束的存在，使超靜定結(jié)構(gòu)相對靜定結(jié)構(gòu)具有較強的承載能力。在靜定結(jié)構(gòu)中有一個約束破壞時，靜定結(jié)構(gòu)就成為幾何可變體系因為它沒有多余約束），結(jié)構(gòu)就喪失了承載能力圖 a）。超靜定結(jié)構(gòu)卻不同，當多余約束被破壞時，結(jié)構(gòu)仍為幾何不變體系圖b），因而還具有一定的承載能力，即使結(jié)構(gòu)被破壞也有一個時間過程。因而，對承載能力具有較強的防護能力。由此可見，超靜定結(jié)構(gòu)可提高結(jié)構(gòu)的安全性。返回值得

7、注意的是，溫度變化和支座沉陷對靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力沒有值得注意的是，溫度變化和支座沉陷對靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力沒有影響，但在超靜定結(jié)構(gòu)中，溫度變化、支座移動、制造誤差影響，但在超靜定結(jié)構(gòu)中，溫度變化、支座移動、制造誤差等因素都會引起變形，這些變化又受到多余約束的限制，這等因素都會引起變形，這些變化又受到多余約束的限制，這些限制在超靜定結(jié)構(gòu)中會引起內(nèi)力。這種內(nèi)力對結(jié)構(gòu)有時有些限制在超靜定結(jié)構(gòu)中會引起內(nèi)力。這種內(nèi)力對結(jié)構(gòu)有時有很大的影響，甚至導致結(jié)構(gòu)的破壞，因此必須對這一問題有很大的影響，甚至導致結(jié)構(gòu)的破壞，因此必須對這一問題有足夠的重視。足夠的重視。 一段鐵路軌道是由道釘或其他約束裝置固定在路基上的，對鋼軌有

8、一定的約束作用。如果鋼軌過長，則這些約束裝置將使鋼軌成為超靜定多跨梁。溫度變化引起鋼軌變形，這種變形受到約束限制，使鋼軌產(chǎn)生內(nèi)力。因而，鋼軌的長度不宜過長，并在每段接頭處必須留有一定的縫隙，以防止溫度變化產(chǎn)生變形引起內(nèi)力過大造成鋼軌的損壞。對于長軌鐵路、長距離管道等，必須采取技術(shù)措施解決這個問題，比如在管道上安裝伸縮器等。返回在建筑物中常設(shè)伸縮縫以減小溫度變化引起的內(nèi)力。這里需要注意的是如果在施工中不清除掉入伸縮縫內(nèi)的碎磚、石、混凝土等雜物，就失去了“縫的作用，巨大的溫度應(yīng)力仍將會導致建筑物破壞。超靜定結(jié)構(gòu)對支座移動或沉陷是十分敏感的。不大的支座移動可引起相當數(shù)值的內(nèi)力。如果地基承載能力不足、

9、建筑物基礎(chǔ)不均勻沉降等，都會引起超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的內(nèi)力，導致房屋開裂、傾斜，甚至會造成建筑物倒塌。因此保證地基有足夠的承載能力至關(guān)重要，對于地基土質(zhì)差異較大的部分，建筑物層數(shù)或荷載相差懸殊的部分，用“縫將建筑物從基礎(chǔ)至頂部全部分開，這種縫，稱為沉降縫。返回地基承載力不足、基礎(chǔ)不均勻沉降，導致房屋開裂、傾斜的情況很多，嚴重的會造成房屋倒塌。如 1173 年興建的意大利比薩斜塔，當建至24 m時發(fā)現(xiàn)傾斜，被迫停工。100年后續(xù)建至塔頂高約55 m）。至今塔身一側(cè)下沉了 1 m 以上，另一側(cè)下沉了約 3 m，傾斜 5.8。1932年曾于塔基灌注了 1 000 t 水泥，效果仍然不明顯。在以后的數(shù)十年里