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超静定结构的概念-结构力学

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:工程中普遍存在着超静定结构,如图7-1所示的水闸结构。超静定结构的基本特征是有多余约束,且反力与内力不能单独由静力平衡条件求得唯一确定的解答。图7-2若要唯一地确定超静定结构的全部反力和内力,除静力平衡条件外,还要增加位移协调的补充条件,两者同时满足才能求解。超静定结构的形式有梁、刚架、拱、桁架、组合结构等。超静定结构最基本的计算方法有力法和位移法两种。

超静定结构的概念-结构力学

工程中普遍存在着超静定结构,如图7-1(a)所示的水闸结构。结构分析时按各部位相互之间的连接、传力方式、结构构造的不同,可分成单个结构形式的计算简图进行计算。如图7-1(b)所示的超静定刚架(为水闸中的启闭支架),图7-1(c)所示的连续梁(为启闭纵梁)等,这些结构的内力,只有用超静定结构分析方法才能求解。

图7-1

静定结构的反力和内力都可由静力平衡条件求得唯一确定解,而超静定结构的反力和内力是不能仅仅由静力平衡条件来求解的。更简单地说,超静定结构是指在任意荷载作用下,全部反力和内力不能单独由静力平衡条件完全确定的结构。如图7-2(a)所示的两跨连续梁,在任意荷载FP作用下,共有四个支座反力,而整体的平衡条件只有三个,即

无法得到四个反力的确定解。将图7-2(a)与图7-2(b)相比,它只多一个中间B支座的约束。由此可知,凡是几何不变而有多余约束的结构,一定是超静定结构。超静定结构的基本特征是有多余约束,且反力与内力不能单独由静力平衡条件求得唯一确定的解答。

图7-2(www.xing528.com)

若要唯一地确定超静定结构的全部反力和内力,除静力平衡条件外,还要增加位移协调的补充条件,两者同时满足才能求解。

超静定结构的形式有梁、刚架、拱、桁架、组合结构等。图7-3(a)为超静定梁,图7-3(b)为超静定刚架,图7-3(c)为超静定拱,图7-3(d)为超静定桁架,图7-3(e)和图7-3(f)为超静定组合结构,也称构架和铰接排架。

超静定结构最基本的计算方法有力法和位移法两种。力法是以结构的多余约束力为基本未知量,根据位移协调条件建立方程,然后进行求解的。位移法是以结构的某些结点位移(包括线位移与角位移)为基本未知量,根据平衡条件建立方程后进行求解的。

图7-3

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