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结构力学(上):超静定结构次数确定

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常将多余联系的数目或多余力的数目称为超静定结构的超静定次数。超静定结构在几何组成上,可以看作是在静定结构的基础上增加若干多余联系而构成。图7-4用前述去掉多余联系的方式,可以确定任何超静定结构的超静定次数。图7-5如图7-6所示超静定结构属于内部超静定结构,因此,只能在结构内部去掉多余联系得到基本结构,如图7-6所示。

结构力学(上):超静定结构次数确定

超静定结构具有多余联系,因此具有多余力。通常将多余联系的数目或多余力的数目称为超静定结构的超静定次数。

超静定结构在几何组成上,可以看作是在静定结构的基础上增加若干多余联系而构成。因此,确定超静定次数最直接的方法就是在原结构上去掉多余联系,直至超静定结构变成静定结构,所去掉的多余联系的数目,就是原结构的超静定次数。

从超静定结构上去掉多余联系的方式有以下四种:

(1)去掉支座处的支杆或切断一根链杆,相当于去掉一个联系,如图7-4(a)(b)所示。

(2)撤去一个铰支座或撤去一个单铰,相当于去掉两个联系,如图7-4(c)(d)所示。

(3)切断一根梁式杆或去掉一个固定支座,相当于去掉三个联系,如图7-4(e)所示。

(4)将一个刚结点改为单铰连接或将一个固定支座改为固定铰支座,相当于去掉一个联系,如图7-4(f)所示。

图7-4

用前述去掉多余联系的方式,可以确定任何超静定结构的超静定次数。然而,对于同一个超静定结构,可用各种不同的方式去掉多余联系而得到不同的静定结构。但不论采用哪种方式,所去掉的多余联系的数目必然是相等的。

由于去掉多余联系方式的多样性,在力法计算中同一结构的基本结构可有各种不同的形式。但应注意,去掉多余联系后基本结构必须是几何不变的。为了保证基本结构的几何不变性,有时结构中的某些联系是不能去掉的。如图7-5(a)所示刚架,具有一个多余联系。若将横梁某处改为铰接,即相当于去掉一个联系,得到如图7-5(b)所示静定结构;当去掉X支座的水平链杆,则得到如图7-5(c)所示静定结构,它们都可作为基本结构。但是,若去掉支座的竖向链杆,即成瞬变体系,如图7-5(d)所示,这显然是不允许的,当然也就不能作为基本结构。(www.xing528.com)

图7-5

如图7-6(a)所示超静定结构属于内部超静定结构,因此,只能在结构内部去掉多余联系得到基本结构,如图7-6(b)所示。

图7-6

对于具有多个框格的结构,按框格的数目来确定超静定的次数较为方便。一个封闭的无铰框格,其超静定次数等于3,如图7-4(e)所示。故当一个结构有n个封闭无铰框格时,其超静定次数等于3n。如图7-7(a)所示结构的超静定次数为3×8=24。当结构的某些结点为铰接时,则一个单铰减少一个超静定次数。如图7-7(b)所示结构的超静定次数为3×8-5=19。

图7-7

超静定次数=多余联系的个数=把原结构变成静定结构时所需撤除联系的个数。而力法的基本结构即为去掉多余联系代以多余未知力后所得到的静定结构。

随堂练习

试确定图7-8所示结构的超静定次数。

图7-8

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