桥梁结构力学65资料

物理桥梁建造的力学原理
物理桥梁建造的力学原理主要涉及三个方面：结构力学、静力学和动力学。

1. 结构力学：结构力学是研究物体在外力作用下的变形和破坏性质的学科。

在桥梁建造中，结构力学主要应用于设计桥梁的结构形式、尺寸和材料选择。

桥梁的主要负荷是桥梁自身重力和施加在桥梁上的交通荷载。

通过结构力学的分析和计算，可以确定桥梁的受力状况，保证桥梁的结构稳定和安全。

2. 静力学：静力学是研究平衡物体受力的学科。

在桥梁建造中，静力学主要应用于确定桥梁的受力平衡条件。

桥梁的受力平衡要求总的合力和合力矩均为零。

结合桥梁的结构形式和荷载情况，可以推导出桥梁各个部分的受力大小和方向。

静力学的应用可以帮助工程师确定桥梁的结构形式，选择合适的支座位置和设计桥墩、桥梁主梁等部件的尺寸。

3. 动力学：动力学是研究物体在运动时受力和运动规律的学科。

在桥梁建造中，动力学主要应用于研究桥梁结构在动态负荷作用下的响应。

动态负荷包括车辆行驶时的振动、空气风载和地震等外界激励。

通过动力学的分析和计算，可以确定桥梁结构的振动响应和应力状态，从而评估桥梁的工作性能和安全性。

综上所述，物理桥梁建造的力学原理涉及结构力学、静力学和动力学三个方面，通过这些原理的应用，可以确保桥梁的结构稳定、受力平衡和工作性能安全。

结构力学实用手册结构力学是研究物体在外力作用下的形变、应力和强度等问题的科学，是工程力学的重要分支之一、它的研究对象包括各种类型的结构体系，如桥梁、建筑物、机械设备等。

结构力学的应用广泛，涉及到工程设计、施工、监测、维修等各个环节。

在实际工程中，掌握结构力学的基本原理和方法非常重要，可以帮助工程师设计出更加安全、稳定和经济的结构。

本手册将介绍结构力学的基本概念、理论和应用技术，帮助读者理解和应用结构力学知识。

首先，将介绍结构力学的基本概念，包括力、力矩、受力分析等。

然后，将介绍结构的平衡条件和受力特点，包括静力平衡、平面受力和空间受力。

接着，将介绍结构的形变和应变，包括线弹性、平面弹性和空间弹性。

最后，将介绍结构的强度和刚度，包括材料的强度和结构的稳定性。

在介绍结构力学的基本理论之后，本手册还将介绍结构力学的应用技术和方法。

首先，将介绍结构的荷载分析和荷载组合，包括静力荷载、动力荷载和温度荷载等。

然后，将介绍结构的静力分析和动力分析，包括弹性静力分析和弹性动力分析等。

接着，将介绍结构的稳定性分析和破坏分析，包括屈曲分析和破坏分析等。

最后，将介绍结构的计算方法和优化设计，包括结构的有限元分析和参数优化设计等。

在介绍结构力学的基本理论和应用技术之后，本手册还将提供一些实用的例题和案例分析，帮助读者加深对结构力学知识的理解和应用。

这些例题和案例将涵盖桥梁、建筑物、机械设备等不同类型的结构体系，包括静力平衡、弹性变形和破坏失效等不同方面的问题。

通过这些例题和案例的分析，读者可以加深对结构力学的理解，提高解决实际工程问题的能力。

总之，结构力学实用手册是一本介绍结构力学基本概念、理论和应用技术的工程参考书。

通过学习本手册，读者可以理解和应用结构力学知识，提高工程设计、施工、监测、维修等各个环节的能力。

希望本手册能够对从事结构力学研究和工程实践的读者有所帮助。

桥梁设计中的结构力学与施工技术第一章：引言桥梁是连接河流、山脉、城市之间的主要交通结构之一。

它不仅要承受荷载，还要承担自身重量、风力、地震、温度变化等自然因素的影响。

好的桥梁设计和施工技术能够保证桥梁的持久耐用，为人们的出行提供保障。

第二章：结构力学在桥梁设计中的应用2.1 梁的受力分析梁是桥梁结构中最基本的单元之一，它的受力分析对于桥梁的设计和施工来说至关重要。

通常情况下，梁的受力分析可以通过弹性理论和材料力学来计算。

2.2 桥墩和桥面板的分析除了梁以外，桥墩和桥面板也是桥梁结构中不可或缺的一部分。

桥墩的受力分析可以通过弹性理论和材料力学来计算，而桥面板的分析则需要考虑到复杂的荷载分布和结构形态，可以通过有限元分析、板壳理论等方法来进行计算。

2.3 结构分析软件的应用随着计算机技术和有限元分析技术的发展，越来越多的桥梁设计单位开始采用结构分析软件来进行桥梁设计。

这些软件可以快速、准确地进行结构分析和设计优化，大大提高了桥梁设计的效率和质量。

第三章：施工技术在桥梁施工中的应用3.1 施工方案制定施工方案的制定是桥梁施工中最为重要的环节之一。

在进行施工前，需要根据设计方案和场地实际情况，综合考虑施工工艺、设备、材料等多种因素，制定一份详细的施工方案，并严格按照方案进行施工。

3.2 施工现场管理桥梁施工现场是一个复杂的生产系统，需要对现场进行统一高效的管理。

现场管理包括人员管理、安全管理、质量管理等多个方面，需要制定相应的流程和制度，保证现场工作的有序推进。

3.3 建造模拟与优化建造模拟可以帮助工程师在施工前对施工过程进行预测、优化，避免不必要的错误和浪费。

同时，建造模拟还可以用于施工现场的培训和指导，提高工人的技术水平和施工效率。

第四章：结构力学与施工技术的结合对桥梁设计的影响结构力学和施工技术是桥梁设计的两个重要方面，它们的结合对桥梁设计有着深刻的影响。

4.1 优化结构设计通过结构力学的分析，施工技术的实际操作，可以为工程师提供很多实用的信息，从而优化桥梁的结构设计，使得结构更加牢固，使用寿命更长。

【最新整理，下载后即可编辑】§13-4 连续梁的整体刚度矩阵即传统位移法：根据每个结点位移对附加约束上的约束力{F}的贡献大小进行叠加而计算所得。

一、单元集成法的力学模型和基本概念1.首先只考虑于是其中由前面的单元刚度矩阵所得，则进一步得到所以最终得到2.则这是最后总结如下的形式来作最终的计算§13-5 刚架的整体刚度矩阵思路要点：（1）设各单元已形成了整体坐标系下的单元刚度矩阵；与连续梁相比： (1)各单元考虑轴向变形；(2)每个刚结点有三个位移； (3)要采用整体坐标；(4)要处理非刚结点的特殊情况。

一、结点位移分量的统一编码——总码整体结构的结点位移向量为：相应地结点力向量为：规定：对于已知为零的结点位移分量，其总码均编为零。

其中每个单元的刚度为以下其中定位向量为：最终进行叠加求得整体刚度矩阵代入数字得定位向量：§13-6 等效结点荷载结构体系刚度方程：{F}= [K]{∆} (1)表示结点位移{∆}和结点力{F}之间的关系，反映了结构的刚度性质，而不涉及原结构上作用的实际荷载，并不是原结构的位移法基本方程。

一、位移法基本方程} ={0} (2)[K]{∆} +{FP用图来表达以上思想：二、 等效结点荷载的概念显然 {P }= –{F P }………解决了计算等效结点荷载的问题 等效原则是两种荷载在基本体系中产生相同的结点约束力 三、按单元集成法求整体结构的等效结点荷载{P } (1)局部坐标单元的等效结点荷载(2)整体坐标单元的等效结点荷载(3) 结构的等效结点荷载{P }{}[]{}P T P T=依次将每个单元等效结点荷载中的元素按照单元定位向量在结构的等效结点荷载中定位叠加。

§13-7 计算步骤和算例1 确定整体和局部坐标系、单元和结点位移编码2 形成刚度矩阵(1)形成局部坐标系下的单元刚度矩阵(2)形成整体坐标系下的单元刚度矩阵(3)“换码重排座”，形成整体结构的刚度矩阵3 形成等效结点荷载(1)形成局部坐标系下的单元固端力(2)形成整体坐标系下的单元等效结点荷载(3) “换码重排座”，形成整体结构的等效结点荷载4 解整体刚度方程，求结点位移5 求各单元的杆端内力(1)整体坐标系下的单元杆端位移(2)局部坐标系下的单元杆端位移(3)局部坐标系下的单元杆端内力§13-8 忽略轴向变形时矩形刚架的整体分析14 超静定结构总论§14-1 超静定结构解法的分类和比较超静定结构计算方法分类各种结构型式所选用的适宜解法说明：手算时，凡是多余约束多、结点位移少的结构用位移法；反之用力法。

结构力学知识点结构力学是研究结构在外力作用下的受力和变形规律的学科，它涉及到力学、材料科学、数学等多个领域的知识。

以下是结构力学的主要知识点总结：1. 基本概念- 外力：作用在结构上的力，包括重力、风力、地震力等。

- 内力：结构内部由于外力作用而产生的力，如拉力、压力、剪力等。

- 变形：结构在外力作用下形状或尺寸的变化。

- 刚度：结构抵抗变形的能力。

- 强度：结构在外力作用下不发生破坏的能力。

2. 基本假设- 材料均质连续：假设结构材料是均匀且连续分布的。

- 线弹性：材料的应力与应变关系遵循胡克定律，即在弹性范围内应力与应变成正比。

- 小变形：结构的变形量远小于原始尺寸，可以忽略变形对结构受力的影响。

3. 基本方法- 静力平衡：通过静力平衡方程求解结构的内力。

- 虚功原理：利用虚功原理求解结构的位移和应力。

- 能量方法：通过能量守恒原理分析结构的受力和变形。

- 有限元分析：利用数值方法将结构离散化，通过计算机求解结构的受力和变形。

4. 基本构件- 杆件：承受轴向力的构件，如梁、柱。

- 梁：承受弯矩和剪力的构件，通常承受垂直于轴线的载荷。

- 板：承受面内力的构件，如楼板、墙板。

- 壳：承受曲面内力的构件，如屋顶、管道。

5. 基本理论- 材料力学：研究材料在外力作用下的应力、应变和破坏规律。

- 弹性力学：研究材料在弹性范围内的应力、应变和变形规律。

- 塑性力学：研究材料在塑性变形范围内的应力、应变和变形规律。

- 断裂力学：研究材料在外力作用下的裂纹扩展和断裂规律。

6. 分析方法- 刚度法：通过建立结构的刚度矩阵求解结构的位移和内力。

- 柔度法：通过建立结构的柔度矩阵求解结构的位移和内力。

- 弯矩分配法：一种简化的梁结构分析方法，通过分配弯矩来求解结构的内力。

- 影响线法：通过绘制结构的弯矩、剪力等影响线来分析结构的受力。

7. 结构稳定性- 屈曲：结构在外力作用下失去稳定性，发生弯曲变形。

- 振动：结构在外力作用下发生的周期性运动。

桥的设计数学知识点总结桥的设计是工程建设领域中的重要环节，其中数学在桥梁设计中起着重要的作用。

本文将总结桥的设计过程中所涉及的数学知识点，包括结构力学、静力学、材料力学等方面。

一、结构力学结构力学是桥梁设计中最基础的数学知识之一，它用于分析和计算桥梁结构在各种荷载作用下的力学行为。

结构力学包括静力学和动力学两个方面。

1.1 静力学静力学是桥的设计中最常用的数学工具之一，它用于分析和计算桥梁结构在静止状态下的力学平衡。

在桥的设计过程中，需要根据桥墩、桥梁等结构的几何特征，利用静力学的原理求解出桥的荷载分布、内力和变形等参数。

1.2 动力学动力学是桥梁设计中的重要数学工具，用于研究桥梁结构在外力作用下的振动特性。

在桥梁设计中，需要考虑到交通车辆的振动、地震振动等因素对桥梁结构的影响，因此动力学的知识是必不可少的。

二、材料力学材料力学是桥梁设计中的另一个重要数学知识点，它用于分析和计算桥梁结构所用材料的强度和刚度等力学特性。

2.1 弹性力学弹性力学是材料力学中的重要分支，它研究物体在力的作用下产生的形变和应力的分布规律。

在桥梁设计中，需要根据桥梁结构所用材料的弹性特性，计算和优化桥梁结构的刚度和变形等参数。

2.2 破坏力学破坏力学是材料力学中的另一个重要分支，它研究物体在受到破坏力作用下的力学行为。

在桥梁设计中，需要考虑到桥梁结构所用材料的破坏特性，保证桥梁在设计荷载下的安全可靠。

三、其他数学知识除了结构力学和材料力学，桥梁设计还需要运用其他数学知识进行计算和优化。

3.1微积分微积分是桥梁设计中常用的数学工具之一，例如在计算桥梁结构的曲率、斜率等参数时，需要运用微积分的知识。

3.2矩阵代数矩阵代数在桥梁设计中也有广泛的应用，例如在计算桥梁结构的刚度矩阵、变形矩阵等方面，需要用到矩阵代数的方法。

3.3统计学统计学在桥梁设计中用于分析和处理实测数据，例如通过统计学的方法分析桥梁结构的荷载、变形等参数的随机性和可靠性。

第一章绪论§1.1 结构和结构的分类一、结构(structure)由建筑材料筑成，能承受、传递荷载而起骨架作用的构筑物称为工程结构。

如：梁柱结构、桥梁、涵洞、水坝、挡土墙等等。

二、结构的分类：按几何形状结构可分为：1、杆系结构(structure of bar system) ：构件的横截面尺寸<<长度尺寸；2、板壳结构(plate and shell structure) ：构件的厚度<<表面尺寸。

3、实体结构(massive structure) ：结构的长、宽、厚三个尺寸相仿。

三、杆系结构的分类：按连接方法，杆系结构可分为：§1.2 结构力学的研究对象、任务和方法一、各力学课程的比较：二、结构力学的任务：1、研究荷载等因素在结构中所产生的内力（强度计算）；2、计算荷载等因素所产生的变形（刚度计算）；3、分析结构的稳定性（稳定性计算）；4、探讨结构的组成规律及合理形式。

进行强度、稳定性计算的目的，在于保证结构满足安全和经济的要求。

计算刚度的目的，在于保证结构不至于发生过大的变形，以至于影响正常使用。

研究组成规律目的，在于保证结构各部分，不至于发生相对的刚体运动，而能承受荷载维持平衡。

探讨结构合理的形式，是为了有效地利用材料，使其性能得到充分发挥。

三、研究方法：在小变形、材料满足虎克定律的假设下综合考虑：1、静力平衡；2、几何连续；3、物理关系三方面的条件，建立各种计算方法。

§1.3 结构的计算简图(computing model of structure )一、选取结构的计算简图必要性、重要性：将实际结构作适当地简化，忽略次要因素，显示其基本的特点。

这种代替实际结构的简化图形，称为结构的计算简图。

合理地选取结构的计算简图是结构计算中的一项极其重要而又必须首先解决的问题。

二、选取结构的计算简图的原则：1、能反映结构的实际受力特点，使计算结果接近实际情况。

结构力学结构力学是力学的一个分支，研究物体的形状、结构、材料性质等因素对其力学性能的影响，是现代工程学的基础理论之一。

以下是关于结构力学的的详细介绍。

一、结构概述结构是指能够承受外部力学作用，保持稳定形态的一个整体。

从宏观的角度，结构可以分成水平结构、竖直结构、桥梁、隧道等各种形式。

从微观的角度，结构可以分为分子结构、晶体结构等形式。

结构力学主要研究物体的载荷、应变、应力等相关性质以及它们之间的关系。

二、结构的分类根据力学性质，结构可以分为刚性结构和柔性结构两类。

刚性结构是指在外力作用下，结构内部的形状和尺寸保持不变的结构，常常用于桥梁、机车车辆等领域。

柔性结构是指在外力作用下，结构发生形变的一类结构，常常用于帆船、气球、飞机等领域。

三、杆件理论在结构力学中，杆件指的是长度很长、截面形状相似且轴向载荷较大的组件。

杆件理论是对杆件受到应力和应变情况的数学描述。

根据杆件的形态、截面形状和载荷类型的不同，杆件可以分为柱、梁、挑杆、桁架等。

梁：在结构中，梁经常用于承载悬挂式的载荷且跨度较大，例如桥梁。

当梁受到竖直向的负载时，其顶部会产生压应力，而底部会产生拉应力。

当梁受到水平向的负载时，内部会产生剪切应力。

根据受力状态，可以将梁分成两种类型：悬臂梁和简支梁。

其中，悬臂梁是一端支持并在另一端悬挂的梁，而简支梁是在两端都有支持的梁。

柱：柱是一种通常用于承载垂直于其轴线方向的载荷的杆件。

当柱受到挤压的载荷时，表现出的应力是大于拉伸载荷下的应力值的。

同时，越高的柱子越容易扭曲。

挑杆：挑杆是一种长而且细的杆，在多数情况下负载情况将会变得更加复杂。

如果挑杆在一端弯曲，其另外一端也会发生弯曲。

挑杆是一种常见于建筑的构件，如电子塔及气象站。

桁架：桁架是由许多相对较小的杆组成的结构，被运用在建造高层建筑和桥梁上，作为大而高强的构件。

桁架必须要通过分析和设计各种应力↓和挠度的情况来设计，以确保其负荷能够得到承受。

桁架的紧缩元件为棱柱。

结构力学知识点总结精编版结构力学是研究物体受力和变形的科学，它是建筑、土木、机械等工程技术学科的基础。

下面对结构力学的一些重要知识点进行总结。

1.受力分析：-受力分类：受力可以分为内力和外力。

-受力要素：力的作用点、力的作用方向和力的大小。

-平衡条件：静力平衡条件包括力的平衡条件和力矩的平衡条件。

2.结构受力分析：-支座反力计算：利用受力平衡条件来计算支座的反力。

-梁的内力分析：梁的内力包括弯矩、剪力和轴力，可以通过剪力和弯矩图来表示。

3.弹性力学：-应变和应力：应变描述物体的变形程度，应力描述物体受力状态。

-应力-应变关系：弹性体的应力和应变满足线性关系，可以通过杨氏模量来描述。

4.梁的弯曲：-切应力和曲率：梁在弯曲时产生的切应力与曲率有关，切应力最大处位于梁的纵中性轴上。

-弯矩-曲率关系：梁的弯矩和曲率满足弯矩-曲率关系，可以通过弯矩-曲率图来表示。

5.梁的剪力和扭转：-剪力分布：在梁的截面上有剪力分布，剪力最大值出现在梁的支座处。

-扭矩和扭转角：梁在扭曲时产生扭矩和扭转角，扭转角与梁上的扭矩和截面性质有关。

-扭转应力：梁在扭转时产生扭转应力，可以通过扭转应力图表示。

6.梁的挠度和应变能：-挠度计算：挠度表示梁的变形程度，可以通过梁的载荷和横截面性质来计算。

-应变能：梁在弹性变形时会产生应变能，梁的应变能可以通过挠度来计算。

7.柱的压力和稳定性：-柱的稳定性：柱在受压时可能发生屈曲，屈曲的稳定性与柱的材料、截面性质和长度等有关。

-稳定系数：利用稳定系数可以判断柱的屈曲情况。

8.梁的基本方程和边界条件：-梁的基本方程：梁的基本方程是梁的弯曲方程和梁的剪力方程，可以用来描述梁的力学行为。

-边界条件：边界条件包括梁的支座反力和梁的位移条件，可以通过边界条件来解决梁的基本方程。

以上只是结构力学的一些重要知识点的简单总结，结构力学是一个广泛而复杂的学科，需要掌握更多的理论和方法才能解决实际的工程问题。