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。

结构力学大纲总的说来，学习结构力学必须注意以下三个问题:1、平面杆件体系的几何构成分析，只有具备了基本的几何构成分析能力，才会判断一个杆件系统是否结构，是静定结构还是超静定结构,哪些是多余约束。

几何构成分析是“搭”杆件，而结构计算是“拆"杆件，知道怎样“搭”结构才能正确、简便地“拆"结构，计算结构内力和变形。

2、在结构力学的学习中必须牢固建立“平衡”的思想,使“平衡”成为一种潜意识，结构整体是平衡的,任何一个结点、一个杆件、几个杆件的集合体都是平衡的，都可用截面法取出隔离体建立平衡方程.必须熟练地运用平面力系的平衡方程，平衡方程记住并不困难，重要的是熟练灵活地运用。

3、静定结构内力分析必须过关，并且比较熟练，静定结构的内力分析是最基本的技能。

整个结构力学一环扣一环，静定结构内力分析是静定结构位移计算的基础，而静定结构内力和位移计算又是力法的基础，力法又是位移法的基础，位移法又是力矩分配法的基础,固定荷载下结构计算又是移动荷载下结构计算的基础。

第一章绪论本章复习内容:结构、结构计算简图、铰结点、刚结点、滚轴支座、铰支座、定向支座、固定支座等基本概念。

1、首先必须深刻理解结构、结构计算简图的概念.结构力学中的概念，都可在理解的基础上用自己的语言表达，不必死记教材上的原话，所谓理解概念，就是弄清其目的、条件、实现目的的手段、适用场合等。

结构是建筑物中承载的骨架部分,本课程研究的是狭义的结构，即杆件结构.实际的结构是很复杂的,完全按照结构的实际情况进行力学分析是不可能的（可以断言，即使许多年后科学更发达，100%按照结构的实际情况进行力学分析仍然是不可能的!因为结构的复杂性是无穷尽的，科学的发展是无止境的），也是不必要的（次要因素的影响较小，抓住主要因素即可满足工程误差要求). 因此，对实际结构去掉不重要的细节,抓住其本质的特点，得到一个理想化的力学模型，用一个简化的图形来代替实际结构，就是结构计算简图。

在唐老师的带领下，我们学习了《桥梁结构力学》这门课程，体会颇深，在唐老师深入浅出、绘声绘色的讲解下，让我们深入学习了桥梁结构力学的研究内容和研究方法。

桥梁结构力学是一门技术基础课程，广泛的适用于土木工程的各个领域，特别是对于我们学习道路桥梁与渡河工程专业的学生，属于专业必备课程，对专业后续的无论是就业还是研究生学习研究都是必备的知识，桥梁结构力学将为我成为一名优秀的工程师打下了坚实的基础。

以下为本学期的知识梳理：第九章无剪力分配法力矩分配法适用连续梁和无侧移刚架，一般不能直接用于有侧移刚架。

但对有些特殊的有侧移刚架，可以用与力矩分配法类似的无剪力分配法进行计算。

⑴无剪力分配法的使用条件：结构中除了无侧移的杆外，其余的杆均为剪力静定杆。

无侧移杆：如果杆件两端线直，则该杆为两端无相对线位移的杆即无侧移杆。

如图1(a)中EC、CF、DB杆均为无侧移杆。

剪力静定杆：指的是剪力可由截面投影平衡求出来的杆。

如图1(a)中AB、BC杆均为剪力静定杆。

两端无相对线位移的杆转动刚度、传递系数和固端弯矩确定，前面已经讨论过，下面这种讨论剪力静定杆的转动刚度、传递系数和固端弯矩确定。

⑵剪力静定杆的固端弯矩计算先由截面投影平衡求出杆端剪力，然后将杆端剪力看作杆端荷载加在杆端，按该端滑动，另一端固定的单跨梁计算固端弯矩。

如图1(b )(c )所示。

⑶剪力静定杆的转动刚度：S=i ，传递系数：C=－1。

第十章 矩阵位移法1.结构坐标系一般采用右手坐标系，记为xoy 。

此时，结点位移和结点力均取与结构坐标系方向一致为正，其中结点的角位移和结点力矩按右手法则均取逆时针方向为正。

2.局部坐标系主要注意α角的定义，看如下图示即明白。

yxoijexyα3.桁架单元刚度方程000000000000eeexi i yi i xj j yj j EAEA F u l lF v EA EAF u l l F v ⎛⎫-⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪= ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪-⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎪⎝⎭桁架结构变换矩阵Tcos sin 00sin cos 0000cos sin 00sin cos T αααααααα⎛⎫⎪-⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭桁架在结构坐标系下的单元刚度矩阵α逆时针方向为正22222222ee c sc c sc sc s sc s EA k l c sc c sc sc s sc s ⎛⎫-- ⎪-- ⎪=⎪-- ⎪ ⎪--⎝⎭4.刚架单元刚度方程32322232322212612664621261266264eeeyi i i i yj j j j EIEI EI EI l l l l F v EI EI EI EI M l l l l EI EI EI EI F v l l l l M EI EI EI EI l l l l θθ⎛⎫- ⎪⎪⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪=⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪--- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪ ⎪-⎝⎭5.受轴向力作用的一般刚架单元刚度方程32322232322200001261260064620000001261260062640eexi i yi i i i xj j yj j EAEA ll EI EIEI EI F u l l l l F v EI EI EI EI M l l l l EA EA F u l l F v EIEI EI EI M l l l l EI EI EI EI l lll θ⎛⎫- ⎪⎪ ⎪⎛⎫-⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪⎪=⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪--- ⎪⎝⎭⎪ ⎪- ⎪⎝⎭ej j θ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭一般刚架单元刚度方程的坐标变换矩阵Tcos sin 0000sin cos 0000001000000cos sin 0000sin cos 0001T αααααααα⎛⎫⎪- ⎪ ⎪=⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪⎝⎭结构坐标系下的一般刚架单元刚度矩阵ekcos sin c s αα==正正负正 正正负正 负负正负 正正负正转角和弯矩在坐标转换时不会发生变化，即始终有,M M θθ==12412423523545645612412423523545645622ea a a a a a a a a a a a a a a a a a k a a a a a a a a a a a a a a a a a a --⎛⎫⎪-- ⎪⎪--=⎪---- ⎪⎪---- ⎪ ⎪--⎝⎭6.坐标转化公式单元杆端力单元结点位移单元刚度矩阵→整体局部→局部整体e e F TF =e eT ∆=∆e e Tk Tk T =e T e F T F =e T e T ∆=∆e T e k T k T=22143253222363126cos sin ,sin 126()cos sin ,cos 124sin cos ,EA EI EI a a l l lEA EI EIa a l l l EA EI EI a a l l l αααααααα=+=-=-==+=２ 。

第1篇一、实验目的1. 了解桥梁结构的基本类型及其物理原理；2. 掌握桥梁结构力学分析的基本方法；3. 通过实验，验证桥梁结构在受力情况下的力学性能；4. 提高对桥梁结构设计、施工和检测的认识。

二、实验内容1. 桥梁结构类型及物理原理分析；2. 桥梁结构力学分析；3. 桥梁结构受力性能实验。

三、实验原理1. 桥梁结构类型及物理原理分析桥梁结构主要包括以下几种类型：梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥。

每种桥梁结构都有其独特的物理原理。

（1）梁桥：梁桥主要由梁、柱、基础等组成。

其物理原理主要是利用梁的弯曲变形来承受荷载，并通过柱和基础将荷载传递到地基。

（2）拱桥：拱桥主要由拱圈、拱脚、基础等组成。

其物理原理主要是利用拱圈的推力将荷载传递到地基，从而减小地基压力。

（3）斜拉桥：斜拉桥主要由主梁、斜拉索、桥塔、基础等组成。

其物理原理主要是利用斜拉索的拉力将主梁吊起，并通过桥塔和基础将荷载传递到地基。

（4）悬索桥：悬索桥主要由主缆、吊杆、主梁、桥塔、基础等组成。

其物理原理主要是利用主缆的悬吊作用，通过吊杆将荷载传递到桥塔和地基。

2. 桥梁结构力学分析桥梁结构力学分析主要包括以下内容：（1）静力分析：研究桥梁结构在静力荷载作用下的内力和变形；（2）动力分析：研究桥梁结构在动力荷载作用下的振动响应；（3）稳定性分析：研究桥梁结构在荷载作用下的稳定性。

3. 桥梁结构受力性能实验桥梁结构受力性能实验主要包括以下内容：（1）梁桥受力性能实验：通过加载梁桥，观察其变形和破坏情况；（2）拱桥受力性能实验：通过加载拱桥，观察其变形和破坏情况；（3）斜拉桥受力性能实验：通过加载斜拉桥，观察其变形和破坏情况；（4）悬索桥受力性能实验：通过加载悬索桥，观察其变形和破坏情况。

四、实验步骤1. 梁桥受力性能实验（1）搭建实验模型：根据实验要求，搭建梁桥模型；（2）加载：在梁桥模型上施加不同等级的荷载；（3）测量：测量梁桥在加载过程中的变形和破坏情况；（4）分析：分析梁桥受力性能，得出结论。

结构力学主要知识点一、基本概念1、计算简图：在计算结构之前，往往需要对实际结构加以简化，表现其主要特点，略去其次要因素，用一个简化图形来代替实际结构。

通常包括以下几个方面：A 、杆件的简化：常以其轴线代表B 、支座和节点简化：①活动铰支座、固定铰支座、固定支座、滑动支座；②铰节点、刚节点、组合节点。

C 、体系简化：常简化为集中荷载及线分布荷载D 、体系简化：将空间结果简化为平面结构2、结构分类：A 、按几何特征划分：梁、拱、刚架、桁架、组合结构、悬索结构。

B 、按内力是否静定划分：①静定结构：在任意荷载作用下，结构的全部反力和内力都可以由静力平衡条件确定。

②超静定结构：只靠平衡条件还不能确定全部反力和内力，还必须考虑变形条件才能确定。

二、平面体系的机动分析1、体系种类A 、几何不变体系：几何形状和位置均能保持不变；通常根据结构有无多余联系，又划分为无多余联系的几何不变体系和有多余联系的几何不变体系。

B 、几何可变体系：在很小荷载作用下会发生机械运动，不能保持原有的几何形状和位置。

常具体划分为常变体系和瞬变体系。

2、自由度：体系运动时所具有的独立运动方程式数目或者说是确定体系位置所需的独立坐标数目。

3、联系：限制运动的装置成为联系（或约束）体系的自由度可因加入的联系而减少，能减少一个自由度的装置成为一个联系①一个链杆可以减少一个自由度，成为一个联系。

②一个单铰为两个联系。

4、计算自由度：)2(3r h m W +-=,m 为刚片数，h 为单铰束，r 为链杆数。

A 、W>0,表明缺少足够联系，结构为几何可变；B 、W=0，没有多余联系；C 、W<0,有多余联系，是否为几何不变仍不确定。

5、几何不变体系的基本组成规则：A 、三刚片规则：三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两铰联，组成的体系是几何不变的，而且没有多余联系。

B 、二元体规则：在一个刚片上增加一个二元体，仍未几何不变体系，而且没有多余联系。

桥梁结构设计原理
桥梁结构设计原理是指基于力学和结构力学原理，根据实际工程需求和工况条件，对桥梁进行设计和计算的过程。

桥梁的设计原理可以归纳为以下几个方面：
1. 承载原理：桥梁的设计首先要满足承载要求，即能够承受预设的荷载和力的作用，保证其安全可靠。

根据货车、汽车等交通工具的荷载情况，以及自身重量、气候影响等因素，进行结构强度计算和受力分析，确定合适的截面形状和材料使用。

2. 抗震原理：地震是桥梁安全性的重要考虑因素之一。

桥梁设计需要考虑地震荷载的作用，采取相应的抗震措施，如增加桥墩的数量和刚度、采用减震器等。

同时，进行地震力计算和结构动力分析，评估桥梁在地震时的稳定性。

3. 稳定原理：桥梁结构必须具备良好的稳定性，即能够保持形状和姿态的不变性。

桥梁设计需要考虑各种工况和荷载下的稳定性，根据结构物的几何特征和材料性能，进行稳定性试算和分析，确定合理的桥墩间距、桥梁截面参数等。

4. 材料原理：桥梁的材料选择对结构的安全性和经济性有着重要影响。

常见的桥梁材料包括混凝土、钢材、预应力钢筋等。

根据桥梁的跨度、荷载和设计要求，选择合适的材料，并进行材料强度计算和使用性能评估，确保材料的安全可靠性。

5. 施工原理：桥梁的施工过程也会对其结构性能产生影响。

在设计过程中，需要考虑到施工的可行性和效率，合理确定结构
构件的制作和安装方式，同时确保结构的完整性和稳定性。

在桥梁结构设计过程中，设计人员需要综合考虑以上原理，进行结构的合理设计和计算，保证桥梁的安全性、经济性和使用性能。

同时，还需要根据实际情况进行工况分析和结构检测，及时发现和解决可能存在的问题，保障桥梁的长期稳定运行。

造桥物理知识点总结在建设桥梁时，物理学的一些基本原理和知识是不可或缺的。

本文将从力学、热学和光学等角度总结造桥的物理知识点，并探讨这些知识对桥梁设计和建设的重要性。

1.力学知识点 1.1. 桥梁的结构力学：桥梁在承受车辆和行人的负荷时需要具备足够的强度和刚度。

结构力学的知识可以帮助我们确定各种结构元件的尺寸和形状，以满足设计要求。

1.2. 材料力学：桥梁使用的材料（如钢、混凝土等）的力学性质对桥梁的承载能力和耐久性有着重要影响。

了解不同材料的强度、刚度和疲劳特性，可以帮助我们选择合适的材料，并合理设计桥梁的结构。

1.3. 桥梁的静力学平衡：桥梁的承载能力与其结构的平衡状态密切相关。

静力学平衡的知识可以帮助我们确定各个结构元件的受力情况，以确保桥梁的稳定性和安全性。

2.热学知识点 2.1. 热膨胀：桥梁在受热后会发生膨胀，而在受冷后会发生收缩。

了解热膨胀的原理和特性，可以帮助我们在桥梁设计和施工过程中合理考虑温度变化对桥梁的影响，避免因温度变化导致的结构损坏或变形。

2.2.热传导：不同材料的热传导性能不同，了解热传导的基本原理可以帮助我们在桥梁设计中选择合适的隔热或导热材料，以降低温度传导对桥梁结构的影响。

3.光学知识点 3.1. 反射与折射：了解光的反射和折射原理，可以帮助我们设计桥梁的照明系统，以确保行人和车辆在夜间或恶劣天气条件下能够清晰看到桥梁的存在和形状。

3.2. 环境光的影响：了解环境光对桥梁视觉效果的影响，可以帮助我们选择合适的桥梁材料和颜色，以提高桥梁的可见性和美观度。

总结起来，造桥涉及的物理知识点非常广泛，包括力学、热学和光学等多个学科。

通过了解这些物理知识，我们可以更好地设计和建造结构稳定、安全可靠的桥梁。

结构力学桥梁结构分析结构力学桥梁结构分析桥梁结构分析桥梁结构分析文摘：桥梁设计有多种结构形式：石梁桥和混凝土梁桥只能跨越小河；如果用压缩拱圈代替曲梁，拱桥可以跨越河流和峡谷；如果使用钢桁架，可以建造重载铁路桥；如果采用斜拉桥和悬索桥，在主承结构中施加拉力，不仅轻巧美观，而且是跨江跨海特大跨度桥梁的首选形式。

关键词：梁式桥，拱式桥，悬索桥，桁架桥，斜拉桥著名桥梁专家潘继言说：“海洋是地球生命的摇篮；河流是人类文明的摇篮；桥梁是连接人类文明的纽带。

”这种纽带越来越华丽，越来越精致，越来越艺术！中华人民共和国成立来中国的桥梁工程事业飞速发展。

随着时代前进的步伐,人们对桥梁工程提出了更高的要求，对“适用、安全、经济、美观”的桥梁设计原则赋以更新的内容。

桥梁工程无论是现在还是以后都不会停步的，它的发展前景会更广阔。

通过半个学期的结构力学的学习，我对桥梁结构及他们的受力特点有了一定的认识。

理论联系实际，我通过对各种结构的对比分析，进一步加深了印象，对以后的学习奠定了基础。

1.梁式桥工程实例：洛阳桥又名万安桥，位于福建省泉州市东北郊洛阳河入口处。

这座桥是梁港一座举世闻名的巨型石桥。

是国家重点文物保护单位和国家重点文物保护单位。

梁桥主梁为主要承重构件，其受力特点为主梁弯曲。

梁桥上部结构在竖向荷载作用下，支点只产生竖向反力，支座反力大，跨中截面弯矩大。

因此，由于这一特点，梁桥的跨度是有限的。

简支梁桥的合理最大跨度约为20m，悬臂梁桥和连续梁桥的合适最大跨度约为60-70m。

钢筋混凝土梁桥可采用当地材料，工业化施工，耐久性好，适应性强，整体性好，美观；该类型桥梁在设计理论和施工技术上相对成熟。

然而，由于大多数用于制造梁桥的材料都是石头和混凝土，因此随着跨度的增加，自重也会显著增加。

因此，梁桥在中小跨径桥梁中得到了广泛的应用。

结构本身的自重大，约占全部设计荷载的30%至60%，且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。