說明∶土木工程專業(yè)(本)學(xué)位考試

說明：土木工程專業(yè)（本）學(xué)位考試，建筑結(jié)構(gòu)、建筑管理方向申請學(xué)士學(xué)位的需要考核：土木工程力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、工程經(jīng)濟(jì)與管理三門。道路橋梁方向申請學(xué)士學(xué)位的需要考核：土木工程力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、工程經(jīng)濟(jì)與管理三門。本文為《土木工程力學(xué)》復(fù)習(xí)指導(dǎo)?！锻聊竟こ塘W(xué)》試題滿分為100分。試題類型為：選擇題（每小題10分，共30分）和計(jì)算題（每小題35分，共70分）。本復(fù)習(xí)指導(dǎo)以習(xí)題解析的形式進(jìn)行輔導(dǎo)。土木工程力學(xué)輔導(dǎo)一、力法1．掌握超靜定次數(shù)的確定方法。2．掌握基本結(jié)構(gòu)的建立。3．掌握力法原理和力法方程的建立。4．掌握用力法計(jì)算一次超靜定剛架。（一）超靜定次數(shù)的確定1.超靜定結(jié)構(gòu)從幾何組成分析的角度，結(jié)構(gòu)分為靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)。靜定結(jié)構(gòu)：幾何不變，無多余約束。超靜定結(jié)構(gòu)：幾何不變，有多余約束。2.超靜定次數(shù)的確定判斷方法：去掉多余約束使原結(jié)構(gòu)變成靜定結(jié)構(gòu)，多余約束的數(shù)目就是超靜定次數(shù)。去掉一根支座鏈桿或切斷一根鏈桿相當(dāng)于去掉一個(gè)約束。去掉一個(gè)鉸支座或聯(lián)結(jié)兩鋼片的單鉸相當(dāng)于去掉兩個(gè)約束。將固定端改成鉸支座或?qū)⑦B續(xù)桿件上的剛性聯(lián)結(jié)改成單鉸聯(lián)結(jié)相當(dāng)于去掉一個(gè)約束。去掉一個(gè)固定端或?qū)傂月?lián)結(jié)切斷相當(dāng)于去掉三個(gè)約束。注意：不要把原結(jié)構(gòu)拆成一個(gè)幾何可變體系；要把全部多余約束都去掉。多余約束的選取方案不唯一，但是多余約束的總數(shù)目是不變的。例題1．下圖所示結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)為（D）A1B2C3D4解：去掉支座處的一根豎向支桿，即相當(dāng)于去掉一個(gè)約束，再把閉合框切斷，相當(dāng)于去掉三個(gè)約束，所以原結(jié)構(gòu)有四個(gè)多余約束，超靜定次數(shù)為4。例題2．下圖所示結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)是（A）A28B4C24D16解：切斷水平方向的8個(gè)剛性聯(lián)結(jié)，相當(dāng)于去掉24個(gè)約束，同時(shí)去掉中間的4根水平鏈桿，所以超靜定次數(shù)為28。（二）力法力法是計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)最基本的方法。力法的基本體系是用力法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。同一超靜定結(jié)構(gòu)可選擇不同的力法基本體系。其選擇原則是幾何不變、計(jì)算簡便。幾何可變或瞬變體系不能選作基本體系。通常選靜定結(jié)構(gòu)作為基本體系。為了使計(jì)算簡便，選基本體系時(shí)，常保留結(jié)構(gòu)的固定支座和保持對稱性。例題3．用力法計(jì)算圖1a所示剛架，并作M圖。各桿EI相同且為常數(shù)。(a)超靜定剛架圖1(b)基本體系解(1)選取基本體系由幾何組成分析的知識易知，這是一個(gè)兩次超靜定結(jié)構(gòu)，可將B、D處的鏈桿支座去掉，用相應(yīng)的約束力代替，得到如圖1b所示的基本體系。(2)寫出力法方程(3)計(jì)算系數(shù)及自由項(xiàng)①畫出基本結(jié)構(gòu)在，如下圖2所示。、單獨(dú)作用下的彎矩圖、，在給定外荷載單獨(dú)作用下的彎矩圖(a)圖(b)圖(c)圖(d)圖圖2②利用靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算公式求系數(shù)和自由項(xiàng)(4)解力法方程，求出基本未知量將、、、、代入力法方程解方程組，得⑸作彎矩圖多余未知力求出后，可按疊加原理確定控制截面的彎矩值。由式：可求得(上側(cè)受拉)(上側(cè)受拉)(右側(cè)受拉)最后作出彎矩圖，如圖2(d)所示。例題4．用力法計(jì)算圖1a所示剛架，P=1，桿長AB=BC=，各桿EI相同且為常數(shù)。解(1)選取基本體系這是一個(gè)一次超靜定結(jié)構(gòu)，基本體系如圖1b所示。(2)寫出力法方程(3)計(jì)算系數(shù)及自由項(xiàng)①畫出基本結(jié)構(gòu)在單獨(dú)作用下的彎矩圖，在給定外荷載單獨(dú)作用下的彎矩圖。②利用靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算公式求系數(shù)和自由項(xiàng)(4)解力法方程，求出基本未知量將、代入力法方程解方程組，得⑸作彎矩圖多余未知力求出后，可按疊加原理確定控制截面的彎矩值。由式：二、位移法1．位移法主要用于超靜定結(jié)構(gòu)，但也可以用于靜定結(jié)構(gòu)。掌握位移法基本未知量──結(jié)點(diǎn)角位移和獨(dú)立結(jié)點(diǎn)線位移數(shù)目的確定方法。理解在選取基本未知量時(shí)滿足了結(jié)構(gòu)變形連續(xù)條件。掌握位移法基本體系的形成，它與原結(jié)構(gòu)的區(qū)別。2．理解位移法方程就是平衡方程的道理。對應(yīng)于結(jié)點(diǎn)角位移的是結(jié)點(diǎn)力矩平衡方程，對應(yīng)于結(jié)點(diǎn)線位移是截面力的平衡方程。3．熟練掌握用位移法計(jì)算在荷載作用下一個(gè)基本未知量的超靜定剛架。記住常用的形常數(shù)和載常數(shù)。其基本步驟為：(1)確定基本未知量，即定結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)角位移和獨(dú)立結(jié)點(diǎn)線位移；(2)確定基本體系，即在原結(jié)構(gòu)上有基本未知量處，施加相應(yīng)的抵抗轉(zhuǎn)動的約束或支桿等附加約束；(3)建立位移法方程，即根據(jù)基本體系在荷載和結(jié)點(diǎn)位移共同作用下在附加約束處的約束力為零的條件建立位移法方程；(4)計(jì)算位移法方程的系數(shù)和自由項(xiàng)；(作基本體系在單位結(jié)點(diǎn)位移單獨(dú)作用下的圖，由平衡條件計(jì)算方程的系數(shù)；作基本體系在荷載單獨(dú)作用下的(5)解方程，計(jì)算基本未知量；(6)作內(nèi)力圖。圖，由平衡條件計(jì)算方程的自由項(xiàng)。)例題5.用位移法計(jì)算圖1(a)所示剛架。各桿EI為常數(shù)。(a)原結(jié)構(gòu)圖1(b)半邊結(jié)