土木工程力学基础ppt课件
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土木工程中的力学基本概念PPT课件

12. 3
结构的失效
第28页/共33页
1、作用效应、抵抗能力和基本功能
1)作用效应:房屋结构因承受着各种作用力而产生的拉伸、压 缩、弯曲和剪切变形。 2)抵抗能力:指由材料、截面及其连接方式所构成的抗拉能力、 抗压能力、抗弯能力、抗剪等能力,以及结构所能经受的变形、 位移或沉降量。
3)结构设计应遵循的原则
大 坝
三角形分布荷载
第18页/共33页
12.2
应力、应变和弹性
第19页/共33页
一、应力 作用于单位面积上的内力强度称之为应力:
p
A
第20页/共33页
拉力
压力
弯矩
剪力
第21页/共33页扭力源自二、应变 单位长度的变化量
L
L
第22页/共33页
三、弹性 当有力作用一物体时,物体有变形。当这个力移去
北京郊区某 5m高单层房 屋迎风面风载
0.22kn m2
第7页/共33页
同处一幢 18层高层 建筑
0.7kn m2
4.地震、震级、烈度、地震荷载 ▪ 地震:以地面发生不同强烈程度的振动为特征的一种 物理现象
震源 震中 震中距
第8页/共33页
▪ 震级:表示地 震的强度,用释 放出来的能量大 小衡量。
2.活载
可移动的 外加力
作用在工程结 构上的活载类 型主要有:
第2页/共33页
3.1 荷载
3.静载、动载、周期和风载
▪ 静载:荷载作用不变或作 用变化缓慢。 ▪ 动载:荷载作用急剧、 快速变化。如撞击力、落 重等。
注意:动载对房屋的作用效 应比它们作为静载的绝对值 要大。
第3页/共33页
第4页/共33页
▪ 周期和风载: 风载可分为动载、静载。
土木工程力学PPT课件

第15页/共52页
03第 3 节
平衡与平衡定理
第2章 力学基础知识
第16页/共52页
第 2 节 力矩与力偶
一、二力平衡与二力杆件
❖ 平衡:是指物体相对于地球处于静止或作等速直线运动状态。物体不是在任何力系作用下都能 处于平衡状态的,只有力系满足平衡条件时,物体才能处于平衡状态。 ❖二力平衡定理:使物体处于平衡状态两个力大小相等、方向相反,作用线共线。 ❖二力杆:工程上,将结构中只在两点受力而处于平衡状态的杆件称为二力杆件,简称二力杆。
中分离出来,用简图单独画出,这个简图中的物体称之为脱离体,亦称隔离体; ➢ 解除约束后,欲保持其原有的平衡状态,必须用相应的约束力来代替原有约束作用。将作用于脱离体上的
所有主动力和约束力,以力矢形式表示在脱离体上,称之为受力图。 ➢ 画受力图的步骤 (1) 明确研究对象,画出研究对象的脱离体图。 (2) 在脱离体上画出全部主动力。 (3) 在脱离体上画出全部约束力。 (4) 画出尺寸线,标上尺寸。
第 1 节 力的概念与力的基本性质
四、力的合成与分解
等效力系
如果某一力系对物体产生的效应,可以用另一个力系来代替,则这两个力系 互称为等效力系。
力的合成与分解
当一个力与另一个力系等效时,则该力称为这个力系的合力;而该力系中的 每一个力称为分力;反过来,把一个力分解成两个力,称为力的分解。
力的平行四边形法则
第6页/共52页
02第 2 节
力矩与力偶
第2章 力学基础知识
第7页/共52页
第 2 节 力矩与力偶
一、力对点之矩
❖力矩:
概念:用F与d的乘积,再冠以正负号来表示力使物体绕O点转动的效 应,并称为力F对O点之力矩,简称力矩,以符号MO(F)表示,即
03第 3 节
平衡与平衡定理
第2章 力学基础知识
第16页/共52页
第 2 节 力矩与力偶
一、二力平衡与二力杆件
❖ 平衡:是指物体相对于地球处于静止或作等速直线运动状态。物体不是在任何力系作用下都能 处于平衡状态的,只有力系满足平衡条件时,物体才能处于平衡状态。 ❖二力平衡定理:使物体处于平衡状态两个力大小相等、方向相反,作用线共线。 ❖二力杆:工程上,将结构中只在两点受力而处于平衡状态的杆件称为二力杆件,简称二力杆。
中分离出来,用简图单独画出,这个简图中的物体称之为脱离体,亦称隔离体; ➢ 解除约束后,欲保持其原有的平衡状态,必须用相应的约束力来代替原有约束作用。将作用于脱离体上的
所有主动力和约束力,以力矢形式表示在脱离体上,称之为受力图。 ➢ 画受力图的步骤 (1) 明确研究对象,画出研究对象的脱离体图。 (2) 在脱离体上画出全部主动力。 (3) 在脱离体上画出全部约束力。 (4) 画出尺寸线,标上尺寸。
第 1 节 力的概念与力的基本性质
四、力的合成与分解
等效力系
如果某一力系对物体产生的效应,可以用另一个力系来代替,则这两个力系 互称为等效力系。
力的合成与分解
当一个力与另一个力系等效时,则该力称为这个力系的合力;而该力系中的 每一个力称为分力;反过来,把一个力分解成两个力,称为力的分解。
力的平行四边形法则
第6页/共52页
02第 2 节
力矩与力偶
第2章 力学基础知识
第7页/共52页
第 2 节 力矩与力偶
一、力对点之矩
❖力矩:
概念:用F与d的乘积,再冠以正负号来表示力使物体绕O点转动的效 应,并称为力F对O点之力矩,简称力矩,以符号MO(F)表示,即
《土木工程力学基础(多学时)》课件二单元平面力系平衡

m
O
( Fn )
*四.力偶
1.力偶的概念 力偶——由大小相等、方向相反的两平行 力组成的力系。
*四.力偶
2.力偶矩 力与力偶臂的乘积 F· 加上 ± 号作为度量 d 力偶对物体转动效应的物理量,称为力偶矩。 以符号m(F,F′)或 m 表示,即: m(F,F′)= ±F· d 或 m = ±F· d 力偶矩的单位与力矩相同,为kNm或Nm。
F x 0 , G sin T 2 0
F y 0 , T1 G cos 0
T 2 G sin 100 sin 30 100
1 2
3
50 N
T 1 G cos 100 cos 30 100
86 . 6 N
六.工程中常见的平衡问题
隧道施工中,起吊物体时塔吊的平衡问题
六.工程中常见的平衡问题
公路施工中,压路机碾子越过障碍物
六.工程中常见的平衡问题
挡土墙的抗倾覆问题
自我检测二
判断题 1.若两个力在同一轴上的投影相等,则这两个力的大小必定相 等。 ( ) 2.若通过平衡方程解出的未知力为负值时: ( 1)表示约束反力的指向画反,应改正受力图; ( ) (2)表示该力的真实指向与受力图中该力的指向相反。 ( ) 3.平面一般力系有三个独立的平衡方程,可求解三个未知量。 ( ) 4.列平衡方程时,要建立坐标系求各分力的投影。为运算方便, 通常将坐标轴选在与未知力平行或垂直的方向上。 ( ) 5.只要两个力大小相等、方向相反,该两力就组成一力偶。 ( )
F
x
0 , N BA N BC cos ,N BC sin 60 G 0
N BC
G sin 60
土木工程结构力学教学PPT

应力与应变
01
02
03
04
应力
由于外力作用在物体内部产生 的单位面积上的作用力。
应变
物体在外力作用下发生的形变 。
弹性模量
材料在弹性范围内应力与应变 之比,反映了材料的刚度。
泊松比
材料横向应变与纵向应变之比 ,反映了材料的横向变形性质
。
材料在各种状态下的力学性能拉伸材料在轴向受到拉力时的 力学性能,包括抗拉强度 、屈服点和伸长率等。
土木工程结构力学教学
目
CONTENCT
录
• 引言 • 结构力学的基本概念 • 静力学基础 • 材料力学基础 • 结构分析方法 • 结构稳定性与振动 • 结构优化设计 • 结论与展望
01
引言
课程简介
土木工程结构力学是土木工程专业的一门核心课程,主要研究结 构在各种外力作用下的响应和行为。
该课程涉及静力学、动力学、弹性力学、塑性力学等方面的知识 ,为土木工程师在设计、施工和维护土木工程结构时提供必要的 理论基础。
结构优化设计的方法和步骤
结构优化设计的方法
常见的结构优化设计方法有数学规划法、遗传算法、模拟退火算 法等。这些方法通过建立数学模型,将结构设计问题转化为求解 数学模型的最优解问题。
结构优化设计的步骤
结构优化设计通常包括问题定义、建立数学模型、选择优化算法 、求解最优解、结果分析和验证等步骤。其中,问题定义是明确 设计目标和约束条件;建立数学模型是将问题抽象为数学表达式 ;选择优化算法是根据问题特点选择合适的求解方法;求解最优 解是通过算法计算得到最优设计方案;结果分析和验证是对最优 解进行评估和验证。
研究方法
通过理论分析、实验研究和数值 模拟等方法,研究结构的内力和 变形,以及结构的稳定性、承载 能力和抗震性能等。
《土木工程力学基础(多学时)》一单元力和受力图ppt课件

力的外效应——使物体的运动状态发生变化 力的内效应——使物体产生变形 力的三要素——力的大小、方向(方位与指向 )、
作用点
3
一.力的基本知识
力的图示——力是矢量。通常用一个带 箭头的线段表示力的三要素。
力的大小——线段的长度(按选定的比 例)表示
力的方向——线段的方位和箭头表示
力的作用点——带箭头线段的起点或终 点表示
TA
G
NB
21
例2.画出AB杆的受力图。杆重为G 。
NA G
TC
NB
22
例3.三角支架各杆自重不计。已知受力如图所示,试画出销 B、AB杆、BC杆的受力图。
NAB
A
N N B BA
BA B
NBC
NBC
P
B
C
NCB
23
例3. 简支梁自重不计。已知受力如图所示,试画出 AB梁的受力图。
24
受力图的画法及步骤
线分布荷载的大小用合力表示 合力的大小Q=ql 合力的作用点为分布长度的中点
7
二.静力学公理
1.二力平衡公理 刚体在两个力作用下保持平衡的必要和充
分条件是:此两力大小相等,方向相反, 作用在一条直线上。
8
二力平衡公理的应用
二力构件——对于只受两个力作用而处于平衡的 刚体。
二力构件不论其形状如何,所受两个力的作用 线必沿二力作用点的连线。
29
学习项目一
以小组为单位,选取某座斜拉桥为研究对象, 介绍该桥的结构组成并对斜拉桥的索塔和拉索进 行受力分析。填写学习任务单,完成一篇自拟题 目的报告。斜拉桥的简图和照片见图1-29,供参 考。要求:利用课余时间,2周内完成。
30
学习任务单一
作用点
3
一.力的基本知识
力的图示——力是矢量。通常用一个带 箭头的线段表示力的三要素。
力的大小——线段的长度(按选定的比 例)表示
力的方向——线段的方位和箭头表示
力的作用点——带箭头线段的起点或终 点表示
TA
G
NB
21
例2.画出AB杆的受力图。杆重为G 。
NA G
TC
NB
22
例3.三角支架各杆自重不计。已知受力如图所示,试画出销 B、AB杆、BC杆的受力图。
NAB
A
N N B BA
BA B
NBC
NBC
P
B
C
NCB
23
例3. 简支梁自重不计。已知受力如图所示,试画出 AB梁的受力图。
24
受力图的画法及步骤
线分布荷载的大小用合力表示 合力的大小Q=ql 合力的作用点为分布长度的中点
7
二.静力学公理
1.二力平衡公理 刚体在两个力作用下保持平衡的必要和充
分条件是:此两力大小相等,方向相反, 作用在一条直线上。
8
二力平衡公理的应用
二力构件——对于只受两个力作用而处于平衡的 刚体。
二力构件不论其形状如何,所受两个力的作用 线必沿二力作用点的连线。
29
学习项目一
以小组为单位,选取某座斜拉桥为研究对象, 介绍该桥的结构组成并对斜拉桥的索塔和拉索进 行受力分析。填写学习任务单,完成一篇自拟题 目的报告。斜拉桥的简图和照片见图1-29,供参 考。要求:利用课余时间,2周内完成。
30
学习任务单一
中职土木工程力学基础1.3课件

(3)固定端支座
限制物体的运动:既限 制构件沿任何方向的移 动,又限制构件的转动。 约束反力:作用于插入 处的水平约束反力和竖 向约束反力,还有一个 阻止转动的力偶。 输电 杆与 地基 的联 结也 是固 定端
钢筋混凝土柱,插入基础部分较深,而且四周又用混凝土 与基础浇筑在一起,也属于固定端支座
铰链
如将一个圆柱形光滑销钉插入两个物体的圆孔中,就构成了圆 柱铰链(图a),圆柱铰链简称为铰链。门窗用的合页就是圆 柱铰链的实例。这种约束不能限制物体绕销钉转动,但能限制 物体在垂直于销钉轴线的平面内沿任意方向的移动。圆柱铰链 的约束力也垂直于销钉轴线,用两个互相垂直的未知力 Fx、 Fy来表示。
在工程实际中,大型钢梁或一些钢架桥以及立交桥的伸缩缝 处的一端常采用可动铰支座(如下图所示 )。其作用是: 当因热胀冷缩而长度稍有变化时,可动铰支座相应地沿支承 面滑动,从而避免温度变化引起的不良后果在垂直于销钉轴线的平面内沿任 意方向的移动,而不限制构件绕销钉轴线的转动。 约束反力:两个互相垂直的未知力F x、F y来表示。
1.3 约束与约束反力
因为灯、梁和坐在椅子上的人的运动受到周围物体的限制 ,而不可能在空间某些方向运动。这种限制物体运动的物 体在力学中称为约束。绳索是灯的约束,墙或柱子是其所 支承的梁的约束,椅子是坐在它上面的人的约束。
一、约束与约束反力的概念
•约束:限制物体运动的物体(通常是两物体相互接触而产生 限制,同时约束也是相互的) •约束反力:约束对被约束物体运动的阻碍作用。其方向总是 与约束所能限制的运动方向相反,其作用效果是限制被约束 物体的运动 •主动力:与约束反对应,主动使物体运动或使物体有运动 趋势的力称为主动力。如重力、风压力、土压力等。主动力 在工程上称为荷载。一般情况下,物体总是同时受到主动力 和约束力的作用。主动力通常是已知的,而约束力则是未知 的。
《土力学与基础工程》课件

土的工程分类
01
02
巨粒土、粗粒土、细粒土
无粘性土、粘性土
03
饱和土、非饱和土
04
粉质粘土、粘质粉土等
土的渗透性与渗流
01
渗透系数的测 定与计算
02
渗透力与渗透 变形
地下水的运动 规律与水头差
03
04
渗流力与渗流 场的概念
02
土力学性质与工程应 用
土的压缩性与地基沉降
土的压缩性
土在压力作用下体积减小的性质。
浅基础设计原则
浅基础设计时需要考虑地质勘察报告、建筑物类型、荷载 大小等因素,并遵循相应的设计规范和标准。
浅基础类型
常见的浅基础类型包括平板基础、独立基础、条形基础等 。这些基础类型根据不同的地质条件和建筑物要求进行选 择和设计。
浅基础施工方法
浅基础的施工方法包括开挖、填筑、排水等措施,施工过 程中需要采取相应的安全措施,确保施工质量和安全。
软土地基处理、边坡稳定等。
水利工程
在水利工程建设中,土力学与基 础工程涉及水库大坝、堤防、水 电站等工程的设计和施工,如坝 基稳定性分析、库岸滑坡治理等
。
城市建筑
在高层建筑、地铁、地下空间开 发等城市建筑领域,土力学与基 础工程涉及深基坑开挖、桩基设 计等方面,对于保障建筑安全具
有重要意义。
THANK YOU
桩基设计
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
桩基设计概述
桩基是一种深基础类型 ,通过在地基中设置桩 基来承受建筑物荷载。 桩基具有较高的承载力 和稳定性,适用于地质 条件复杂或荷载较大的 建筑物。
桩基类型
根据不同的材料和施工 方法,桩基可分为预制 桩、灌注桩、扩基桩等 类型。不同类型的桩基 适用于不同的地质条件
土力学与基础工程第三章PPT课件

z
P z2
3
1
2[1(r/z)2]5/2
特点
1.应力呈轴对称分布
y
0.5 0.4 0.3
K
0.2 0.1
0
P
o αr
y
x
x
M’
R βz
M
z
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
r/z
39
z
P z2
23[1(r/1z)2]5/2
2.P作用线上,r=0, a=3/(2π),z=0, σz→∞,z→∞,σz=0
u whw
55
3.4 有效应力原理
有效应力:通过粒间接触面传递的应力称为有 效应力,只有有效应力才能使得土体产生压缩 (或固结)和强度。 把研究平面内所有粒间接触面上接触力的法向 分力之和除以所研究平面的总面积所得的平均 应力来定义有效应力
Ns
A
56
3.4 有效应力原理
57
太沙基有效应力原理
竖直偏心
倾斜偏心
矩 形
基 础 形 状条
形
P L
B
P’ B
P
x y
o
L
B
P’ B
P L
B
P’ B
29
矩形面积中心荷载
P
B
x
L
y
pP A
30
pm mianx P AW MP A16Be
P
P
矩形面积单向偏心荷载
P
B
B
B
e x
e Lx
Ke
Lx
L
y
y
3K y pmin0
p max
pmin0 p max
pmin0 p max
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力臂
力对物体的转动效果跟矩心到力的垂直因素: 1.力的大小; 2.力臂。
力和力臂的乘积越大,力对物体的转动作用就越大
力矩
力矩MO(F) :
1.定义:力F和力臂d的乘积叫做力对转动轴的力矩。
2.公式: MO(F) =± F d +
_
3.单位: N·m ,KN·m
2、请你说出均布荷载q对某一点的力矩的做题步骤
.
二、新知学习
2 1
3
请你阅读信件
7
4
5
6
.
致 我 们 的 勇 士 们:
很高兴你们不畏艰险,一路走来这里, 我们的宝藏不是金银财宝,而是你们一路 走来的各种经历,他将永远追随在你的身 边,给你无穷的能量,想不想知道它有多 大的能量呢?那么就完成下面的测验吧!
.
10
二、新知学习
请你画出力臂? 3 2 4
1
7 5
6
.
二、新知学习
一点、二线、三垂直、四标记
(1)当力F的大小等于零,或者
d1
力矩的性质
F1
力的作用线通过矩心(即力臂d=0) 时,力矩等于零。
O
d2
(2)当力沿作用线移动时,不会 改变力对某点的矩。
F2
.
二、新知学习 请你画出图中各力到轴心O点的力臂
P51
2-4(c)(d)(e) 2-5 (b)(d)
作业
.
24
三、整理收获
三个概念 矩心
力臂 力矩
两种荷载 集中荷载 分布荷载
一个公式 Mo(F) Fd
.
四、前后呼应
.
,MA(F3)=
。
MO(F) =± F d A●
做题步骤:
F2
1、判断转向,确定正负号
30cm
●
2、确定力臂
B
40cm C
F3
3、计算力矩
F1 .
二、新知学习
3
2
4
请你说出:荷载的分类?
5
1
7 6
.
二、新知学习
荷载的分类
集中荷载 分布荷载
.
二、新知学习
3 7
2
4
5
请你计算均布荷载的力矩
1
6
.
二、新知学习 均布荷载力矩的计算
F1
.
二、新知学习
2 1
3 请你计算出力矩
7
4
5
6
.
二、新知学习
2、直角尺可绕过A点垂直纸面的轴转动,直角尺AB
边的长度为30cm , BC边的长度为40cm ,
F1=F2=F3=10N ,F1⊥BC ,F2⊥AC ,F3沿着BC的方向
(如图 ),则F1,F2,F3对轴A的力矩MA(F1)=
,
MA(F2)=
做题步骤: 1、计算均布荷载的大小
2、确定集中力的位置
3、判断转向,确定正负号
4、确定力臂
5、计算力矩
.
MO(q) =- ql (l/2)
二、新知学习
请你计算均布荷载q对A点的力矩
.
二、新知学习
2 1
3 7
4
5
6
请你运用相关知识完成如下测试
.
二、新知学习
1、扳手分别受到F1、 F2、 F3 作用, F2⊥ F3如图所示。求 各力分别对螺帽中心点O 的力 矩。已知F1= F2 = F3 =100 N。
土木工程力学基础
.
一、导入新课
如果给我一个支点, 我将撬起整个地球。
.
一、导入新课
.
一、导入新课
.
一、导入新课
力矩
矩心
.
二、新知学习
2 1
3 4
7 5
6
.
二、新知学习
3 7
2
4
5
1
6
请你说出:力对物体的转动效果跟什么因素有关?
.
二、新知学习 实验2
O
A
B
.
8
二、新知学习 实验3
O
A
B