中职土木工程力学基础1.3课件
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《土力学课件》课件
土的渗透性：土的渗透性是指水在土中的流动能力，是影响土的排 水性能和抗渗性能的重要因素
土的工程分类
岩石：坚硬、不易变形，常用于建 筑基础和道路工程
砂土：颗粒较大，易变形，常用于 填筑工程
黏土：颗粒较小，易变形，常用于 防渗工程
粉土：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
淤泥：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
剪切破坏：地基在荷载作用 下产生的剪切破坏
地基承载力计算方法
荷载效应： 计算地基 承受的荷 载效应
地基承载 力：计算 地基的承 载力
地基变形： 计算地基 的变形量
地基稳定 性：计算 地基的稳 定性
地基承载 力与变形 的关系： 分析地基 承载力与 变形之间 的关系
地基承载 力与变形 的计算方 法：介绍 地基承载 力与变形 的计算方 法
数值模拟目的：通过计算机模拟，预测土的变形、强度等特性，为工程设计提供依据
实验操作流程与注意事项
实验准备：确保 实验器材齐全， 包括土样、仪器、 工具等
实验步骤：按照 实验指导书进行， 包括土样制备、 测试、数据处理 等
注意事项：确保 实验环境安全， 遵守实验室规定， 注意操作规范， 避免实验误差
端承桩：适用 于坚硬、密实 的土层，如岩
石、砂土等
摩擦桩：适用 于软土层，如 淤泥、黏土等
端承摩擦桩： 适用于坚硬、 密实的土层和 软土层交界处
复合桩：适用 于多种土层， 如岩石、砂土、 淤泥、黏土等
桩基设计需要 考虑的因素： 土层性质、桩 基类型、桩基 长度、桩基直
径等
桩基设计原则与步骤
确定桩基类型：根据工程地质条件、建筑物荷载、场地条 件等因素选择合适的桩基类型。
实验结果分析： 根据实验数据， 分析土力学特性， 得出结论，撰写 实验报告
土的工程分类
岩石：坚硬、不易变形，常用于建 筑基础和道路工程
砂土：颗粒较大，易变形，常用于 填筑工程
黏土：颗粒较小，易变形，常用于 防渗工程
粉土：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
淤泥：颗粒极小，易变形，常用于 地基处理和防渗工程
剪切破坏：地基在荷载作用 下产生的剪切破坏
地基承载力计算方法
荷载效应： 计算地基 承受的荷 载效应
地基承载 力：计算 地基的承 载力
地基变形： 计算地基 的变形量
地基稳定 性：计算 地基的稳 定性
地基承载 力与变形 的关系： 分析地基 承载力与 变形之间 的关系
地基承载 力与变形 的计算方 法：介绍 地基承载 力与变形 的计算方 法
数值模拟目的：通过计算机模拟，预测土的变形、强度等特性，为工程设计提供依据
实验操作流程与注意事项
实验准备：确保 实验器材齐全， 包括土样、仪器、 工具等
实验步骤：按照 实验指导书进行， 包括土样制备、 测试、数据处理 等
注意事项：确保 实验环境安全， 遵守实验室规定， 注意操作规范， 避免实验误差
端承桩：适用 于坚硬、密实 的土层，如岩
石、砂土等
摩擦桩：适用 于软土层，如 淤泥、黏土等
端承摩擦桩： 适用于坚硬、 密实的土层和 软土层交界处
复合桩：适用 于多种土层， 如岩石、砂土、 淤泥、黏土等
桩基设计需要 考虑的因素： 土层性质、桩 基类型、桩基 长度、桩基直
径等
桩基设计原则与步骤
确定桩基类型：根据工程地质条件、建筑物荷载、场地条 件等因素选择合适的桩基类型。
实验结果分析： 根据实验数据， 分析土力学特性， 得出结论，撰写 实验报告
《土力学与地基基础》课件
《土力学与地基基础》 PPT课件
土力学与地基基础是土木工程中的重要学科，它涉及了如何评估土壤的力学 性质和如何建造稳固的基础设施。
定义
土力学是研究土壤的力学性质及其相互作用的学科，而地基基础则是指土壤上承受建筑物荷载的基础结构。
重要性
土力学与地基基础对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。它们的正确设计 和施工能够有效地减少土地沉陷和结构损坏的风险。
土的力学性质
土壤具有复杂的力学性质，包括承载力、剪切强度、压缩性等。了解土壤的 这些性质可以帮助我们更好地设计基础工程。
地基基础的分类
地基基础可以分为浅基与深基，浅基包括基础板、隔离墩和地下连续墙等。 深基则包括桩基、墙基和地下连续墙等。
地基基础施工步骤
1
勘察
进行土壤勘察，了解地下土层的性质、厚度和承载能力。
总结与要点
土力学
了解土壤的性质与行为，对基础设计和施工至关重要。
地基基础
为建筑物提供稳固的基础支撑，确பைடு நூலகம்安全和稳定性。
工程实例
学习实际案例，加深对土力学与地基基础的理解与应用。
2
设计
根据勘察结果进行基础设计，选择适当的基础类型和尺寸。
3
施工
进行基础施工，包括挖掘基坑、浇筑混凝土等工序。
土力学与地基工程实例
土力学实验室
利用土力学实验室测试土壤的力 学性质，以支持工程设计和施工 决策。
深基施工
进行复杂工程的基础施工，如高 层建筑和桥梁，确保结构的稳定 性和安全性。
挡土墙
设计和建造挡土墙以支撑土堆或 防止土壤的侵蚀，保护下方区域 免受土壤压力的影响。
土力学与地基基础是土木工程中的重要学科，它涉及了如何评估土壤的力学 性质和如何建造稳固的基础设施。
定义
土力学是研究土壤的力学性质及其相互作用的学科，而地基基础则是指土壤上承受建筑物荷载的基础结构。
重要性
土力学与地基基础对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。它们的正确设计 和施工能够有效地减少土地沉陷和结构损坏的风险。
土的力学性质
土壤具有复杂的力学性质，包括承载力、剪切强度、压缩性等。了解土壤的 这些性质可以帮助我们更好地设计基础工程。
地基基础的分类
地基基础可以分为浅基与深基，浅基包括基础板、隔离墩和地下连续墙等。 深基则包括桩基、墙基和地下连续墙等。
地基基础施工步骤
1
勘察
进行土壤勘察，了解地下土层的性质、厚度和承载能力。
总结与要点
土力学
了解土壤的性质与行为，对基础设计和施工至关重要。
地基基础
为建筑物提供稳固的基础支撑，确பைடு நூலகம்安全和稳定性。
工程实例
学习实际案例，加深对土力学与地基基础的理解与应用。
2
设计
根据勘察结果进行基础设计，选择适当的基础类型和尺寸。
3
施工
进行基础施工，包括挖掘基坑、浇筑混凝土等工序。
土力学与地基工程实例
土力学实验室
利用土力学实验室测试土壤的力 学性质，以支持工程设计和施工 决策。
深基施工
进行复杂工程的基础施工，如高 层建筑和桥梁，确保结构的稳定 性和安全性。
挡土墙
设计和建造挡土墙以支撑土堆或 防止土壤的侵蚀，保护下方区域 免受土壤压力的影响。
土木工程力学基础少学时教学课件汇总整本书电子教案全套教学教程完整版电子教案
解：(1)起重机受力如图所示，在起重机不翻倒的情况下，这些力组成的力系应满足平面力系的平衡条件。
满载时，在起重机即将绕B点翻倒的临界情况下，有FA=0。由此可求出平衡重W3的最小值。
空载时，载荷W2=0。在起重机即将绕A点翻倒的临界情况，有FB=0。由此可求出平衡重W3的最大值。
实际工作时，起重机不允许处于临界平衡状态，因此，起重机不致翻到的平衡重取值范围为
三、约束与约束反力
6）可动铰支座——在固定铰支座的底座与固定物体之间安装若干辊轴使其可作适当移动而不能离开支承面构成的支座。 约束反力垂直于支承面且通过铰链中心，但指向不定。
RA
三、约束与约束反力
7）固定端约束——既限制构件任何相对的移动，又限制构件任何相对的转动的约束。 固定端约束反力：一个方向待定的约束反力和一个转向待定的约束反力偶。
三、约束与约束反力
三、约束与约束反力
4）链杆约束 两端用铰链与其他物体相连且中间不受力(自重忽略不计)的直杆称为链杆,链杆的约束反力沿着链杆的轴线方向指向不定。
5）固定铰支座——用光滑圆柱铰链把结构或构件与基础或支承物相连接而形成的支座。 约束反力通过铰链中心方向不定常用两个相互垂直的分力表示。
一、力的概念
1、力与刚体的概念
力是物体之间的相互机械作用。 这种作用使物体的运动状态发生变化（运动效应）或者使物体的形状发生改变（变形效应） 外效应：使物体的运动状态发生改变； 内效应：使物体的形状发生改变 力是矢量 力的三要素：力的大小、方向、作用线 力的单位：牛[顿]（N）或千牛（kN） 分布力和集中力
即，合力在任一轴上的投影，等于它的各分力在同一轴上投影的代数和，称为合力投影定理
例题：如图所示，刚架上作用力P，试计算A、B两处约束力。
满载时，在起重机即将绕B点翻倒的临界情况下，有FA=0。由此可求出平衡重W3的最小值。
空载时，载荷W2=0。在起重机即将绕A点翻倒的临界情况，有FB=0。由此可求出平衡重W3的最大值。
实际工作时，起重机不允许处于临界平衡状态，因此，起重机不致翻到的平衡重取值范围为
三、约束与约束反力
6）可动铰支座——在固定铰支座的底座与固定物体之间安装若干辊轴使其可作适当移动而不能离开支承面构成的支座。 约束反力垂直于支承面且通过铰链中心，但指向不定。
RA
三、约束与约束反力
7）固定端约束——既限制构件任何相对的移动，又限制构件任何相对的转动的约束。 固定端约束反力：一个方向待定的约束反力和一个转向待定的约束反力偶。
三、约束与约束反力
三、约束与约束反力
4）链杆约束 两端用铰链与其他物体相连且中间不受力(自重忽略不计)的直杆称为链杆,链杆的约束反力沿着链杆的轴线方向指向不定。
5）固定铰支座——用光滑圆柱铰链把结构或构件与基础或支承物相连接而形成的支座。 约束反力通过铰链中心方向不定常用两个相互垂直的分力表示。
一、力的概念
1、力与刚体的概念
力是物体之间的相互机械作用。 这种作用使物体的运动状态发生变化（运动效应）或者使物体的形状发生改变（变形效应） 外效应：使物体的运动状态发生改变； 内效应：使物体的形状发生改变 力是矢量 力的三要素：力的大小、方向、作用线 力的单位：牛[顿]（N）或千牛（kN） 分布力和集中力
即，合力在任一轴上的投影，等于它的各分力在同一轴上投影的代数和，称为合力投影定理
例题：如图所示，刚架上作用力P，试计算A、B两处约束力。
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PPT学习教案
Ax
F
' Cx
10kN()
F
y
0,
F
Ay
F
NB
F1
F
' Cy
0
F
Ay
F
NB
F1
F
' Cy
1
7.9
9
10
8.66
0.6 7kN ()
第11页/共22页
求解物体系统平衡问题的要领如下： （1） “拆”：将物体系统从相互联系的地方拆开，在拆开的地方用 相应的约束力代替约束对物体的作用。这样，就把物体系统分解为若 干个单个物体，单个物体受力简单，便于分析。 （2）“ 比”：比较系统的独立平衡方程个数和未知量个数，若彼此 相等，则可根据平衡方程求解出全部未知量。一般来说，由n 个物体 组成的系统，可以建立3n 个独立的平衡方程。 （3） “取”：根据已知条件和所求的未知量，选取研究对象。通常 可先由整体系统的平衡，求出某些待求的未知量，然后再根据需要适 当选取系统中的某些部分为研究对象，求出其余的未知量。 （4） 在各单个物体的受力图上，物体间相互作用的力一定要符合作 用与反作用关系。物体拆开处的作用与反作用关系，是顺次继续求解 未知力的“桥”。在一个物体上，可能某拆开处的相互作用力是未知 的，但求解之后，对与它在该处联系的另一物体就成为已知的了。可 见，作用与反作用关系在这里起“桥”的作用。 （5） 注意选择平衡方程的适当形式和选取适当的坐标轴及矩心，尽 可能做到在一个平衡方程中只含有一个未知量，并尽可能使计算简化 。
第13页/共22页
小结
返 回
一、 平面汇交力系的平衡
平面汇交力系平衡的条件是合力FR 为零。 平面汇交力系中各分力在两个坐标轴上的投影的代数和都等 于
中职土木工程力学基础
对结构的几何组成进行分析，以判定体系是几何 不变体系还是几何可变体系，称为几何组成分析。
二、铰接三角形规则及其表达方式 在体系的几何分析中，将几何不变的部分称为刚
片。一根柱可视为一个刚片；一个几何不变体系可视 为一个刚片；整个地球也可视为一个刚片。
1.铰接三角形规则
实践证明，铰接三角形是几何不变体系。如果将图a所示铰接三 角形ABC中的铰A拆开：杆AB可绕点B转动，杆AB上点A的轨迹 是弧线①；杆AC可绕点C转动，杆AC上点A的轨迹是弧线②。 这两个弧线只有一个交点，所以点A的位置是唯一的，三角形 ABC的位置是不可改变的。这个几何不变体系的基本规则称为 铰接三角形规则。 如果在铰接三角形中再增加一根链杆 AD（图 b），体系 ABCD 仍然是几何不变的，从维持体系几何不变的角度看，
结论：体系是几何不变的，且有一个多余约束
解：设基础为刚片I，刚片ABC与刚片I用铰A和不通过铰A的链杆B相连，符合两 刚片规则，是几何不变体系；将刚片 ABC和刚片 I 看成为一扩大的刚片再与刚片 CDE 用铰 C 和不通过铰 C 的链杆 D 相连，又组成一扩大的几何不变体系，该 扩大了的刚片与刚片 FGH 用 EF、G、H 三根链杆相连且三链杆不全平行也不汇 交于一点，故满足二刚片规则。因此，整个体系是几何不变体系且无多余约束。
记住：建筑结构必须是几何不变体系。
在某一瞬间可以发生微小位移的体系称为瞬变体系，如图 所示。虽然瞬变 体系经微小位移位后不再运动，但是有时瞬变体系在受力时会对杆件产生 巨大的内力，使构件发生破坏，因此瞬变体系不能作为建筑结构使用。
[做一做] 用长约30cm且两端有孔的竹片若干根、钉子若干，把它们组成图所示的体系，试 比较在力的作用下其几何组成情况。 显然，建筑结构必须是几何不变体系。
中职土木工程力学基础1.1
1.力的概念 力是物体间的相互作用，这种作用引起物体的运动状态发
生变化或使物体产生变形。 在理解力的概念时要注意以下问题：
第一 物体的运动状态发生变化，是指物体速度大小或运 动方向的改变；物体的变形是指物体的形态或大小发生变化。
第二 力是物体与物体之间的相互作用。因此力不可能脱 离实际物体而单独存在。任何一个力都是一个物体对另一个物 体的作用。任何力都是成对出现的。有受力体必定有施力体。
在细体字母上加一箭头来表示力矢量，如 F 、F 的作 用效果也大，力小则作用效果也小。在国际单位制中，力的单 位是牛顿（N）千牛顿（KN）。
力的方向通常包含方位和指向两个涵义。例如，重力的方向 是“铅垂向下”，水平推力的方向是“水平向前”。
力的作用点就是力对物体作用的位置。
第三 两物体间的相互作用可以是直接接触。也不可以不 直接接触。
2.力的三要素 力对物体的作用效果取决于：力的大小；力的方向；力的
作用点。
力是一个既有大小又有方向的量，因此力是矢量。我们可用
一个带箭头的线段来表示力，如下图所示，按一定比例尺画
出的线段的长度表示力的大小，线段的方位和箭头的指向表 示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点F。代表力矢 量的符号用粗体字母表示，如 F、FN；有时为了方便，也可
在力的三个要素中，有任何一个要素改变时，都会对物 体产生不同的效果。 如下图所示。
3.平衡的概念： 物体的平衡状态，是指物体相对于地球保持静止或作匀速
直线运动的状态。 同时作用在一个物体上的一群力称为力系。使物体处于平
衡状态的力系称为平衡力系。
生变化或使物体产生变形。 在理解力的概念时要注意以下问题：
第一 物体的运动状态发生变化，是指物体速度大小或运 动方向的改变；物体的变形是指物体的形态或大小发生变化。
第二 力是物体与物体之间的相互作用。因此力不可能脱 离实际物体而单独存在。任何一个力都是一个物体对另一个物 体的作用。任何力都是成对出现的。有受力体必定有施力体。
在细体字母上加一箭头来表示力矢量，如 F 、F 的作 用效果也大，力小则作用效果也小。在国际单位制中，力的单 位是牛顿（N）千牛顿（KN）。
力的方向通常包含方位和指向两个涵义。例如，重力的方向 是“铅垂向下”，水平推力的方向是“水平向前”。
力的作用点就是力对物体作用的位置。
第三 两物体间的相互作用可以是直接接触。也不可以不 直接接触。
2.力的三要素 力对物体的作用效果取决于：力的大小；力的方向；力的
作用点。
力是一个既有大小又有方向的量，因此力是矢量。我们可用
一个带箭头的线段来表示力，如下图所示，按一定比例尺画
出的线段的长度表示力的大小，线段的方位和箭头的指向表 示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点F。代表力矢 量的符号用粗体字母表示，如 F、FN；有时为了方便，也可
在力的三个要素中，有任何一个要素改变时，都会对物 体产生不同的效果。 如下图所示。
3.平衡的概念： 物体的平衡状态，是指物体相对于地球保持静止或作匀速
直线运动的状态。 同时作用在一个物体上的一群力称为力系。使物体处于平
衡状态的力系称为平衡力系。
土力学地基基础课件第三章渗流固结理论
渗流固结理论的重要性
渗流固结理论在土木工程、水利工程 、地质工程等领域具有广泛的应用价 值。
它对于理解土体的力学行为、预测土 体的变形和稳定性、优化工程设计和 施工具有重要意义。
渗流固结理论的应用领域
01
02
03
水利工程
水库、堤防、水电站等水 利设施的设计和安全评估。
土木工程
高层建筑、高速公路、桥 梁等基础设施的建设和安 全评估。
渗透试验
通过测量土体的渗透系数、 渗透速度等参数，研究土 体的渗透特性。
现场试验方法
现场观测
通过在土体中埋设传感器和监测 仪器，实时监测土体的渗流和固
结过程。
触探试验
通过触探设备对土体进行触探，测 量土体的物理性质和强度特性。
旁压试验
通过旁压设备对土体施加压力，测 量土体的变形和强度特性。
数值模拟方法
三维固结理论通过求解偏微分方程组， 得到土体在固结过程中任意时刻的孔隙
水压力分布、土层沉降和位移场。
04
渗流固结理论的实验研究
室内试验方法
室内模型试验
通过模拟实际土体中的渗 流和固结过程，研究土体 的变形和强度特性。
土工离心机试验
利用离心加速度模拟土体 应力状态，研究土体在复 杂应力状态下的渗流和固 结行为。
06
结论
渗流固结理论的发展趋势
数值模拟与实验研究的结 合
随着计算机技术的进步，数值 模拟方法在渗流固结理论的研 究中越来越受到重视。通过与 实验研究相结合，可以更准确 地模拟复杂条件下的土体渗流 和固结过程。
多场耦合分析
考虑土体的应力、应变、渗流 和温度等多场耦合效应，对土 体的复杂行为进行更全面的分 析。
渗流固结理论可以用于分析地 下水的流动规律和土体的渗透 性能，为地下水控制提供理论 支持。
《土木工程力学基础(多学时)》课件1
一.课程介绍
职业 技能 目标 简单结构受力分析能力 力系平衡条件的运用能力 柱的内力、 梁、柱的内力、强度计算能力 细长压杆稳定性分析能力 工程实际问题的分析判断能力
——就业能力 就业能力
课程目标 学习能力 工作能力 数字逻辑应用能力 合作协调能力 信息技术能力 语言文字能力 创新能力 安全环保质量意识
有综合职业能力，从事工业与民用建筑的施工操作和基 有综合职业能力，从事工业与民用建筑的施工操作和基 层技术管理的高素质劳动者和中初级专门人才。 层技术管理的高素质劳动者和中初级专门人才。 操作岗位：材料试验工、木工、砖瓦工、抹灰工、 操作岗位：材料试验工、木工、砖瓦工、抹灰工、钢筋 混凝土工、油漆工、防水工、测量放线工、 工、混凝土工、油漆工、防水工、测量放线工、架子工 基层管理岗位：施工员、预算员、质量员、安全员、 基层管理岗位：施工员、预算员、质量员、安全员、材 料员
2．土木工程力学的研究对象
杆件——长度方向的尺寸远大于横截面的 长度方向的尺寸远大于横截面的 杆件 宽度和厚度尺寸（ 倍以上）的构件。 宽度和厚度尺寸（5倍以上）的构件。 薄壳结构——厚度远远小于另外两个方向的尺寸 薄壳结构 厚度远远小于另外两个方向的尺寸 的构件。 的构件。 实体结构——三个方向的尺寸基本相仿的构件。 实体结构 三个方向的尺寸基本相仿的构件。 三个方向的尺寸基本相仿的构件
平面杆系结构的类型有： 平面杆系结构的类型有： 刚架、桁架、 梁、拱、刚架、桁架、组合结构
拱
外伸梁
桁架
3.土木工程力学的力学模型 3.土木工程力学的力学模型
1.刚体 是在任何外力作用下， 1.刚体——是在任何外力作用下，其大小、形状保持不变 刚体 是在任何外力作用下 其大小、 的物体。 的物体。 2.变形固体 按照连续、 2.变形固体 ——按照连续、均匀、各向同性假设而理想化 按照连续 均匀、 了的一般变形固体 3.变形固体的基本假设 3.变形固体的基本假设 认为物体的材料结构是密实的， （1）连续性假设 认为物体的材料结构是密实的，物体内 材料是毫无空隙地连续分布。 材料是毫无空隙地连续分布。 认为材料的力学性质是均匀的， （2）均匀性假设 认为材料的力学性质是均匀的，从物体上 任取或大或小的一部分，材料的力学性质均相同。 任取或大或小的一部分，材料的力学性质均相同。 认为材料的力学性质是各向同性的， （3）各向同性假设 认为材料的力学性质是各向同性的，材 料沿不同的方向具有相同的力学性质。 料沿不同的方向具有相同的力学性质。
土木工程力学基础课件
土木工程力学基础课件土木工程力学基础课件土木工程力学是土木工程领域中的基础学科，它研究的是物体在受力作用下的力学性质和变形规律。
在土木工程设计和施工中，力学的基本原理和方法是不可或缺的。
因此，学习土木工程力学基础课程对于土木工程专业的学生来说是非常重要的。
一、课程概述土木工程力学基础课程主要包括静力学和动力学两个方面的内容。
静力学研究物体在平衡状态下的力学性质，包括力的平衡、力的合成与分解、力矩的平衡等。
动力学研究物体在受力作用下的运动规律，包括质点的运动、刚体的运动等。
二、力学基本原理1. 牛顿定律牛顿定律是力学研究的基石，它包括三个基本定律。
第一定律也称为惯性定律，它指出物体在没有外力作用时保持静止或匀速直线运动。
第二定律描述了物体受力作用下的加速度与作用力的关系，即F=ma。
第三定律指出作用在两个物体上的力大小相等、方向相反。
2. 平衡条件物体在平衡状态下，力的合力和力矩必须为零。
力的合力为零意味着物体不会发生平动，力矩为零意味着物体不会发生转动。
平衡条件是土木工程设计中的重要依据，确保结构的稳定性。
三、力的分解与合成力的分解与合成是力学中的重要概念，它们可以帮助我们简化复杂力的计算。
力的分解指将一个力分解为若干个分力，分力的合力等于原力。
力的合成指将若干个力合成为一个合力，合力等于各个力的矢量和。
四、刚体力学刚体力学是土木工程力学中的重要分支，它研究的是刚体在受力作用下的平衡和运动规律。
刚体是指其内部各点之间的相对位置保持不变的物体。
刚体力学的主要内容包括力的平衡、力矩的平衡、刚体的平衡和刚体的运动。
五、弹性力学弹性力学是土木工程力学中的另一个重要分支，它研究的是物体在受力作用下的弹性变形规律。
弹性力学的基本假设是物体在受力作用下会发生弹性变形，即变形后能够恢复到原来的形状。
弹性力学的主要内容包括胡克定律、弹性体的应力和应变关系、梁的弯曲等。
六、应用案例在土木工程力学基础课程中，教师通常会通过一些实际案例来帮助学生理解和应用所学的知识。
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（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。
柔体约束反力画法举例
起吊重物时用的柔体约束
柔体约束反力画法举例
2.光滑面约束
只能限制物体沿着光滑面的垂线并指向光滑面的运动，而不能 限制物体沿着光滑面或离开光滑面的运动。 约束反力：通过接触点，沿接触面在该点的垂线方向作用的压 力，即指向被约束的物体。
光滑面约束举例
画出下图(a)的受力图
解：显然AC杆受到A、B、C三处的光滑面约束，按照光滑 面约束的特点画出其受力图如图(b)所示
二、几种常见的约束及其约束力
1.柔体约束 限制物体的运动： 只能限制物体沿着柔 体伸长方向的运动。 约束反力 ：通 过接触点，沿柔体中 心线作用的拉力，即 背离被约束的物体约 束反力的方向总是和 该约束所能阻碍物体 的运动方向相反。 绳索、链条、胶带等构成的约束，只能承受拉力，不 能承受压力 。
绳索、链条、皮带等都是柔体约束
(a)
(b)
自我测试
3. 链杆约束
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学习目标
杆件两端是铰（或固定铰支座），且两铰之间不受任何力杆称 为链杆。 限制物体的运动：只能限制物体沿链杆的轴线方向的运动，而 不能限制其它方向的运动。 约束反力：链杆的约束反力沿链杆两端铰的连线，指向不定。
课题内容
名师点评
课堂练兵
4.三种支座
(1).可动铰支座 限制物体的运动：不能限制物体绕销钉轴线的转动和沿支承面 方向的移动，只能限制构件沿垂直于支承面方向的移动。 约束反力：通过构件与支承面，并垂直于支承面，方向可能向 上，也可能向下。