结构力学大作业答题卷

-1-西南大学网络与继续教育学院课程考试答题卷学号：姓名：层次：专升本类别：网教专业：土木工程2015年12月课程名称【编号】：结构力学【0729】A卷题号一二三四五总分评卷人得分（横线以下为答题区）一、名词解释：本大题共10个名词，请任选5个作答，每个4分，共计20分。1、结构的计算简图：实际结构往往是很复杂的,进行力学计算以前，必须加以适当地简化，忽略次要因素，显示其基本的特点，用一个简化的图形来代替实际结构，这个图形称为结构的计算简图。2、几何不变体系：在不考虑材料应变的条件下，在任意荷载作用下，几何形状和位置保持不变的体系。3、自由度：是指物体或体系运动时可以独立变化的几何参数的数目。即确定物体或体系位置所需的独立坐标数。4、约束（或联系）用于限制体系运动的装置5、叠加原理：结构中有一组荷载（外力、温度、支座沉陷等）产生的内力或位移等于每一荷载单独作用产生的内力或位移的总和。6、超静定结构：在几何组成上是几何不变、有多余约束的体系，其全部支反力和内力均不可由静力平衡条件唯一确定，还须补充其他条件。7、桁架：一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。8、结构位移：结构上点的位置的移动(线位移)或截面的转动（角位移）。主要由荷载作用、温度变化、支座沉陷、结构构件尺寸的误差以及结构材料性质随时间的变化等原因引起。9、对称荷载：所谓对称荷载是指荷载绕对称轴对折后，左右两部分的荷载彼此重合，具有相同的作用点、相同的数值和相同的方向。10、转动刚度(Sij)：表示杆端对转动的抵抗能力。在数值上等于使杆端产生单位角度j=1时，在该杆端所需施加的力矩，用Sij表示。二、简答题：本大题共3小题，请任选2小题作答，每题10分，共20分1、简述刚架内力计算步骤。答：（1）求支座反力。简单刚架可由三个整体平衡方程求出支座反力，三铰刚架及主从刚架等，一般要利用整体平衡和局部平衡求支座反力。（2）求控制截面的内力。控制截面一般选在支承点、结点、集中荷载作用点、分布荷载不连续点。控制截面把刚架划分成受力简单的区段。运用截面法或直接由截面一边的外力求出控制截面的内力值。（3）根据每区段内的荷载情况，利用零平斜弯”及叠加法作出弯矩图。作刚架Q、N图有两种方法，一是通过求控制截面的内力作出；另一种方法是首先作出M图；然后取杆件为分离体，建立矩平衡方程，由杆端弯矩求杆端剪力；最后取结点为分离体，利用投影平衡由杆端剪力求杆端轴力。当刚架构造较复杂（如有斜杆），计算内力较麻烦事，采用第二种方法。（4）结点处有不同的杆端截面。各截面上的内力用该杆两端字母作为下标来表示，并把该端字母列在前面。（5）注意结点的平衡条件。2、简述计算结构位移的目的。答：(1)验算结构的刚度。校核结构的位移是否超过允许限值，以防止构件和结构产生过大的变形而影响结构的正常使用。(2)为超静定结构的内力分析打基础。超静定结构的计算要同时满足平衡条件和变形连续条件。(3)结构制作、施工过程中也常需先知道结构的位移三、分析计算题：本大题共3小题，每小题20分，共计60分。1、几何组成分析：本题共3个体系如图1，图2，图3所示，任选2个进行分析，每个10分，计20分。图1图2图3解：对例图1所示体系进行几何组成分析时，可把地基作为一个刚片，当中的T字形部分BCE作为一个刚片。左边的AB部分虽为折线，但本身是一个刚片而且只用两个铰与其他部分相联，因此它实际上与A、B两铰连线上的一根链杆（如图中虚线所示）的作用相同。同理，右边的CD部分也相当于一根链杆。这样，此体系便是两个刚片用AB、CD和EF三根链杆相联而组成，三杆不全平行也不同交于一点，故为几何不变体系，而且没有多余约束。解：对图2先分析DEFCB这个体系，首先DF与BE.BF组成的几何不变体系，BCF相当于是二元体，整个的还是几何不变体系，而AB和大地已经是连为一体的了，那么DEFCB就相当于与大地是通过一个铰B和一个支杆C，一共3个约束与大地相连，故为几何不变体系！-2-2、结构位移求解：本题共2题，任选1题作答，计20分。（1）试求如图4所示外伸梁C点的竖向位移Cy。梁的EI为常数。（2）（2）已知图5所示结构，422.110kNm,10kN/mEIq求B点的水平位移。图4图5（1）解：作PM和M图，分别如图(b)、(c)。BC段PM图是标准二次抛物线图形；AB段PM图不是标准二次抛物线图形，现将其分解为一个三角形和一个标准二次抛物线图形。由图乘法可得2224113213828384283()128CyqlllqllqllllEIqlEI（2）解：单位和荷载弯矩图，用图乘可求得：29700.14mBEI3、超静定结构求解：本题共2题，任选1题作答，计20分。（1）用力法作图6所示结构的M图.EI=常数。（2）用位移法(利用对称性)计算图7所示结构并画弯矩图。（EI=常数）图6图7（1）解：因为结构对称荷载反对称，可利用对称性如下对称半结构用位移法求解对称弯矩图2qqqqqqqq2ql2/724ql2/724ql2/722ql2/721111P0rZRir61121P/12RqliqlZ72/2111PMMZMBB2406020802611MPM-3-2、解：（1）将一般荷载分为对称和反对称荷载。在对称荷载作用下，只有横梁受压力（25kN）,弯矩为零；在反对称荷载作用下，取半结构计算。设基本未知位移C顺时针为正，水平位移C不作为未知量。（2）杆端弯矩5,12EIiEIiCEAC21225CACCAiM，21225CACACiMCCECEiM3（3）位移法方程0,0CECACMMM01506041CEI，解得EIC14160150（4）最后弯矩71.13121225CACCAiM，29.16821225CACACiM71.1313CCECEiM（5）作内力图