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超静定结构

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所属类别:工程力学

基本信息

中文名称:超静定结构
外文名称:

在外来因素作用下,只用静力平衡条件不能确定其全部反力和内力的结构,又称静不定结构。超静定结构的计算除应用静力平衡条件外,还必须考虑位移协调条件才能求解。超静定结构有超静定梁、桁架、组合结构、拱和刚架等,如图所示。

超静定结构示意图

(a)连续梁;(b)桁架;(c)组合结构;(d)拱;(e)刚架

超静定结构和静定结构相比,具有多余的约束。多余约束的数目称为超静定次数。图(a)连续梁具有3个多余约束,是3次超静定结构;图(b)桁架内部有2根多余约束杆,是2次超静定结构;图(c)组合结构有1根多余约束杆,属1次超静定结构;图(d)拱为3次超静定结构;图(e)刚架为6次超静定结构。

超静定结构与静定结构相比,具有以下不同的特性:①静定结构的反力和内力与材料性质及截面尺寸无关,而超静定结构的反力和内力则与材料性质及截面尺寸有关。②在同样荷载作用下,超静定结构的内力分布比静定结构要均匀些,其最大内力和位移一般小于静定结构的最大内力和位移。局部荷载对超静定结构的影响范围比静定结构的影响范围要大些。③静定结构的任一约束失效,整个结构就破坏,而超静定结构的多余约束即使全部失效,结构也不会破坏,且能继续承受荷载。因此,一些重要的工程结构,包括破坏后影响很大的水工结构大都采用超静定结构。④支座移动、温度改变、材料收缩和制造误差等,对于静定结构不引起内力和反力,而对超静定结构一般都会引起内力和反力。因此,在超静定结构的设计中,必须全面考虑这些因素的影响。

超静定结构计算的基本方法有力法和位移法,工程设计人员常用的渐近计算方法还有力矩分配法等。

  
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