建筑力学路桥

课程代码 40010200 建筑力学 教学大纲 一 总学时 92 学 分 5 5 一 课程的性质和任务 建筑力学是道路与桥梁工程专业的一门技术基础课 它必须要有一定的力学和高等 数学知识 建筑力学主要讲述结构计算的原理及方法 应用这些原理和方法 并结合相 应的设计规范计算结构的内力 选择杆件的截面以及进一步验算结构的应力 在荷载作 用下 承受荷载和传递荷载的建筑结构和构件会引起周围物体对它们的反作用同时构件 本身因受荷载作用而将产生变形 并且存在着发生破坏的可能性 但结构本身具有一定 的抵抗变形的能力和破坏能力 即具有一定的承载能力 而构件的承载能力的大小是与 构件的材料性质 截面的几何尺寸和形状 受力性质 工作条件和构造情况有关 因此 建筑力学的主要任务是讨论和研究建筑结构及构件在荷载或其它因素 支座移动 温度变 化 作用下的工作状况 归纳起来有如下几个方面的内容 1 力系的简化和力系的平衡 研究结构中构件及构件之间作用力的问题 2 强度问题 即研究材料 构件和结构抵抗破坏的能力 3 刚度问题 即研究构件和结构抵抗变形的能力 4 研究几何组成规则 保证结构各部分不致发生相对运动 从上可以归结出建筑力学的任务是 研究各种建筑结构或构件在荷载作用下的平衡条件 以及承载能力 二 教学内容和教学要求 课题一 诸论 主要内容 一 筑力学的任务 二 荷载的分类 三 平面结构的支座及支座反力 四 结构的计算简图 五 杆系结构的分类 六 变形固体及其基本假设 七 杆件的几何特性与基本变形形式 教学要求 掌握 1 平面结构的支座和支座反力的对应关系 2 变形体的基本假定和基本变形的形式 了解 1 建筑力学的任务 2 荷载的分类 3 结构计算简图的简化应遵守的原则和方法 4 杆系结构的分类 课题二 力 力矩 力偶 主要内容 一 力的性质 二 力矩 三 力偶 教学要求 掌握 1 力 力矩和力偶的基本概念 2 力和力偶的性质 应用 应用力的性质来作物体的受力图 课题三 平面力系的合成与平衡 主要内容 一 平面汇交力系的合成与平衡 二 力线的平移 三 平面一般力系的合成 四 平面一般力系的平衡方程和应用 五 平面平行力系的合成与平衡 教学要求 掌握 1 平面汇交力系 平面平行力系和平面一般力系合成的计算方法 2 平面汇交力系 平面平行力系和平面一般力系的平衡条件 应用 熟练应用静力平衡条件 静力平衡方程式 求物体系的约束反力 课题四 平面图形的几何性质 主要内容 1 静矩和形心 2 惯性矩 和惯性半径 3 平行移轴公式 教学要求 掌握 静矩 形心 惯性矩的计算 特别熟练掌握惯性矩的计算 理解 静矩 形心 惯性矩和惯性半径的概念 了解 惯性半径的应用 课题五 轴向拉伸与压缩 主要内容 一 拉 压 杆横截面上的内力 轴力图 二 应力的概念 三 拉 压 杆横截面及斜截面上的应力 四 拉 压 杆的强度条件 五 拉 压 杆的变形 虎克定律 六 材料在拉伸和压缩时的力学性能 教学要求 掌握 1 内力和应力的概念 2 拉 压 杆内力的计算方法 截面法 能正确地运用截面法求出指定截面的 内力 并能熟练地作出轴力图 3 拉 压 杆横截面和斜截面上应力的计算方法 求出各截面上的应力 4 拉 压 杆的变形计算 能正确计算杆件伸长和压缩量 应用 能正确地运用截面法求出指定截面的内力 并能熟练地作出轴力图 课题六 扭转 主要内容 一 外力偶矩 T 与内力扭矩 MT 二 等直圆杆扭转时的应力与变形 三 圆杆扭转时的强度条件 教学要求 掌握 1 等直圆杆扭转时的应力计算和强度条件 了解 1 等直圆杆扭转时的变形 课题七 平面体系的几何组成分析 主要内容 一 几组成分析的目的 二 平面体系的自由度 三 组成几何不变体系的基本规则 四 举例 五 静定结构和超静定结构 教学要求 掌握 1 掌握平面体系自由度的计算 2 几何不变体系的三个简单组成规则 明确只有几何不变体系才能作为结构 理解 平面体系自由度的意义 应用 能熟练运用组成规则来分析一般平面体系的几何组成 同时能准确判断超静 定结构的多余联系及其数目 课题八 静定结构的内力分析 主要内容 一 梁的内力 二 绘制梁的内力图 剪力图和弯矩图 三 多跨静定梁的内力 四 静定平面刚架的内力 五 三饺拱的内力 六 静定平面桁架的内力 七 静定结构的基本特性 教学要求 掌握 1 能熟练地用截面法计算静定梁和静定刚架内力的有关概念和方法 2 能熟练 正确地绘出简支梁在各种荷载作用下的内力图 并在此基础上运 用区段叠加法绘制多跨静定梁和静定平面刚架的弯矩图 3 能运用荷载与内力的微分关系指导内力图的绘制 正确判断内力图的轮廓 4 熟练地掌握三铰拱的支座反力的计算方法 5 能正确地求出三饺拱中指定截面的内力 6 掌握平面桁架数解法的解题步骤 能正确灵活地截取隔离体和运用静力平 衡条件 简捷地求出桁架各杆的内力 7 掌握静定结构的基本特性 理解 三饺拱的受力性能与矢跨比 f l 的关系 应用 1 运用区段叠加法绘制多跨静定梁和静定平面刚架的弯矩图 2 能正确灵活地截取隔离体和运用静力平衡条件 简捷地求出桁架各杆的内 力 3 将静定结构的基本特性运用到具体的计算中去 课题九 梁的应力 主要内容 一 梁内正应力 正应力强度条件 二 梁内剪应力 剪应力强度条件 三 梁的合理截面和变截面梁 四 梁的主应力 主应力迹线 五 二向应力状态的强度条件 强度理论 教学要求 掌握 1 熟练掌握梁内横截面上正应力 剪应力的应力分布图和计算方法 2 掌握正应力 剪应力的强度条件 3 掌握平面应力的四个强度理论及适用条件 应用 能运用强度条件解决工程实际提出的有关截面设计 强度校核和承载力的计 算问题 课题十 杆件在组合变形下的强度计算 主要内容 一 斜弯曲 二 拉伸 压缩 与弯曲组合变形的强度计算 三 偏心压缩杆件的强度计算 教学要求 掌握 1 斜弯曲的强度计算的步骤和方法 2 拉伸 压缩 与弯曲的强度计算的步骤和方法 3 偏心压缩的强度计算的步骤和方法 课题十一 静定结构的位移计算 主要内容 一 计算结构位移的目的 二 变形体的虚功原理 三 静定结构由于荷载作用下引起的位移 四 图乘法 五 静定结构由于温度变化所引起的位移计算 六 静定结构由于支座移动引起的位移计算 七 线弹性体系的互等定理 教学要求 掌握 1 实功 虚功 力状态和位移状态的概念 区分实功和虚功不同 2 虚单位荷载法计算静定结构在各种因素作用下的位移 3 图乘法计算梁 刚架的位移 了解 弹性体系的四个互等定理的含义 课题十二 力法 主要内容 一 力法的基本原理 二 力法的基本结构和超静定次数 三 力法的典型方程 四 对称性的利用 五 超静定结构的特性 教学要求 掌握 1 力法的基本原理 2 在荷载作用下用力法计算各种超静定结构的方法和步骤 3 利用对称性简化力法计算的方法 4 超静定结构的特性 理解 基本结构的作用和选取原则 力法典型方程的建立及其物理意义 方程中的 系数和自由项的含义 三 学时分配表 其 中 序 号 课 题 课 题 内 容总学时 讲 授 习 题 课 实验课 1 一绪论 44 2 二力 力矩 力偶 44 3 三平面力系的合成和平衡 14104 4 四平面图形的几何特性 422 5 五轴向拉伸与压缩 10424 6 六扭转 422 7 七平面体系的几何组成分析 642 8 八静定结构的内力分析 1486 9 九梁的应力 10622 10 十杆件在组合变形下的计算 422 11 十一静定结构的位移计算 1064 12 十二力法 862 合 计 9258268 四 实验安排 实验要求 序 号 实验项目 实 验 学 时 实验内容及目的 必 修 选 修 其 他 备 注 1 拉伸实验 2 学习材料试验机的使用 掌握两种典型材料在拉伸时的各项主要力 学性能参数的测试技术 2 压缩试验 2 掌握两种典型材料在压缩时的各项主要力 学性能参数 3 扭转试验 2 学习扭转试验机的使用 掌握两种典型材料在扭转时的各项主要力 学性能参数的测试技术 4 弯曲试验 2 掌握电子应变仪的使用方法 掌握梁在受弯曲时的受力特点 变形特点 应力分布规律等 五 建议 1 本课程主要教学参考书有 1 建筑力学 主编周国瑾 施美丽 张景良 同济大学出版社 2 建筑力学 主编沈健康 王培兴 航天航空出版社 3 建筑力学 主编沈伦序等 高