土木工程力学综合练习2

1、说明：为了帮助大家复习，这份辅导材料一共有两部分内容。第一部分为课程的 考核说明，大家看完以后能明确考试重点和要求。第二部分为综合练习和答案， 供大家复习自测用。土木工程力学（本）课程考核说明一、课程的性质土木工程力学（本）是中央广播电视大学土木工程专业的一门必修课，课程为5学分，开设一学期。通过本课程的学习，使学生了解各类杆件结构的受力性能，掌握分析计算杆件结构的基本概念、基本原理 和基本方法，为后续有关专业课程的学习及进行结构设计打下坚实的力学基础。二、关于课程考核的有关说明1 考核对象中央广播电视大学土木工程（专科起点本科）专业的学生。2 .考核方式本课程采用形成性考核与终结性考试相结合

2、的方式。总成绩为100分，及格为60分。形成性考核占总成绩的30% ;终结性考试占总成绩的 70%。形成性考核由中央电大统一组织编写形成性考核册。形成性考核册由4次形成性考核作业组成。学员应按照教学进度及时完成各次计分作业。每次形成性考核作业满分为100分，由教师按照学员完成作业的情况评定成绩，并按 4次作业的平均成绩计算学员的形成性考核成绩。学员形成性考核完成情况由中央电 大和省电大分阶段检查。终结性考试为半开卷笔试，由中央电大统一命题，统一组织考试。3 命题依据本考核说明是依据 2007年7月审定的土木工程力学（本）课程教学大纲编写的。本课程所采用的文字教材为贾影主编，中央广播电视大学出版

3、社出版的土木工程力学（本）教材。本考核说明及本课程所采用的文字教材是课程命题的依据。4 考试要求本课程考试重点是考核学员对结构分析的基本概念，基本理论和基本方法的掌握情况。本考核说明对 各章都规定了考核要求，按了解、理解和掌握三个层次说明学员应达到的考核标准。了解是最低层次的要求，凡是属于了解的部分内容，要求对它们的概念、理论及计算方法有基本的认 识。理解是较高层次的要求，凡是属于理解的部分内容，要求在理解的基础上，能运用这一部分知识对结 构的受力和变形有一正确的分析和判断。掌握是最高层次的要求。凡是需要掌握的部分内容，要求学员重点学习，熟练掌握。能用所学的知识 对简单的工程结构进行计算和分析

4、。5 命题原则(1) 命题范围在本课程的教学大纲和本考核说明所规定的内容和要求范围内命题，不得任意扩大考试范围。(2) 试题的组成与覆盖面：命题应注意知识的覆盖面，同时要突出重点。试题的题量和难度适中。试题的难度分容易、中等和较难三个层次，比例为25%: 60% : 15%。试题中各种层次要求的比例为：了解：10%，理解：30%，掌握60%。6 终结性考试试题类型和结构试题类型分两类：第一类：选择题和判断题。占60%。第二类：计算题。占 40%。7 终结性考试答题时限终结性考试为半开卷笔试，答题时限为90分钟。&其它学员考试时可带钢笔、绘图工具和计算器。三、课程考核的内容和要求说明：带*的知识

5、点将只在形成性考核中进行考核，终结性考试不再涉及。第1章绪论考核知识点*1 结构力学的研究对象*2 常见工程结构类型及计算简图，荷载的分类考核要求*1 了解荷载的分类方法第2章平面体系的几何组成分析考核知识点*1 刚片、自由度、约束、虚铰、几何可变体系、几何不变体系、几何瞬变体系等基本概念*2 两刚片规则、三刚片规则、二元体规则等简单组成规则*3 平面体系的几何组成分析考核要求*1 .理解刚片、虚铰、几何可变体系、几何不变体系、几何瞬变体系等基本概念*2 掌握自由度及约束的概念*3 掌握利用简单的几何组成规则分析体系的几何组成性质第3章静定结构的受力分析考核知识点1.单跨、多跨静定梁的受力分析

6、2 .静定刚架受力分析3 静定平面桁架受力分析*4 静定组合结构受力分析*5 .静定拱结构受力分析考核要求1掌握单跨、多跨静定梁的内力计算及内力图绘制2 掌握静定刚架的内力计算及内力图绘制3 掌握静定平面桁架的内力计算方法*4 .了解静定组合结构内力计算方法*5 了解三铰拱拱结构内力计算方法，了解三铰拱的合理轴线第4章静定结构的位移计算考核知识点*1 .变形体系的虚功原理*2 位移计算的一般公式3.静定结构在荷载作用下的位移计算4 .图乘法*5温度变化时静定结构的位移计算*6 .支座位移时静定结构的位移计算*7 .线弹性结构的互等定理&静定结构的基本力学特性考核要求*1 . 了解变形体系的虚功

7、原理及其应用形式*2 .理解静定结构位移计算的一般公式3.掌握静定梁和刚架在荷载作用下的位移计算方法*4 .掌握静定桁架、组合结构和拱在荷载作用下的位移计算方法5.理解图乘法的适用条件，掌握图乘法的应用*6 .掌握静定结构（梁、刚架、桁架、组合结构和拱）在温度变化时和支座位移时的位移计算方法*7 .了解线弹性结构的互等定理&理解静定结构的基本力学特性第5章力法考核知识点1 超静定次数2 力法基本原理、力法基本未知量、力法基本结构、力法典型方程3.用力法计算超静定梁和刚架*4 用力法计算超静定桁架和组合结构*5 用力法计算超静定拱6利用结构和荷载的对称性简化计算*7 温度变化时的超静定结构的内力

8、计算*8 支座移动时的超静定结构的内力计算9 超静定结构的基本特性考核要求1 掌握超静定次数的判断2 掌握力法基本原理、力法基本未知量，掌握力法基本结构的选取，力法典型方程3 掌握用力法计算一次及二次超静定超静定梁和刚架*4 掌握用力法计算一次及二次超静定桁架和组合结构*5 了解用力法计算超静定拱6 掌握用对称性简化结构计算的方法*7 掌握温度变化时用力法计算超静定结构*8 掌握支座移动时用力法超静定结构9 .理解超静定结构的基本特性第6章位移法考核知识点1 结点位移，附加刚臂，附加链杆，附加约束力矩，附加约束力等基本概念*2 .等截面直杆的转角位移方程3 位移法基本原理、位移法基本未知量、位

9、移法基本结构、位移法典型方程4 用位移法求解具有一个及两个结点位移的梁和刚架5用位移法计算对称结构*6 用直接平衡法建立位移法方程*7 位移法与力法的区别考核要求1了解结点位移，附加刚臂，附加链杆，附加约束力矩，附加约束力等基本概念2 .理解等截面直杆的转角位移方程3 掌握位移法基本结构的选取，理解位移法基本原理，位移法典型方程4 掌握用位移法计算具有一个及两个结点位移的梁和刚架5 掌握用位移法计算对称结构*6 理解用直接平衡法建立位移法方程*7 了解位移法与力法的区别第7章用力矩分配法计算超静定结构考核知识点*1 力矩分配法的适用条件2 转动刚度，分配系数，传递系数等基本概念3 用力矩分配法

10、计算连续梁*4 用力矩分配法计算无结点线位移的刚架考核要求*1 理解力矩分配法的适用条件2 掌握转动刚度、分配系数、传递系数的计算3 掌握用力矩分配法计算连续梁（一个或两个分配结点）*4 掌握用力矩分配法计算无结点线位移刚架（一个或两个分配结点）第8章影响线及其的应用考核知识点1 .影响线的概念2 静力法做直接荷载作用下单跨静定梁影响线3 机动法做直接荷载作用下单跨静定梁的影响线*4 间接荷载作用下单跨梁的影响线5 .影响线的应用考核要求1 理解影响线的概念2 掌握用静力法做直接荷载作用下单跨静定梁的弯矩、剪力、支座反力的影响线3 掌握用机动法做直接荷载作用下单跨静定梁弯矩、剪力、支座反力的影

11、响线*4 .了解如何做间接荷载作用下的影响线5 掌握利用影响线求固定荷载作用下的量值，*掌握利用影响线确定最不利荷载的位置第9章结构动力计算考核知识点1 体系动力自由度2 单自由度体系自由振动*3 单自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动*4 两个自由度体系自由振动*5 .阻尼对振动的影响考核要求1 掌握体系动力自由度的判断2 掌握单自由度体系的自振频率的计算3 了解单自由度体系的运动方程的建立*4 .理解单自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动的动力解*5 了解两个自由度体系的运动方程的建立*6 . 了解阻尼对振动的影响四、试题类型与规范解答举例本试题范例只用来说明试题的类型与难度。考试范围参见

12、前面的考核知识点与考核要求。（一）判断题（每小题 3分。将判断结果填入括弧：以表示正确，以 X表示错误） 简支梁跨中C截面弯矩影响线的物理意义是荷载 P=1作用在截面C的弯矩图形。 答案：X（二）单项选择题（每小题 3分）用力法计算超静定结构时，其基本未知量为（）。A杆端弯矩B结点角位移C结点线位移D 多余未知力答案：D（三）计算（共40分）用力法计算图示结构，并作弯矩图。各杆EI相同且为常数。（本小题15分）C4m10kN/m4kNmmi A BCG 兀.3m6mI2m 2m解：（1）选取基本体系去掉支座A换成铰支座，加上多余未知弯矩Xi,，得到基本体系如下图所示。基本体系 .（2 分）（2

13、）列出力法方程：；ii Xi+ ip=0 .（2 分）（3）求系数项及自由项_作出基本结构在 Xi= 1和荷载作用下各杆的内力图M 1图和M p图。A C口45|1丨1丨1川C BM i图（单位：m ）M p图（单位：kN m ）由图乘法可得，2、.Ml 11 2 八6ii =送ds =況61 江一x 1 |1 EI EI ll69.影响线的横坐标是单位荷载的位置。(V )70 .图示结构A截面剪力影响线在B处的竖标为1。 (V )P=171 .图示梁支座反力 FyA的影响线与 Qa右的影响线相同。(X )72.图示简支梁支座反力FyB的影响线是正确的。(X )Fp =1P =1ab74般情况

14、下，振动体系的振动自由度与超静定次数无关。（ V ）75.具有集中质量的体系，其振动自由度就等于其集中质量数。（X76 图示体系有3个振动自由度。（X ）El = x77 图示体系有1个振动自由度。（ V ）El = x78.结构的自振频率与质量、刚度及荷载有关。（ X ）79动力系数总是大于1的。（X ）80.自由振动过程中无外荷载作用。（ V ）81 在结构动力计算中，四质点的振动体系，其振动自由度一定为4。（82 弱阻尼自由振动是一个衰减振动。（ V ）83 外界干扰力既不改变体系的自振频率，也不改变振幅。（X ）84 动位移幅值总是发生在动荷载最大时。（X ）(X )85无阻尼单自由体

15、系的自由振动是简谐振动，所以它是简谐荷载引起的。三、作图题1绘制图示结构的弯矩图。F P答:FpI/2、FpI/2FpI/22. 绘制图示结构的弯矩图。P3a a答：3aa3. 绘制图示结构的弯矩图。l4. 绘制图示结构的弯矩图。答:/P 牡X- a -pb r| -JaFpab5. 绘制图示结构的弯矩图。答:6. 绘制图示结构的弯矩图。答：ql2四、计算题1用力法计算图示结构，作弯矩图。EI=常数。解：（1）选取基本体系lxi(2)列力法方程二 X- 01111 1P作M1图、M p图(4)求系数和自由项M p图由图乘法计算、11、p11M12Elds4133EI1PElpd29PI348E

16、Ix, 29P解方程可得X1 z64(5)由叠加原理作M图3PI/64M图2 用力法计算图示结构，作弯矩图。EI=常数。40kNAC12m2m |4m J4-*1解：（1）选取基本体系40kNI A fBCXi（2）列力法方程X01111 1P作M1图、M p图M1图（单位：m）（4）求系数和自由项M P图（单位：kN m）由图乘法计算、11、仲1八MlEIds1283EIM1M,480-dS 二EI S 3EI解方程可得X厂-3.75kNM图（单位：kN m）3.利用对称性计算图示结构，作弯矩图。EI=常数。m_2 二m解:(i)将荷载分成对称荷载和反对称荷载。(2)简化后可取半边结构如所示

17、。50kN70（单位：kN m）（4）作整个刚架弯矩图如图所示。）4.用力法计算图示结构，作弯矩图。EI =常数。20kN2m2mT解：（1）选取基本体系20kN：CXii 八jiXi *=0作Ml图、M p图Xi=12M1图（单位：m）（4）求系数和自由项8080BCAM P图（单位：kN m ）由图乘法计算、ii、-ipM2EI ds323EIM1 MEI Pds =13603EI解方程可得Xi二 42.5kN5用位移法计算图示刚架，列出位移法方程，求出系数项及自由项。EI=常数。解：(1) 基本未知量这个刚架基本未知量只有一个结点B的角位移。(2) 基本体系在B点施加附加刚臂，约束B点的

18、转动，得到基本体系。计算系数和自由项，作Mi图如图所示。EI6取结点b为研究对象，由a MB =0，得 心=iii 作M P图如下图所示。由 M b = 0，得 Fp = - 6kN m解方程组，求出厶611i6用位移法计算图示刚架，列出位移法方程，求出系数项和自由项。解：(1) 基本未知量这个刚架基本未知量只有一个结点B的角位移。(2) 基本体系在B点施加附加刚臂，约束B点的转动，得到基本体系。位移法方程 k“ F1P = 0计算系数和自由项人 EI 令I，作M i图如下图所示。l取结点b为研究对象，由MB =0，得k1i2i 作M P图如下图所示。PlP由 MB0，得 FipPl7用位移法计算图示刚架，列出位移法方程，求出系数。各杆EI=常数。kii k22 Fip 二0 k 2i，i k?2，2 F? p 二 0解：(1) 基本未知量这个刚架基本未知量为B C两个刚结点的角位移。(2) 基本结构在刚结点B C施加附加刚臂，约束节点的转动，得到基本结构。(3) 位移法方程(4)计算系数EI4，作Mi图