土木工程概論4土木工程中的力學和結構概念(編輯修改稿)
2025-10-08 21:07 本頁面
【文章內容簡介】 這種作用以地基不均勻 沉陷為典型。 土木工程結構構筑在地基 上，地基土受力后總會產生不 均勻沉陷，過大的不均勻沉陷 會引起結構產生不小的內力， 甚至可使結構開裂或倒塌。 比薩斜塔就是 由于地基不均 勻沉陷而成為 世界著名建筑！ 震施加給結構的力，即 地震作用 。 地面運動時 建筑物的相應運動 ⑶ 慣性作用 以地震作用為典型。 地震引起的地面運動會使土木工程結構在 水平和豎向產生加速度反應。這種加速度反應 值與土木工程設施本身質量的乘積就形成了地 北 川 縣 底 框 建 筑 在 慣 性 力 作 用 下 底 層 徹 底 垮 塌 地震作用 是一種慣性 力，它的大小與土木工程 的質量、地震烈度和結構 的動力特性相關。 地震作 用以水平方向為主。 原因統(tǒng)稱為“荷載”。 按照國際通行做法和現(xiàn)行國家 標準， “ 作用 ” 泛指使結構產生內 力、變形的所有原因，包括直接作 用和間接作用；而 “ 荷載 ” 僅等同 于施加于結構上的直接作用。 長期以來，我們習慣上將所有引起結構產生效應的 但目前道路、橋梁、隧 道設計的行業(yè)標準中， 尚未引進 “ 作用 ” 代替 “ 荷載 ” ，仍沿用 “ 荷 載 ” 一詞表述引起結構 產生效應的直接作用和 間接作用。 荷載和作用的分類 人為因素 地球物理因素 爆 炸 力 引 起 的 作 用 地 震 荷 載 （ 作 用 ） 地 基 不 均 勻 沉 降 引 起 的 作 用 溫 差 引 起 的 作 用 風 荷 載 雪 荷 載 構 配 件 自 重 機 器 振 動 引 起 的 作 用 焊 接 引 起 的 作 用 結 構 安 裝 引 起 的 作 用 撞 擊 引 起 的 作 用 使 用 荷 載 重力 氣象 地質 靜載 動載 3 應力、應變、彈性模量 土木工程結構受力后，其構件將產生 內力 （平衡狀態(tài)） 和 變形 （其長度、形狀將發(fā)生改變） 。在產生拉力、壓力、剪力、彎矩和 扭矩內力的同時結構構件會出現(xiàn) 5種基本變形的形式。 拉伸 壓縮 剪切 扭轉 彎曲 ⑴ 應力 為度量結構構件所發(fā)生內力的大小，我們將作用于 單 位面積上的內力強度 稱之為 應力 ： p A σ = 按照荷載作用的形式不同， 應力 又可分為 拉伸壓縮應力 、 彎 曲應力 和 扭轉應力 。同截面垂直 的稱為 正應力 或 法向應力 ，同截 面相切的稱為 剪應力 或 切應力 σ 表示正應力或法向 應力， τ 代表剪應力 或切應力。應力的單 位是： N/mm2，即 MPa ε = Δb b ΔL L , ε = ⑵ 應變 土木工程結構受力后，構件將發(fā)生 變形 ，我們將 單位 長度上的變形量 稱之為 應變 ： ε 表示構件的縱向線應變， ε ， 代表構件 的橫向線應變。對于拉桿來說， ε 為正， ε ， 為負；壓桿則 ε 為負， ε ， 為正。 成正比。 Δ 2 Δ 1 = p 2 p1 ⑶ 彈性模量 當力作用一物體時，物體有變形。當這個力移去后，物體又恢 復原來的形狀。物體所具有的這種特性，稱之為 彈性 。 材料在彈性狀態(tài)，荷載與變形 其應力與應變也成正比例關系， 其比例系數(shù) E 稱為 彈性模量 。 = E σ ε 當結構材料繼續(xù)承受更大荷載時，移去荷載，有殘余變形，變 形不能恢復原狀。稱結構材料進入 塑性 階段。 1
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