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土木工程力学

目录

contents

土木工程力学概述

静力学基本原理

材料力学基础知识

结构力学基本原理

土压力与地基承载力计算

桥梁工程中的力学问题

建筑工程中的力学问题

总结与展望

01

土木工程力学概述

力学是土木工程的理论基础

土木工程的设计、施工和运营都需要以力学理论为指导，确保结构的安全性、稳定性和经济性。

土木工程是力学的应用领域

力学理论在土木工程中得以广泛应用，推动了土木工程领域的技术进步和创新。

静力学

材料力学

结构力学

土力学

研究物体在静力作用下的平衡规律，包括力的合成与分解、力矩与力偶、物体系统的平衡等。

研究土木工程中各种结构的内力和变形，以及结构的合理形式和计算方法。

研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和稳定性等方面的力学行为。

研究土体的物理力学性质、应力应变关系、强度与稳定性以及土与结构物相互作用等方面的力学问题。

通过力学分析和计算，可以对土木工程结构进行安全性评估，避免工程事故的发生。

确保工程安全

力学理论可以为土木工程设计提供科学依据，优化设计方案，提高工程的经济性和可靠性。

指导工程设计

力学研究的不断深入可以推动土木工程领域的技术创新，促进新材料、新工艺和新结构的发展。

推动技术创新

土木工程力学是土木工程专业的重要课程之一，对于培养具备力学素养和工程实践能力的土木工程人才具有重要意义。

培养工程人才

02

静力学基本原理

在受力作用下，大小和形状保持不变的物体。

物体间的相互作用，使物体产生运动或变形。

作用于同一物体上的一组力。

物体在力系作用下保持静止或匀速直线运动状态。

刚体

力

力系

平衡

三力平衡汇交定理

作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一个平面内，且第三个力的作用线通过前两个力的汇交点。

二力平衡公理

作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充分必要条件是，这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上。

加减平衡力系公理

在作用于刚体的任一力系中，增加或减去任意的平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用。

力的平行四边形法则

作用于物体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的大小和方向由以这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。

约束

约束力

常见约束类型

约束力分析

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02

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对物体运动或变形的限制。

约束对物体的反作用力，其方向与物体被限制的运动方向相反。

柔性约束、光滑面约束、铰链约束、固定端约束等。

根据约束类型及物体运动状态，分析并确定约束力的方向和作用点。

对研究对象进行受力情况的分析，确定各力的方向、作用点和大小。

受力分析

根据受力分析结果，按比例绘制出研究对象的受力图，以便于进行进一步的力学分析和计算。

受力图绘制

在受力分析时，要注意力的可传性、力的可加性以及力的方向性；在绘制受力图时，要保证图形的准确性和清晰性。

注意事项

03

材料力学基础知识

研究材料在外部载荷作用下的变形、破坏和稳定性规律的学科。

材料力学的定义

材料力学的任务

材料的基本假设

分析材料的强度、刚度和稳定性，为工程设计提供理论依据。

连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设等。

03

02

01

物体在受到方向相反的两个力作用时，产生沿力作用方向的伸长或缩短变形。

拉伸与压缩的概念

分析物体在拉伸或压缩过程中的应力分布和变化规律，包括正应力和切应力。

应力分析

根据应力分析结果，确定物体在拉伸或压缩时的强度条件，以保证物体的安全使用。

强度条件

03

强度条件

根据应力分析结果，确定物体在剪切或挤压时的强度条件，以防止物体的破坏。

01

剪切与挤压的概念

物体在受到剪切力或挤压力作用时，产生相应方向的相对错动或局部压溃变形。

02

应力分析

分析物体在剪切或挤压过程中的应力分布和变化规律，包括剪应力和局部压应力。

弯曲变形的概念

物体在受到垂直于轴线方向的载荷作用时，产生弯曲变形。

应力分析

分析物体在弯曲过程中的应力分布和变化规律，包括正应力和切应力。同时，考虑弯曲变形对物体稳定性的影响。

强度条件

根据应力分析结果，确定物体在弯曲时的强度条件，以保证物体的安全使用。同时，考虑弯曲变形对物体使用寿命的影响。

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结构力学基本原理

结构

力学模型

荷载

内力

将实际结构抽象为力学模型，用以进行力学分析。常见的力学模型包括刚体、质点、弹性体等。

作用在结构上的各种力或力偶，如重力、风荷载、雪荷载、地震作用等。

结构在荷载作用下产生的内部力，如轴力、剪力、弯矩、扭矩等。

指由基本构件（如梁、柱、板等）按照合理的方式所组成的构件的体系，用以支承荷载并传递荷载起支撑作用的部分。

存在多余约束的结构，其内力和位移不能仅由静力平衡条件确定。

超静定结构

内力计算

位移计算

影响因素

超