1外力、内力和反力 力:是一种物体间有方向的相互作用:这种相互作用 有使物体改变原来形状或改变运动方向的效应;力是既有 量值又有方向的矢量。 力矩:是力对物体产生绕某一轴转动作用的物理量 其大小等于力与力臂(力的作用线到该轴的垂直距离)的 乘积;力矩在土木工程中习惯称为弯矩。 平衡:力矩既可顺时针方向转动,也可按逆时针方向 转动,当两个方向转动效应之和为零时,称物体处于平衡 状态
对任何一个土木工程的结构而言,力有外力、内力 和反力之分。 人体、重物的重力 和木桥自重是外力 弯曲 压缩 1 1-1 拉伸 R 桥身两端固定处 思考:全桥弯曲下垂,说明桥身承 承受反力 有内力,桥身的上下承受什么力?
倘若桥的两端曾可能被 想象被锯处 锯过又接了起来,当人拿着 重物走上去,桥身必然像被 剪切般地下落。现在桥身没 ☒ 有被锯,受力后完好无损, 说明桥身还承受有剪切力。 下 桥身承受剪切 再如果将重物放在桥 扭曲 的一侧,全桥还将受 到扭曲。 桥身承受扭曲
这些拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭曲就是桥身承受内力 的结果。人和重物能静止地位于桥上,说明它的外力、反力和内 力作用处于平衡衡状态。 独木桥是最简单的例子,所有土木工程设施的结构 无论大小、重轻、厚薄(大如大桥、小如小木屋)都 处于外力、内力和内力作用下的平衡状态。它承受的 内力无非是下列5种以及它们的组合。 土木工程结构的5种内力特征: F(+N) F(-F F(+N) F(-N 受拉 受压 发生拉伸变形(拉长) 发生压缩变形(缩短)
受弯 发生弯曲变形(上部 受剪 F(V VE (V 压缩,下部拉伸) 发生剪切变形 在土木工程中: 受扭 发生扭曲变形 拉力以+表示 压力以-表示; 土木工程结构就是通过5种 弯矩以M表示; 内力的基本作用,将施加在结构 剪力以V表示; 上的力传递给地球(基础下的土 扭矩以Mr表示。 层),基础给予结构的则是作用 在结构基础上的反力
2荷载、作用和效应 直接施加在土木工程结构上的外力是由荷载引起的。 如果地球没有引力,自然界没有风吹、雨雪,荷载就 不会存在,土木工程也就不需要结构。土木工程结构要有 能抵御自然或人为的作用力的能力,因此,了解作用在结 构上的荷载有那些,其性质如何非常重要。 作用与作用效应的基本概念 作用分为直接 作用:是指能使结构产生 作用和间接作 效应的各种原因的总称。 用