水工结构力学

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个人介绍

水工结构力学

主讲教师：刘晓辉

教师团队：共2位

刘晓辉
涂兴怀

第1期

第2期

第3期

第4期

第1期

课程介绍

课程名称：水工结构力学
英文名称：Hydraulic Structures Mechanics
课程代码：190403549
学分/学时：4学分/64学时（其中理论56学时、上机8学时）
开课学期：第4学期
适用专业：水利水电工程
先修课程：高等数学A、线性代数B、工程力学A等
后续课程：水工钢结构、水工钢筋混凝土结构、弹性力学及有限元、水电站、水工建筑物、水利工程施工等
课程负责人：刘晓辉
开课单位：能源与动力工程学院

教师团队

刘晓辉

职称：副教授

单位：西华大学

部门：能源与动力工程系

涂兴怀

职称：副教授

单位：西华大学

部门：能源与动力工程学院

课程目标

课程目标
课程目标与毕业
课程目标与教学

课程目标1：掌握杆系结构的构造规律，能够选择正确的计算简图，具备一定的综合分析能力，能够应用结构几何构造原则、方法分析结构体系。

课程目标2：掌握杆件结构的计算原理和方法，了解各类结构的受力性能；掌握静定和超静定结构内力分析的概念、原理、方法，具有对各种静定、超静定结构进行分析、计算的能力；能够利用对称性等简化方法对水利水电工程相关结构进行分析、计算；理解变形体虚功原理基本理论及其应用，熟练掌握结构位移计算相关方法。

课程目标3：掌握影响线的概念、影响线的绘制方法，能运用影响线求结构在移动荷载下的最大内力；具有对静定、超静定结构进行校核以及对内力分布合理性做出合理判断的能力；能够运用结构力学的基本分析方法、科学原理分析水利水电工程复杂结构设计和工程实践中的力学问题。

课程目标4：掌握结构力学求解器分析原理、方法、步骤，具备使用计算机软件进行结构分析的能力；能够利用结构力学求解器完成结构几何构造及影响线分析、静定结构内力及位移分析和超静定结构内力及位移分析等实验设计，并能综合信息进行实验结果分析、讨论。

课程目标	毕业要求指标点	毕业要求
课程目标1	1.3能够将数学、自然科学、工程基础理论和专业知识应用于复杂工程问题之中，进行综合类比分析。	毕业要求1：工程知识：具备数学、自然科学、水利水电工程基础理论和专业知识，并能将其用于解决水利水电工程及相关领域中的复杂工程问题。
课程目标2	2.1能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、判断水利水电工程复杂问题的关键环节。	毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析水利水电工程勘测、规划、设计、施工、监理及运行管理中的复杂工程问题，以获得有效结论。
课程目标3	2.2能够运用水力学、工程力学等科学原理和数学模型方法正确表达复杂工程问题。
课程目标4	4.1能够根据水利水电工程建设的需求，通过文献研究，利用理论分析等手段，给出本领域复杂工程问题的解决方案。	毕业要求4：研究：能够基于科学原理并采用科学方法对水利水电工程及相关领域中的复杂工程问题进行研究，能针对问题中的对象特征，设计合理的实验方案，分析和解释实验数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。

课程目标	教学内容	教学方法（环节）
课程目标	教学内容	课堂教学	平时	实验	课外作业
课程目标1	1、杆系结构构造规律 2、结构的计算简图及简化要点 3、掌握平面杆件结构和荷载的分类 4、结构的几何构造分析	✓	✓		✓
课程目标2	1、静定结构受力分析 2、虚功原理与结构位移计算 3、超静定结构受力分析（力法、位移法、渐近法）	✓	✓		✓
课程目标3	1、影响线绘制及应用 2、静定结构内力、位移校核 3、超静定结构内力、位移校核	✓	✓		✓
课程目标4	1、结构力学求解器综合演示 2、利用求解器进行几何构造分析及影响线分析 3、利用求解器进行静定结构分析 4、利用求解器对超静定结构进行分析	✓		✓	✓

教学内容

教学内容	推荐学时	教学方式	对应课程目标
1、绪论：了解结构力学的学科内容和教学要求；掌握结构的计算简图及简化要点；掌握平面杆件结构和荷载的分类；初步掌握结构力学的学习方法。	2	讲授	课程目标1 /课程目标4
2、结构的几何构造分析：掌握几何构造分析的几个概念（几何不变体系和几何可变体系、自由度和约束、必要约束和多余约束、瞬变体系）；灵活运用平面几何不变体系的基本组成规律及其应用；掌握平面杆件体系的计算自由度分析方法。作业一：利用几何构造分析规律及计算自由度分析结构体系。	4	讲授	课程目标1 /课程目标4
3、静定结构的受力分析: 梁的内力计算回顾（用截面法求杆件未知内力的要点，直杆荷载与内力间的微分与增量关系及其在内力图上的反映，分段叠加法作直杆的弯矩图）；掌握静定多跨梁的计算分析方法，分清基础与附属，能够求解支座反力、绘制相应内力图；掌握静定平面桁架的求解方法，熟悉掌握结点法和截面法；掌握静定刚架的分析方法，能够针对不同种类刚架进行分析，完成其内力计算和内力图的绘制；了解组合结构的分析方法，能够区分梁式杆与二力杆，并能完成简单计算；掌握三铰拱的特征，对比分析三铰拱的计算，能够理解合理拱轴线、压力线的基本概念；初步掌握静定结构的内力分析和受力特点，能够总结静定结构的基本特征、受力特点；掌握虚设位移法进行受力分析。作业二：利用截面法求解静定结构内力实验一：结构力学求解器使用综合演示	10	讲授（8学时）+实验（2学时）	课程目标2 /课程目标4
4、影响线: 理解移动荷载和影响线的概念；能够熟练利用静力法作静定梁和桁架内力的影响线；掌握机动法作静定梁内力影响线的方法；能够利用影响线求移动荷载下结构的最大响应。作业三：绘制静定结构的影响线，并利用影响线求解固定荷载作用下的响应实验二：利用求解器进行几何构造分析及影响线分析	10	讲授（8学时）+实验（2学时）	课程目标3 /课程目标4
5、虚功原理与结构位移计算：理解变形体虚功原理以及其在结构位移计算中的应用；熟练掌握积分法、图乘法求解荷载作用下静定结构的位移计算；理解考虑支座移动、温度改变和制造误差等非荷载因素下静定结构的位移计算；掌握变形体的虚功原理；理解线弹性体系的互等定理。作业四：静定结构位移求解实验三：利用求解器进行静定结构分析	12	讲授（10学时）+实验（2学时）	课程目标2 /课程目标4
6、力法：理解力法的基本原理，能够正确判断超静定次数；熟练掌握荷载作用下超静定结构内力分析（梁、刚架、排架、桁架、组合结构）；理解对称性的应用；了解力法求解拱结构的特征（两铰拱、无铰拱）；掌握非荷载影响因素下（支座移动、温度变化）的内力分析；了解超静定结构位移计算；理解超静定结构校核。作业五：利用力法分析超静定结构	10	讲授
7、位移法：理解位移法的基本原理；掌握等截面直杆的刚度方程和位移法典型方程；熟练运用位移法分析无侧移刚架和连续梁；掌握位移法求解有侧移刚架；理解位移法求解对称结构的方法。作业六：利用位移法分析超静定结构	8	讲授
8、渐近法及其他算法简述：理解力矩分配法的概念；熟练掌握力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架；了解无剪力分配法及应用条件；了解挠曲线比拟法作连续梁内力的影响线。作业七：利用渐近法分析超静定结构实验四：利用求解器对超静定结构进行分析	8	讲授（6学时）+实验（2学时)

考核评定

考核评定
课程目标与课程
课程考核环节考

课程的考核应以考核学生对课程目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度及能力的培养为重要内容，课程成绩包括4部分，分别为平时成绩（10%）、上机实验成绩（10%）、期中考试成绩（10%）、期末考试成绩（70%）。

课程目标	平时成绩（10%）		上机实验成绩（10%）	期中成绩（10%）	期末成绩（70%）	合计
课程目标	作业	课堂表现	上机实验成绩（10%）	期中成绩（10%）	期末成绩（70%）	合计
课程目标1	10-25	5-10	10-20	10-25	20-30	15-30
课程目标2	40-50	50-70	10-20	30-60	35-55	30-60
课程目标3	15-35	5-15	5-15	15-25	10-25	10-20
课程目标4		5-15	50-60			5-10
总计	100		100	100	100	100

考核

依据

建议

分值

考核/评价细则

平时

成绩

(1) 主要考核学生课堂表现，以及对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。

(2) 课堂表现主要包括课堂讨论及学生出勤情况统计两部分，均换算为对应百分制后取平均值。

(3) 作业每次按百分制单独评分，取各次成绩的平均值作为书面作业成绩。

上机

实验

成绩

实验报告1

(1) 根据实验评分标准评分，每次实验报告总分 100 分。

(2) 上机实验成绩取三次上机报告成绩的平均分。

实验报告2

实验报告3

期中

考试

(1) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例计入课程总评成绩。

(2) 根据期中之前学习过的内容，进行开卷考试。题型主要为分析、计算题。

考试内容侧重于结构力学基本知识点的掌握，重点考查结构几何构造分析，基本结构（多跨静定梁、桁架、刚架）内力计算及内力图绘制，影响线绘制与应用三大部分，以帮助学生掌握结构力学基本原理及应用，尤其提高学生内力图的绘制能力，为下一步解决水利水电工程领域复杂工程问题提供保障。

期末

考试

(1) 针对本课程教学内容进行闭卷考试，卷面成绩100分，按70%计入课程总成绩。

(2) 考核学生掌握杆系结构的构造规律，杆件结构的计算原理，静定、超静定结构内力及位移分析，影响线的绘制及应用等基本知识；考核学生进行水工结构力学相关计算的能力；考核学生理论联系实际，综合结构设计的能力。

(3) 考试题型一般为选择题、判断题、计算题。

参考资源

[1] 龙驭球，包世华，袁驷．结构力学Ⅰ—基本教程（第4版）．北京：高等教育出版社，2018.8．

[2] 杨仲侯，胡维俊．结构力学．北京：高等教育出版社，1992.3．

[3] 郑有畛．结构力学．上海：同济大学出版社，1995.1．

[4] 朱伯钦，周竟欧，许哲明．结构力学．上海：同济大学出版社，2004.1．

[5] 郭维林，韩朝.结构力学Ⅰ－专题教程辅导及习题全解．北京：人民日报出版社，2008.08．

[6] https://mooc1-1.chaoxing.com/coursecontroller/editcourseinfo?courseId=208423464

[7] http://kczx.xhu.edu.cn/G2S/Template/View.aspx?action=view&courseType=0&courseId=12464

[8] http://www.icourses.cn/sCourse/course_3290.html

教学资源

课程章节资源

课程章节	\| 文件类型		\| 修改时间	\| 大小	\| 备注
1.1 结构力学的学科内容和教学要求		文档 .pptx	2021-04-15	230.28KB
1.2 结构的计算简图及简化要点		文档 .pptx	2021-04-15	439.29KB
1.3 杆件结构的分类		文档 .pptx	2021-04-14	258.87KB
1.4 荷载的分类		文档 .pptx	2021-04-15	214.62KB
2.1 几何构造分析的几个概念		文档 .pptx	2021-04-15	442.82KB
2.2 平面杆件体系的基本组成规律——铰结三角形规律		文档 .pptx	2021-04-15	456.75KB
2.3 平面杆件体系的计算自由度		文档 .pptx	2021-04-15	259.03KB
2.4 习题课		文档 .pptx	2021-04-14	1.72MB
		图书 .book	2021-04-14	417.00Byte
2.5 利用求解器进行几何构造分析		文档 .pdf	2021-04-14	196.77KB
		文档 .pdf	2021-04-14	88.34KB
		文档 .pdf	2021-04-14	175.33KB
		文档 .pdf	2021-04-14	184.47KB
3.1 静定平面桁架		文档 .pptx	2021-04-15	880.97KB
3.2 梁的内力计算回顾		文档 .pptx	2021-04-15	329.66KB
3.3 静定多跨梁		文档 .pptx	2021-04-25	286.40KB
3.4 静定平面刚架		文档 .pptx	2021-04-15	1.08MB
3.5 组合结构		文档 .pptx	2021-04-15	213.84KB
3.6 三铰拱		文档 .pptx	2021-04-15	352.87KB
3.7 隔离体方法及其截取顺序优选		文档 .pptx	2021-04-15	175.94KB
3.8 静定结构内力计算的虚位移法		文档 .pptx	2021-04-15	293.47KB
3.9 习题课		文档 .pptx	2021-04-14	4.51MB
		图书 .book	2021-04-14	417.00Byte
3.10 利用求解器求解静定结构内力分析		文档 .pdf	2021-04-14	168.95KB
		文档 .pdf	2021-04-14	136.70KB
		文档 .pdf	2021-04-14	170.58KB
4.1 移动荷载和影响线概念		文档 .pptx	2021-04-14	209.62KB
4.2 静力法作静定内力影响线		文档 .pptx	2021-04-14	436.31KB
4.3 结点承载方式下梁的内力影响线		文档 .pptx	2021-04-14	258.87KB
4.4 静力法作桁架轴力影响线		文档 .pptx	2021-04-14	349.86KB
4.5 机动法作静定内力影响线		文档 .pptx	2021-04-14	296.69KB
4.6 影响线的应用		文档 .pptx	2021-04-14	479.67KB
4.7 习题课		文档 .pptx	2021-04-14	1.14MB
		图书 .book	2021-04-14	417.00Byte
4.8 利用求解器计算结构的影响线		文档 .pdf	2021-04-14	146.92KB
5.1 虚力法求刚体体系的位移		文档 .pptx	2021-04-14	304.48KB
5.2 虚力法求静定结构位移		文档 .pptx	2021-04-14	369.27KB
5.3 荷载作用时静定结构的弹性位移计算		文档 .pptx	2021-04-14	638.76KB
5.4 图乘法		文档 .pptx	2021-04-14	678.38KB
5.5 温度改变时静定结构位移计算		文档 .pptx	2021-04-14	332.67KB
5.6 变形体的虚功原理		文档 .pptx	2021-04-14	323.12KB
5.7 互等定理		文档 .pptx	2021-04-14	405.55KB
5.8 习题课		文档 .pptx	2021-04-14	67.91KB
		图书 .book	2021-04-14	417.00Byte
5.9 利用求解器进行位移计算		文档 .pdf	2021-04-14	125.07KB
6.1 力法的基本概念		文档 .pptx	2021-04-14	268.51KB
6.2 超静定次数的确定——力法的前期工作		文档 .pptx	2021-04-14	228.65KB
6.3 荷载作用下的超静定结构分析		文档 .pptx	2021-04-14	463.11KB
6.4 力法求解对称结构		文档 .pptx	2021-04-14	275.70KB
6.5 力法求解超定拱		文档 .pptx	2021-04-14	311.27KB
6.6 支座移动和温度改变时的力法分析		文档 .pptx	2021-04-14	211.54KB
6.7 超静定结构位移计算		文档 .pptx	2021-04-14	152.12KB
6.8 超静定结构计算的校核		文档 .pptx	2021-04-14	161.63KB
6.9 习题课		文档 .pptx	2021-04-14	1.39MB
		图书 .book	2021-04-14	417.00Byte
7.1 位移法的基本概念		文档 .pptx	2021-04-14	140.18KB
7.2 杆件单元的形常数和载常数——位移法的前期工作		文档 .pptx	2021-04-14	288.82KB
7.3 位移法解无侧移结构		文档 .pptx	2021-04-14	114.94KB
7.4 位移法解有侧移刚架		文档 .pptx	2021-04-14	134.39KB
7.5 位移法的基本体系		文档 .pptx	2021-04-14	345.80KB
7.6 位移法解对称结构		文档 .pptx	2021-04-14	151.17KB
7.7 方法比较		文档 .pptx	2021-04-14	208.87KB
7.8 习题课		文档 .pptx	2021-04-14	1.60MB
		图书 .book	2021-04-14	417.00Byte
7.9 利用求解器进行超静定分析		文档 .pdf	2021-04-14	131.02KB
		文档 .pdf	2021-04-14	151.19KB
8.1 力矩分配法的基本概念		文档 .pptx	2021-04-14	126.72KB
8.2 多结点的力矩分配		文档 .pptx	2021-04-14	222.73KB
8.3 力矩分配法解对称结构		文档 .pptx	2021-04-14	134.45KB
8.4 无剪力分配法		文档 .pptx	2021-04-14	181.02KB
8.5 超静定结构各类解法的比较和合理选用		文档 .pptx	2021-04-14	94.30KB
8.6 超静定力的影响线		文档 .pptx	2021-04-14	197.31KB
8.7 习题课		图书 .book	2021-04-14	394.00Byte
		文档 .pptx	2021-04-14	1.01MB
9.1 知识点复习		文档 .pptx	2021-04-14	568.79KB
9.2 模拟试卷		文档 .pdf	2021-06-21	200.07KB
9.3 试卷答案		文档 .pdf	2021-12-20	383.39KB
9.4 课堂测试		文档 .pptx	2021-12-20	1.06MB