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1、Chapter9 Chapter9 Buckling of ColumnsBuckling of Columns (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) 第九章第九章 压杆稳定压杆稳定 （Buckling of Columns Buckling of Columns ） 9-19-1 压杆稳定的概念压杆稳定的概念 ( (The basic concepts of columns)The basic concepts of columns) 9-3 9-3 其它支座条件下细长压杆其它支座条件下细长压杆的临界压力的临界压力 (Eulers Formul
2、a for other end conditions ) (Eulers Formula for other end conditions ) 9-29-2 两端铰支两端铰支细长压细长压杆的杆的临界临界压压力力 (The Critical Load for a straight, uniform, (The Critical Load for a straight, uniform, axially loaded, pin-ended columns)axially loaded, pin-ended columns) (Buckling of Columns)(Buckling of Col
3、umns) 9-49-4 欧拉公式的应用范围欧拉公式的应用范围 经验公式经验公式 ( (Applicable range for Eulers formula Applicable range for Eulers formula the experimental formula )the experimental formula ) 9-59-5 压杆的稳定校核压杆的稳定校核 (Check the stability of columns)(Check the stability of columns) 9-69-6 提高提高压杆稳定性压杆稳定性的的措施措施 (The measures to
4、 enhance the columns (The measures to enhance the columns stability) stability) (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) 一、问题提出一、问题提出(Questions)(Questions) 第二章中，轴向拉、压杆的强度条件为第二章中，轴向拉、压杆的强度条件为 满足强满足强 度条件度条件 受压杆受压杆 安全安全 ? ? 1.1.为什么要研究压杆稳定为什么要研究压杆稳定？ (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) 可见其承载能可见
5、其承载能 力并不仅取决力并不仅取决 于轴向压缩的于轴向压缩的 抗压强度抗压强度. . 还存在另一失还存在另一失 效形式效形式：压杆压杆 失稳失稳. . 研究压杆稳定对于工程实际具有重要意义研究压杆稳定对于工程实际具有重要意义 (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) 2.2.工程中的压杆工程中的压杆 (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) （1 1）上世纪初上世纪初, , 享有盛誉的美国桥梁学家库柏享有盛誉的美国桥梁学家
6、库柏 (Theodore (Theodore Cooper)Cooper)在圣劳伦斯河上建造在圣劳伦斯河上建造魁比克大桥魁比克大桥 (Quebec Bridge)(Quebec Bridge) 19071907年年8 8月月2929日日, , 发生稳定性破坏发生稳定性破坏, , 8585位工人死亡位工人死亡, , 成为上世成为上世 纪十大工程惨剧之一纪十大工程惨剧之一. . 3.3.失稳破坏案例失稳破坏案例 (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) 魁北克大桥本该是美国著名设计师特奥多罗魁北克大桥本该是美国著名设计师特奥多罗 库帕的一个真正有库帕的一
7、个真正有 价值的不朽杰作。库帕曾称他的设计是价值的不朽杰作。库帕曾称他的设计是“ “最佳、最省的最佳、最省的” ”。库帕自我。库帕自我 陶醉于他的设计，而忘乎所以地把大桥的长度由原来的陶醉于他的设计，而忘乎所以地把大桥的长度由原来的500500米加到米加到 600600米，以之成为当时世界上最长的桥。米，以之成为当时世界上最长的桥。 桥的建设速度很快，施工桥的建设速度很快，施工 组织也很完善。正当投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥组织也很完善。正当投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥 剪彩时，人们忽然听到一阵震耳欲聋的巨响剪彩时，人们忽然听到一阵震耳欲聋的巨响大桥的整个金属结大桥的整
8、个金属结 构垮了：构垮了：1900019000吨钢材和吨钢材和8686名建桥工人落入水中，只有名建桥工人落入水中，只有1111人生还。人生还。 原因：原因：忽略了对桥梁重量的精确计算导致悬臂桁架中个别受压杆忽略了对桥梁重量的精确计算导致悬臂桁架中个别受压杆 失去稳定产生屈曲，造成全桥坍塌；失去稳定产生屈曲，造成全桥坍塌； (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) 塔克马吊桥 (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) 该桥计算时疏忽了对风荷载的验算，桥建成试通车后，该桥计算时疏忽了对风荷载的验算，桥建成试通车
9、后， 发现桥面已发生扭曲，于是委托麻省理工大学进行检测，麻发现桥面已发生扭曲，于是委托麻省理工大学进行检测，麻 省理工大学制作了一个原桥的模型，进行风荷载试验，发现省理工大学制作了一个原桥的模型，进行风荷载试验，发现 桥面扭曲的直接原因是风荷载，于是麻省理工大学用桥面扭曲的直接原因是风荷载，于是麻省理工大学用6 6天时天时 间另搞了一个完善设计，在桥主梁侧面打开一些空洞，以减间另搞了一个完善设计，在桥主梁侧面打开一些空洞，以减 少风荷载的影响，可惜这一方案尚未实施完毕，桥面已出现少风荷载的影响，可惜这一方案尚未实施完毕，桥面已出现 剧烈扭曲，通过桥梁的最后一辆车是一辆轿车，受桥面扭曲剧烈扭曲，
10、通过桥梁的最后一辆车是一辆轿车，受桥面扭曲 影响。在桥面上已无法行驶，在相关营救人员的援助下，车影响。在桥面上已无法行驶，在相关营救人员的援助下，车 主逃脱险境，之后不久桥就全部损坏。主逃脱险境，之后不久桥就全部损坏。 设计该桥的校方将该桥的废钢材全部购买下来，制成设计该桥的校方将该桥的废钢材全部购买下来，制成 校徽，来告诫本校学生永远记住这一教训。校徽，来告诫本校学生永远记住这一教训。 (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) （2 2）19951995年年6 6月月2929日下午日下午, , 韩国汉城三丰百货大楼韩国汉城三丰百货大楼, ,由于盲目
11、由于盲目 扩建扩建, , 加层加层, , 致使大楼四五层立柱不堪重负而产生失稳破坏致使大楼四五层立柱不堪重负而产生失稳破坏, , 大楼倒塌大楼倒塌, , 死死502502人人, , 伤伤930930人人, , 失踪失踪113113人人. . 灾难只需30秒钟 (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) （2 2）沪东中华造船集团有限公司十几秒中）沪东中华造船集团有限公司十几秒中3636人丧生人丧生 0101年年7 7月月1717日上午日上午8 8点，在上海市沪点，在上海市沪 东中华造船东中华造船( (集团集团) )有限公司由上海有限公司由上海 电力建筑
12、工程公司承担的电力建筑工程公司承担的600600吨门式吨门式 起重机在吊装过程中发生特大事故起重机在吊装过程中发生特大事故 。 3636人死亡、人死亡、3 3人受伤，同济大学人受伤，同济大学9 9人人 不幸全部遇难不幸全部遇难 早晨，机械学院的几位打算去沪东早晨，机械学院的几位打算去沪东 造船厂指挥安装龙门起重机的老师造船厂指挥安装龙门起重机的老师 回机械南馆取资料，守门的师傅替回机械南馆取资料，守门的师傅替 他们开了门。谁曾想，一个多小时他们开了门。谁曾想，一个多小时 后，他们都在沪东造船厂的事故中后，他们都在沪东造船厂的事故中 遇难。一行遇难。一行9 9人中，有人中，有5353岁的老教授岁
13、的老教授 ，也有才，也有才3030岁风华正茂的博士后。岁风华正茂的博士后。 (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) （3 3）浦东沪东造船沪东龙门吊倒塌）浦东沪东造船沪东龙门吊倒塌 0808年年5 5月月3030日零时日零时2525分左右，五莲路浦东大道上的沪东中华造分左右，五莲路浦东大道上的沪东中华造 船公司两个各船公司两个各600600吨的龙门吊在操作过程中发生意外，巨大的塔吊吨的龙门吊在操作过程中发生意外，巨大的塔吊 倒塌导致三个操作的驾驶员当场死亡，另有多名伤者被送往东方医倒塌导致三个操作的驾驶员当场死亡，另有多名伤者被送往东方医 院抢救。
14、院抢救。 原因：原因：是两台六百吨一起起吊重八百吨的船头时，两台龙门吊是两台六百吨一起起吊重八百吨的船头时，两台龙门吊 的速度不一样，前面一台倒了后面一台承受不了重量外加第一台的的速度不一样，前面一台倒了后面一台承受不了重量外加第一台的 拉力就一起跟着倒了。干坞里面的船也毁了拉力就一起跟着倒了。干坞里面的船也毁了 (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) （3 3）20002000年年1010月月2525日上午日上午1010时时南京南京 电视台电视台演播中心由于脚手架失稳演播中心由于脚手架失稳, , 造造 成屋顶模板倒塌成屋顶模板倒塌, , 死死6
15、6人人, , 伤伤3434人人. . (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) （4 4）20042004年年2 2月月2525日日9 9时时1515分分, ,由福建省惠安县建筑工程公司承由福建省惠安县建筑工程公司承 建的晋江市霞行村行元建的晋江市霞行村行元大厦改造工程大厦改造工程, ,竹脚手架架体超载失稳整竹脚手架架体超载失稳整 体坍塌体坍塌, ,造成造成5 5人死亡、人死亡、7 7人受伤人受伤. . (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) 民工们守候在事故现场外等候消息民工们守候在事故现场外等候消息事
16、故现场事故现场120120救护车在出口等候救援救护车在出口等候救援 （5 5）20052005年年9 9月西单北京市西西工程月西单北京市西西工程4 4号工地项目号工地项目发生模板支发生模板支 撑系统坍塌、脚手架失稳撑系统坍塌、脚手架失稳等三起事故等三起事故. . 一栋楼从一栋楼从6 6层塌落层塌落, ,四五十四五十 名工人坠落名工人坠落. . (Buckling of Columns)(Buckling of Columns) （6 6）20062006年年1212月月1414日凌晨日凌晨5 5时时3030分左右分左右, , 正在施工的正在施工的贵阳市贵阳市至开至开 阳县高等级公路阳县高等级公路小尖山大桥小尖山大桥由于脚手架失稳发生垮塌事故由于脚手架失稳
