《《土木工程力学基础土木工程力学基础》》（少学时）（少学时）受压构件的稳定性受压构件的稳定性 本单元学习目标本单元学习目标一、能够认识到压杆失稳的危害性二、能叙述压杆失稳的概念三、能够分析影响受压构件稳定性的因素四、能够阐述提高压杆稳定性的措施 九江长江大桥九江长江大桥————跨越长江的公铁两用（跨越长江的公铁两用（4 4车道加双线）桥主跨车道加双线）桥主跨216216米，为中国当时铁米，为中国当时铁路钢桥跨度之最钢梁设双层桥面，上层公路下层铁路路钢桥跨度之最钢梁设双层桥面，上层公路下层铁路 细长压杆 南京长江大桥南京长江大桥南京长江大桥南京长江大桥————————跨越长江的公路铁路两用钢桁架桥上层为公路，行车道宽跨越长江的公路铁路两用钢桁架桥上层为公路，行车道宽跨越长江的公路铁路两用钢桁架桥上层为公路，行车道宽跨越长江的公路铁路两用钢桁架桥上层为公路，行车道宽15m15m15m15m下层为双线铁路正桥有为双线铁路正桥有为双线铁路正桥有为双线铁路正桥有10101010孔，共长孔，共长孔，共长孔，共长1576m1576m1576m1576m正桥为公路铁正桥为公路铁正桥为公路铁正桥为公路铁 双层钢连续桁梁桥，上层为四车双层钢连续桁梁桥，上层为四车双层钢连续桁梁桥，上层为四车双层钢连续桁梁桥，上层为四车道公路桥，下层为双线铁路桥。
道公路桥，下层为双线铁路桥道公路桥，下层为双线铁路桥道公路桥，下层为双线铁路桥 细长压杆 看完上面两个图片，我们知道桁架结构当中的杆件都属于轴向拉压杆件，根据我们前面所学的知识，对于轴向拉压杆件尺寸应该按照前面轴向拉压杆的强度条件进行设计，但是对于这些细长杆件我们除了进行拉压强度计算是不够的，还必须要考虑稳定性的问题，这就是我们本单元要考虑的问题 20102010年年1 1月月3 3日，云南建工集团市政公司承建的日，云南建工集团市政公司承建的昆明新机场昆明新机场配套引桥工程，浇筑配套引桥工程，浇筑混凝土混凝土过程中突然发生支架垮塌事故，垮塌长度约过程中突然发生支架垮塌事故，垮塌长度约38.538.5米，宽为米，宽为13.213.2米米 ，支撑，支撑高度约为高度约为8 8米，事发时，作业面下有米，事发时，作业面下有4040多人截至多人截至1 1月月3 3日日2020时时3030分昆明新机场配分昆明新机场配套引桥工程支架垮塌事故共造成套引桥工程支架垮塌事故共造成7 7人死亡人死亡 ，，2626人轻伤，人轻伤，8 8人重伤下图为事故现人重伤下图为事故现场图片 据初步分析，昆明新机场建设工地航站区据初步分析，昆明新机场建设工地航站区A3A3标东引桥垮塌，是浇灌混凝土标东引桥垮塌，是浇灌混凝土过程中其中一段支撑体系失稳。
过程中其中一段支撑体系失稳事故现场照片读一读读一读 历史上的失稳事件历史上的失稳事件历史上的失稳事件历史上的失稳事件 历史上也曾发生过多次由于压杆失稳而导致的重大事故例如：历史上也曾发生过多次由于压杆失稳而导致的重大事故例如：历史上也曾发生过多次由于压杆失稳而导致的重大事故例如：历史上也曾发生过多次由于压杆失稳而导致的重大事故例如：1891189118911891年年年年瑞士一座长瑞士一座长瑞士一座长瑞士一座长 42 m 42 m 42 m 42 m 的桥，当列车通过时，因结构失稳而坍塌，的桥，当列车通过时，因结构失稳而坍塌，的桥，当列车通过时，因结构失稳而坍塌，的桥，当列车通过时，因结构失稳而坍塌，12 12 12 12 节车厢中的节车厢中的节车厢中的节车厢中的 7 7 7 7 节落入河中，节落入河中，节落入河中，节落入河中，200 200 200 200 多人死亡多人死亡多人死亡多人死亡1907 1907 1907 1907 年加拿大魁北克省圣劳伦斯河上的钢结年加拿大魁北克省圣劳伦斯河上的钢结年加拿大魁北克省圣劳伦斯河上的钢结年加拿大魁北克省圣劳伦斯河上的钢结构大桥，在施工中，由于桁架中一根受压弦杆的突然失稳，造成了整个大桥的构大桥，在施工中，由于桁架中一根受压弦杆的突然失稳，造成了整个大桥的构大桥，在施工中，由于桁架中一根受压弦杆的突然失稳，造成了整个大桥的构大桥，在施工中，由于桁架中一根受压弦杆的突然失稳，造成了整个大桥的倒塌，九千吨钢结构变成了一堆废铁，在桥上施工的倒塌，九千吨钢结构变成了一堆废铁，在桥上施工的倒塌，九千吨钢结构变成了一堆废铁，在桥上施工的倒塌，九千吨钢结构变成了一堆废铁，在桥上施工的 86 86 86 86 名工人中有名工人中有名工人中有名工人中有 75 75 75 75 人丧人丧人丧人丧生。
此外，生此外，生此外，生此外，1925 1925 1925 1925 年原苏联的莫兹尔桥和年原苏联的莫兹尔桥和年原苏联的莫兹尔桥和年原苏联的莫兹尔桥和 1940 1940 1940 1940 年美国的塔科马桥的毁坏，也年美国的塔科马桥的毁坏，也年美国的塔科马桥的毁坏，也年美国的塔科马桥的毁坏，也都是由压杆失稳引起的重大工程事故因此，稳定问题在工程中占有重要地位都是由压杆失稳引起的重大工程事故因此，稳定问题在工程中占有重要地位都是由压杆失稳引起的重大工程事故因此，稳定问题在工程中占有重要地位都是由压杆失稳引起的重大工程事故因此，稳定问题在工程中占有重要地位1.1.1.1.什么是失稳？什么是失稳？什么是失稳？什么是失稳？2.2.2.2.如何提高受压构件的稳定性？如何提高受压构件的稳定性？如何提高受压构件的稳定性？如何提高受压构件的稳定性？？ 一、受压构件平衡状态的稳定性一、受压构件平衡状态的稳定性 压杆压杆压杆压杆————受轴向压力的直杆叫做压杆受轴向压力的直杆叫做压杆受轴向压力的直杆叫做压杆受轴向压力的直杆叫做压杆失稳失稳————在一定轴向压力作用下，细长直杆突然丧失原有直线在一定轴向压力作用下，细长直杆突然丧失原有直线平衡形态的现象叫做平衡形态的现象叫做 压杆失去稳定性，简称失稳，又称屈曲。
压杆失去稳定性，简称失稳，又称屈曲压杆的稳定性压杆的稳定性——细长压杆在轴向力作用下保持其原有直线细长压杆在轴向力作用下保持其原有直线平衡状态的能力平衡状态的能力1 1、压杆稳定的概念、压杆稳定的概念 临界状态临界状态————从稳定平衡过度到不稳定平衡的特定状态成从稳定平衡过度到不稳定平衡的特定状态成为临界状态为临界状态临界力临界力临界力临界力————————临界状态下作用的压力临界状态下作用的压力临界状态下作用的压力临界状态下作用的压力PcrPcrPcrPcr称为临界力它称为临界力它称为临界力它称为临界力它是判别压杆是否会失稳的重要指标是判别压杆是否会失稳的重要指标是判别压杆是否会失稳的重要指标是判别压杆是否会失稳的重要指标当PPcr时，平衡是不稳定的 2 2、临界力的欧拉公式、临界力的欧拉公式式中：式中： E————材料的弹性摸量材料的弹性摸量 l————杆的长度，杆的长度，μlμl称为计算长度称为计算长度 I————杆件横截面的最小惯性矩杆件横截面的最小惯性矩 μ————长度系数，与压杆两端的约束条件有关长度系数，与压杆两端的约束条件有关 二、影响受压构件稳定性的因素二、影响受压构件稳定性的因素。
1 1、受压构件（压杆）杆端的约束、受压构件（压杆）杆端的约束 压杆的临界力与其长度因素的压杆的临界力与其长度因素的平方成反比，平方成反比， 改善压杆杆端的约改善压杆杆端的约束是提高压杆稳定性的重要措施之束是提高压杆稳定性的重要措施之一2 2、受压构件（压杆）的长度、受压构件（压杆）的长度 压杆的临界力与其长度的平方压杆的临界力与其长度的平方成反比若能缩短压杆的长度对提成反比若能缩短压杆的长度对提高压杆的临界力是非常显著的高压杆的临界力是非常显著的 3 3、受压构件的截面形状、受压构件的截面形状要避免采用截面最大惯性矩与最要避免采用截面最大惯性矩与最小惯性矩相差较大的截面在截小惯性矩相差较大的截面在截面面积相同的条件下要尽量使材面面积相同的条件下要尽量使材料远离形心轴，即尽量使用空心料远离形心轴，即尽量使用空心的截面4 4、受压构件的材料、受压构件的材料 选择选择μμ值较大的材料就可提高大柔度杆的稳定性值较大的材料就可提高大柔度杆的稳定性5 5、受压构件的质量、受压构件的质量 在实际工程中，受压构件的制造工艺方式多种多样，在实际工程中，受压构件的制造工艺方式多种多样，不同的工艺方式都会影响构件的质量，采用质量优良的构不同的工艺方式都会影响构件的质量，采用质量优良的构件能为其稳定性提供保障。
件能为其稳定性提供保障 检测题检测题1.1.细长压杆在轴向力作用下保持其原有直线细长压杆在轴向力作用下保持其原有直线平衡状态的能力称为平衡状态的能力称为 2.2.在一定轴向压力作用下，细长直杆突然丧在一定轴向压力作用下，细长直杆突然丧失其原有直线平衡形态的现象叫做压杆失其原有直线平衡形态的现象叫做压杆 3. 3. 压杆失稳与强度破坏，就其性质而言是完压杆失稳与强度破坏，就其性质而言是完全不同的，导致压杆失稳的压力比发生强全不同的，导致压杆失稳的压力比发生强度破坏时的压力要度破坏时的压力要 得多因此，得多因此，对细长压杆必须进行对细长压杆必须进行 计算 学习要求学习要求1.1.能够认识到压杆失稳的危害性能够认识到压杆失稳的危害性2.2.能叙述压杆失稳的概念能叙述压杆失稳的概念3.3.能够分析影响受压构件稳定性的因素能够分析影响受压构件稳定性的因素4.4.能够阐述提高压杆稳定性的措施能够阐述提高压杆稳定性的措施5.5.学习中能够收集资料并提出解决问题的方学习中能够收集资料并提出解决问题的方法、措施法、措施 。