结构稳定理论ppt1.pptx

结构稳定理论主讲人：董鑫

教学目的稳定问题是工程结构理论中的主要问题之一，为了加深学生对结构稳定特性的认识，掌握结构稳定计算的基本原理和方法，特开设结构稳定理论课程。

内容提要

本课程结合钢结构中存在的稳定问题，系统地介绍结构稳定问题分类和计算方法。主要分为六个部分来讲解。●轴心受压杆件的整体稳定●杆件的扭转与梁的弯扭屈曲●受压杆件的扭转屈曲与弯扭屈曲●压弯杆件在弯矩作用平面内的稳定●刚架的稳定●薄板的屈曲

考核方式●本课程为考查课。●考试成绩=平时成绩（50﹪）+期末考核（50﹪）其中平时成绩：作业成绩（30﹪）+平时上课状态（包含：考勤、笔记、上课状态等20%）期末考核：大作业。

第一章结构稳定问题概述1.1引言一、研究结构稳定问题的意义●结构稳定是结构安全与经济的主要问题与强度问题具有同等意义.●对于钢结构、杆系结构、薄壁结构更为重要.●现代高强材料的应用，结构稳定成为控制问题，特别是大跨度拱桥，桁架桥等.●结构可能发生整体和局部失稳，结构失稳是灾难性的.

二、事故举例●1875年俄罗斯克夫达桥——因上弦压杆失稳而引起全桥破坏。●1907年加拿大魁北克桥——因悬臂的受压下弦杆件失稳，导致桥梁倒塌。

●黑龙江哈尔滨阳明滩大桥

2012年8月24日晨5点30分许，哈尔滨阳明滩大桥引桥发生坍塌，四辆大型货车坠桥，3人遇难5人受伤。

●陕西商洛市南秦河2号桥2012年4月23日，陕西商洛市南秦河2号桥拆除时，整个桥面突然垮塌后落入水中，停在桥面上的两辆轿车，瞬间从8米高处随着桥面一同坠下。

●海南万宁东奥镇太阳河大桥2011年8月8日17时30分左右，万宁市礼纪镇附近的太阳河桥在改造过程中发生坍塌事故

●浙江杭州钱江三桥辅桥2011年7月15日凌晨，杭州钱江三桥辅桥主桥面右侧车道部分桥面突然塌落，一辆重型半挂车从桥面坠落，又将下匝道砸塌

●河南栾川汤营伊河大桥2010年7月26日，河南栾川汤营伊河大桥，暴雨引发的洪水导致大桥整体垮塌，67人死亡，22人失踪。

●吉林省锦江大桥2010年6月8日20时30分许，吉林省道302朝长公路194公里100米处的锦江大桥突然垮塌，一辆行驶在桥上的大挂货车连同桥面坠入锦江，一辆出租车驶到垮塌大桥处时坠入桥下，货车与出租车共7人，6人受伤。

三、研究稳定问题的意义钢结构的稳定问题是钢结构设计中必须要解决的重要问题，学习和掌握结构稳定理论及设计方法，对保证钢结构设计的安全性至关重要。

1.2结构稳定问题及其分类一、结构稳定的概念不稳定平衡随遇平衡稳定平衡

1)稳定平衡：偏离平衡位置，总势能增加。2)不稳定平衡：偏离平衡位置，总势能减少。3)随遇平衡：偏离平衡位置，总势能不变。不稳定临界稳定

二、结构失稳的两种基本形式1）第一类失稳（分支点失稳）：结构变形产生了性质上的突变，带有突然性。Δl/2F=Fcrl(b)弯曲平衡状态F(a)直线平衡状态lF2FOF1D（c）荷载—位移曲线（P—Δ曲线）ΔFcrDCAB

弯曲失稳是杆件丧失整体稳定的一种形式。发生弯曲失稳时，杆件由直线平衡状态变为弯曲平衡状态。这种失稳前后平衡形式发生变化的失稳现象称为丧失了第一类失稳，也称为分枝点失稳。这种改变具有突然性。临界荷载（发生中性平衡时对应的荷载）当时，理想压杆为稳定平衡。当时，理想压杆为中性平衡（出现平衡分支现象）。当时，理想压杆为不稳定平衡，发生失稳。FcrFFcrF=FcrFFcr

2）第二类失稳（极值点失稳）：虽不出现新的变形形式，但结构原来的变形将增大或材料的应力超过其许可值，结构不能正常工作。(a)偏心受压杆ΔPePP(b)荷载——位移曲线（P—Δ曲线）

实际工程中的杆件通常处于压弯状态，存在初弯曲、荷载初偏心、残余应力等缺陷，应该属于第二类稳定问题。由于解决第一类稳定问题比较简便，理论也比较成熟，因此很多问题仍然按第一类稳定问题对待，而采用安全系数等方式来考虑初始缺陷的影响。

1.3判断平衡的稳定性准则与确定临界荷载的基本方法

1.3.1静力准则与静力法处于平衡状态的结构体系，受到微小扰动力后稳定——（正恢复力）结构偏离当前平衡位置，但最终仍能得到恢复。临界——（无作用力）结构改变到新的平衡位置。不稳定——（负恢复力）结构失去平衡。

静力法：即静力平衡法，也称中性平衡法，此法是求解临界荷载的最基本方法。对第一类弹性稳定问题，在分支点存在两个临近的平衡状态：原始直线平衡状态和产生了微小弯曲变形的平