材料力學(xué)穩(wěn)定習(xí)題課

壓桿穩(wěn)定習(xí)題討論課

Oλ

pλpAλOBscr=scr=a?bλ

粗短桿中長桿細(xì)長桿臨界應(yīng)力總圖10-7當(dāng)圓截面細(xì)長壓桿的直徑減小為原來的一半時，若其它條件（長度、約束、材料）均不變，則壓桿的臨界應(yīng)力變?yōu)樵瓉碇档腳___。正確答案：B 選項ABCD0.5倍0.25倍2倍4倍DUT-MMCAI-L110-6當(dāng)圓截面細(xì)長壓桿的直徑增大為原直徑的2倍時，若其它條件（長度、約束、材料）均不變，則壓桿臨界應(yīng)力將____。正確答案：B選項ABCD增大至2倍增大，數(shù)值不能確定增大至4倍減小，數(shù)值不能確定DUT-MMCAI-L110-12兩端鉸支的細(xì)長壓桿，在桿長中點有一可動鉸支座約束側(cè)向位移。若除去中間鉸支座，則臨界力變?yōu)樵瓉淼腳___倍。正確答案：A選項ABCD0.250.524DUT-MMCAI-L110-14圓截面細(xì)長壓桿的材料及支承情況保持不變，若將其直徑和桿長同時增大1倍，壓桿的____。正確答案：A選項ABCD臨界應(yīng)力不變，臨界力增大臨界應(yīng)力增大，臨界力不變臨界應(yīng)力和臨界力都增大臨界應(yīng)力和臨界力都減小DUT-MMCAI-L1yzO關(guān)于歐拉臨界力公式I

如何確定？

zyOzyOzyO任意形心慣性矩IzIzIz'各向約束相同時，應(yīng)取最小形心主慣性矩F(a)比較四根壓桿的歐拉臨界力lF(b)FaaEI(d)FaaEI(c)靜定桁架在載荷作用下的失效網(wǎng)架倒塌事故分析與反思2005年3月19日,營口港某在建屋頂網(wǎng)架整體跨塌案例分析當(dāng)時正進(jìn)行屋面施工和室內(nèi)土建施工事故造成網(wǎng)架報廢，多人死傷委托鑒定——判斷事故的原因和責(zé)任人網(wǎng)架桿件的設(shè)計材料：Q235工藝：高頻焊接管連接：螺栓球桿件規(guī)格D/tA(mm2)I(mm4)i(mm)1類D60×3.5176212.49×10521.0108.80.4992類D75.5×3.75208455.45×10525.485.60.6053類D88.5×422.110619.48×10529.972.70.7324類D114×428.513812.09×10639.355.90.8295類D140×4.531.119154.40×10647.945.40.8766類D159×626.522838.45×10654.140.20.899網(wǎng)架桿件規(guī)格與幾何參數(shù)網(wǎng)架平面圖及破壞狀態(tài)1A25CEGI133751圖例支座墜落支座傾斜上弦節(jié)點支承支座安裝連接缺陷缺螺栓焊縫不全缺焊縫安裝連接缺陷門形焊縫，未焊透，過渡板被拉開地腳螺拴失落，塞焊不夠球節(jié)點偏心嚴(yán)重四種工況的最大結(jié)構(gòu)位移與桿件最大應(yīng)力的比較荷載工況最大位移（mm）最大應(yīng)力值（MPa）上弦桿應(yīng)力最大值(MPa)腹桿應(yīng)力最大值(MPa)下弦桿應(yīng)力最大值（MPa）1全部荷載（全跨找坡）34．9132．0－129．0129．0－129．0131．0－91．7132．0－32．32原設(shè)計荷載20．985．9－72．777．4－72．785．9－56．883．9－23．33事故前狀態(tài)（半跨找坡）33．1147．0－129．0133．0－129．0147．0－93．3144．0－42．84工況3+風(fēng)荷載30.7146．0－129．0133．0－129．0146．0－93．8144．0－42．6工況3最不利，比工況2大很多，但仍滿足要求主要鑒定結(jié)果網(wǎng)架構(gòu)件（桿件、螺栓球、高強(qiáng)度螺栓等）質(zhì)量合格網(wǎng)架安裝施工（裝配、焊接、螺栓連接等）質(zhì)量基本項目抽檢12項，全部不合格；一般項目抽檢15項，6項不合格。網(wǎng)架承載力復(fù)核計算（強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等）在原設(shè)計工況下滿足要求，應(yīng)力水平正常在事故工況下也滿足要求，應(yīng)力水平偏高與事故現(xiàn)場專家初步鑒定的結(jié)論一致進(jìn)一步調(diào)查和思考——事故到底如何發(fā)生？有無其它原因？事故并非偶然用心就有發(fā)現(xiàn)1平面尺寸特征網(wǎng)架邊長比53.2/17.4=3.06,修正方案:（加兩道剛性梁）思考之三——設(shè)計因素有無問題或不足?不能充分發(fā)揮網(wǎng)架優(yōu)勢撓度分布對設(shè)計方案的反思2.網(wǎng)架截面跨高比：17.4/1.1=15.8>10~14（常用）1740011004053.支座底板至球底高度405mm>100~250mm（規(guī)范推薦）會產(chǎn)生什么問題？對事故的發(fā)生有什么影響？4.穩(wěn)定性薄弱環(huán)節(jié)：靠近角點處多根壓桿承受最高值壓應(yīng)力網(wǎng)架腹桿應(yīng)力分布5.對支座方案的反思為什么局部構(gòu)件超載會造成全部網(wǎng)架整體坍塌？采用什么結(jié)構(gòu)措施能夠有效避免此種災(zāi)難性事故？A

提高桿件材料的強(qiáng)度等級B

增大壓桿的壁厚C

增加支座數(shù)量D

在墻頂預(yù)先設(shè)置用于掛跳板的預(yù)埋件事故原因分析結(jié)論1

超載：屋面找坡加厚，掛跳板2

不利：施工工況產(chǎn)生最不利荷載組合3

隱患：支座、連接、裝配應(yīng)力4不足：網(wǎng)架剛度??；支座數(shù)量少，高度大，截面剛度小5

巧合：掛跳板位置靠近角點，正是網(wǎng)架穩(wěn)定性最薄弱處問題：1.受壓桿件是否允許承受跳板的橫向力？2.掛跳板是否會改變壓桿的臨界力？受壓桿思考之一——掛跳板是否能夠?qū)е戮W(wǎng)架失穩(wěn)？支座側(cè)移？掛跳板處縱橫彎曲NmxM——+————————fγW

(1–0.8

N/NE)

A鋼結(jié)構(gòu)公式(面內(nèi)穩(wěn)定性)（1）有非線性關(guān)系（2）承載力很低F1xwF1F2F2aa估算實際應(yīng)力設(shè)跳板+工人+物料=2kNF2=1kNa=1mM=1kN.mM/W=120MPa>f=215MPa即使彎曲應(yīng)力減半，仍會失穩(wěn)。目擊者回憶：最后安裝的節(jié)點由于尺寸誤差太大，安不上去，曾用“手拉葫蘆”強(qiáng)拉節(jié)點。選項：A桿件制造誤差B裝配順序問題C桿件錯換思考之二——裝配誤差大可能的原因和后果是什么？網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是靜定的嗎？網(wǎng)架共6種桿件，20多種規(guī)格最小直徑差10mm最小壁厚差0.25mm螺栓