第1章 桥梁结构稳定

《第1章 桥梁结构稳定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、主讲：徐略勤副教授土木建筑学院桥梁工程系xulueqin@163.com²李国豪.桥梁结构稳定与振动.中国铁道出版社，1992²TimoshenkoSP,GereJ.TheoryofElasticStability,2ndEdition.McGrawHillInc.1961²周绪红.结构稳定理论.高等教育出版社，2010²唐家祥.结构稳定理论.中国铁道出版社，1989²1.1桥梁结构的失稳现象²1.2稳定问题及其分类²1.3稳定性的判别准则及求解方法²1.4桥梁结构稳定的研究现状1、克夫达敞开式桥&莫兹尔桥1875年，俄罗斯

2、的克夫达敞开式桥因上弦压杆失稳导致全桥破坏；1925年，前苏联的莫兹尔桥在试车时由于压杆失稳而发生事故；2、澳大利亚西门桥（WestGateBridge）1970年，澳洲墨尔本附近的西门桥在架设拼装左右两个半孔的钢箱梁时，钢箱梁的上翼缘板在跨中央失稳，导致整跨112m的上部结构倒塌；3、加拿大魁北克桥（QuebecBridge）魁北克桥是一座采用铆钉连接的钢桁架悬臂梁桥（rivetedsteeltrussbridge），全长987m，宽29m，高104m。主跨达549m，由177m的悬臂支承着195m长的挂梁，该桥至今仍保持

3、着世界第一的悬臂梁桥跨径记录。该桥于1919年建成通车，但在建设过程中发生了2次失稳破坏，前后经历了30年、有88名工人因此丧生。3、魁北克桥第一次事故1907年，魁北克桥在架设过程中，由于悬臂端下弦杆的腹板翘曲而产生严重的破坏事故；DeformDateElement/mmA3R、A4R、Jun.A7R、A8R、1.5~6.5A9RJun.A8R、A9R19Aug.6th7L、8L19Aug.23th5R、6R13Aug.27thA9L573、魁北克桥第一次事故1907年8月29日，魁北克桥的第一次破坏事故，造成了75名工人

4、当场死亡，另有11名重伤；3、魁北克桥第二次事故1913年，大桥开始重建，新桥主要受压构件的截面积比原设计增加了一倍以上。然而，在1916年9月，由于悬臂安装时一个锚固支撑构件断裂，挂梁再次落入圣劳伦斯河中，并导致13名工人丧生；3、魁北克桥事故分析4、美国塔科马桥风致失稳（TacomaBridge）1940年，美国华盛顿州第一座塔科马海峡大桥，于7月1日建成通车，同年11月7日，主梁在68km/h的风速下发生了气弹颤振，被严重摧毁。5、比较著名的桥梁失稳事故Ø1847年，英格兰DeeBridge；Ø1875年，俄罗斯克夫达

5、敞开式桥；Ø1907年，加拿大Quebec桥；Ø1925年，前苏联莫兹尔桥；Ø1940年，美国Tacoma桥Ø1969年，奥地利TheFourthDanube桥Ø1970年，英国MilfordHavenBridgeØ1970年，澳大利亚WestGate桥；Ø1971年，原联邦德国Koblenz桥；1、刚性球在曲面上的稳定性稳定是关于结构平衡状态性质的定义：——平衡指结构处于静止或匀速运动状态；——稳定指结构原有平衡状态不因微小干扰而改变。失稳指结构因微小干扰而失去原有平衡状态、并转移到另一新的平衡状态。2、理想压杆的稳定问题

6、理想压杆：两端铰支、荷载作用在形心轴（轴心受压）、杆轴线沿杆长完全平直、横截面双轴对称且沿杆长不变、杆件内无初始应力、材料符合胡克定律。当轴向荷载较小时，杆件只产生轴向压缩变形，保持平直的直线平衡状态；若此时给杆件施加一微小扰动水平力，杆件会发生微小弯曲，取消这一水平力后，杆件将恢复原来的直线平衡状态，即该平衡状态是稳定的。2、理想压杆的稳定问题当轴向荷载达到F时，施加微小的扰动水平力使杆件产生弯cr曲，取消这一扰动后，杆件仍保持微弯状态，不会恢复到原来的直线平衡状态，这个平衡是随遇的，称为随遇平衡或中性平衡；可见，当轴向荷

7、载达F时，杆件cr除了直线平衡状态外，还存在微弯的平衡状态，这一现象称为“平衡分支”；当轴向荷载超过F时，微小的扰cr动将导致杆件产生很大的弯曲变形而破坏，即弯曲屈曲/弯曲失稳。3、稳定问题的分类杆件发生弯曲失稳时，杆件由直线平衡形式变为弯曲平衡形式，失稳前后的平衡形式发生了变化，这种失稳现象称为第一类稳定问题；——特征：结构在失稳前后的变形产生了性质上的改变，原来的平衡形式不稳定后，可能出现与原来平衡形式有本质差别的新平衡形式。中性平衡状态是从稳定平衡过渡到不稳定平衡的临界状态，此时的轴向荷载F称为临界荷载/临界力；相应截

8、面上的应力cr称为临界应力σ。cr3、稳定问题的分类杆件在偏心力F的作用下始终会产生压缩和弯曲变形，当F达到临界荷载F时，即使不增大荷载，杆件的变形都会继续增u大直至破坏，这种失稳前后杆件的变形形式不发生变化的失稳为第二类稳定问题；——特征：在失稳前后变形的性质不变，原来的变形大大发展直至