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(共24張PPT)
魁北克大橋的坍塌
這座大橋本該是美國著名設計師特奧多羅.庫帕的一個真正有價值的不朽杰作。庫帕曾稱他的設計是“最佳、最省的”。
庫帕自我陶醉于他的設計，而忘乎所以地把大橋的長度由原來的500米加到600米，以成為當時世界上最長的橋。
1907年，正當投資修建這座大橋的人士開始考慮如何為大橋剪彩時，人們忽然聽到一陣震耳欲聾的巨響--大橋的整個金屬結構垮了：19000噸鋼材和86名建橋工人落入水中，只有11人生還。
坍塌原因是橋長延長造成了大橋南端制動臂上的壓力索發生彎曲，從而導致整個上層結構傾塌。
魁北克大橋第二次坍塌
事故時間：1916年9月11日。
坍塌原因：由于設計上的缺陷，導致橋體實際承載量遠低于
設計承載量，并導致該橋第二次坍塌。
我國首座斜靠式系桿拱橋——義烏丹溪大橋主橋為鋼管混凝土拱橋，主跨88米，
主拱之間沒有橫撐，采用斜靠拱抵抗側向水平力。外觀優美，不像受普通鋼管拱橫撐的影響，視野開闊。橋面鋼主梁采用頂推/牽引法施工，橫梁、拱圈采用帶懸臂的龍門吊吊裝施工。
那到底什么樣的結構是穩定的，什么樣的結構
又是不穩定的？結構穩定與不穩定的程度又如
何評價？
二 穩固結構的探析
結構與穩定性
結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
結構的穩定性：
填表說明下表中的物體有可能因受到哪些力的作用而出現不穩
定現象，并根據你的生活經驗，簡要說明原因。
物體 受到的外力 不穩定的主要原因
靜止放置的自行車
落地燈
底小口大的
空竹簍
推力 碰撞
支撐面積較小
碰撞
碰撞
重心過高、底座小
與地面的接觸面較小、底小口大的 形狀
結構的穩定性與什么因素有關？
想一想：
影響結構穩定性的主要因素：
重心位置的高低
結構與地面接觸所形成的支撐面大小
結構的形狀
比薩斜塔從1174年始建，1350年竣工，經歷了176年。但由于塔身過重，地質松軟，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南傾斜。到1999年1月，塔頂比中軸線偏斜已達4．8米。意大利當局為了拯救斜塔，已向全世界廣泛征求保護方案，同時在塔的北側加壓了830噸的鉛塊，并在塔身的三分之一處加了一圈銅纜，向北牽拉固定。不過斜有斜的好處，每天為“斜”而來的參觀者多達10余萬人，扔下大把大把的銀子。如果它是一座正塔，比薩就不會有今天的風光，也就不會有這么多便宜可占了。
通過分析長方體重心的垂線位置與穩定性示意圖，使學生容易理解，比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點的垂線落在塔的底面的范圍內。當塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時，塔就會傾倒。
結構重心的位置：結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在就是穩定的，沒有就是不穩定的。
因素：重心位置的高低
靜態的自行車是如何保持穩定的？
應注意，支撐架與地面的夾角不能過小，否則自行車的自身重力集中在支架上，同樣容易失去平衡。
電動自行車或摩托車的另一種常　見支撐形式如左圖請分析
1、支撐點與地面構成的幾何形狀
　　　　　　　　　　　　　；
2、前、后車輪的受力
　　　　　　　　　　　　　；
3、重心位置
　　　　　　　　　　　　　；
4、穩定情況
　　　　　　　　　　　　　；
三角形
車自身重力、承載力、地面支撐力
落在支撐架與前輪組成的三角形內
比較穩定　
支撐面積越大，結構越穩定
接觸面是物體與地面接觸
形成的面
支撐面是物體與地面接觸形成
支撐點的連線與地面構成的面
因素：支撐面積的大小
人們利用梯子可以登高。請分析
A字形梯載人時能穩定的原因，
如果沒有梯子中間的拉桿將會怎
么樣？
一般情況下，梯子打開的時候，梯面
與地面組成三角形，梯子本身就能站
得穩。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，
兩個梯面的上半部分就與橫桿構成了
穩定的三角形，這就進一步加強了梯
子的穩定性，保證梯子能承受人體的
壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載
人時就不能保持穩定。
因素：結構的形狀
在使用圖中的兩種形狀的茶幾時，需要注意什么才能使他們保持穩定？
生活中我們有這樣的經驗，一個物體要有三個支撐點才能穩定，如果只有兩個就會倒下。但是，自行車在騎起來時，卻只有兩個支撐點，為什么不會倒下？
陀螺效應：
凡是高速旋轉的物體，都有一種使轉動軸保持不變的能力，這種能
力使得陀螺即使在不平的支持面上轉動也不會倒下。
所以一旦自行車運動起來后，轉動的車輪也具備這種能力，這種
能力使得自行車即使發生了傾斜，也能自動地把自行車調整過來，
這就是自行車不倒的原因。
除了重心位置的高低、結構與地面接觸所形成的
支撐面的大小和結構的形狀外，你認為還有哪些
因素也會影響到物體的平衡？
在汽車制造業中，利用殼體結構和薄鋼板制造汽
車的車體，而不用框架結構或較厚的鋼板，原因
是什么？
日常生活中我們利用穩定的結構抵抗外力、承受負載，那么我們是否也可以利用不穩定的結構來實現某些功能呢？
請舉例生活中利用不穩定的結構
實現一定功能的事例。
欹（音 qī 奇）器，又常被稱做歌器。它是
一種灌溉用的汲水罐器，是我國古代勞動人
民在生產實踐中的創造。欹器有一種奇妙的
本領：未裝水時略向前傾，待灌入少量水后，
罐身就豎起來一些，而一旦灌滿水時，罐子
就會一下子傾覆過來，把水倒凈，爾后又自
動復原，等待再次灌水。
(3) 在我國四川的廣漢三星堆出土的器具有許多都是尖底的。怎么擺放才穩定呢？
練習:
(1)在擁擠的公共汽車上已沒有座位，你必須站著，而扶手你讓給了旁邊的老人，你在公共汽車上要如何才能保持自己的沒摔倒？
(2)貨物應盡量放在船艙里還是甲板上？為什么？
人的身體的穩定性取決于支撐面的大小和人體姿勢重心的高低，在一定范圍內，兩腳分得越開，則重心越低，支撐面變大，越穩定！
謝謝大家

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