張桂民,王貞碩, 董紀(jì)偉, 劉俁軒

(中國礦業(yè)大學(xué) 力學(xué)與土木工程學(xué)院 深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221116)

材料力學(xué)是變形體力學(xué)的基礎(chǔ)分支，是為設(shè)計(jì)工程實(shí)際構(gòu)件提供必要理論支撐的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程研究工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械的各組成部分在正常工作條件下應(yīng)滿足的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性條件。對土木工程專業(yè)來說，該課程既是后續(xù)課程的重要理論基礎(chǔ)，又可直接解決一些基本的工程實(shí)際問題。

提高材料力學(xué)的教學(xué)效果，培養(yǎng)土木工程專業(yè)學(xué)生的工程意識(shí)和解決問題的綜合能力，是授課教師一直努力的方向[1-2]。近年來，案例教學(xué)對高校教學(xué)改革具有重要的推動(dòng)作用，在很多課程的教學(xué)中都開展了案例教學(xué)[3-5]，并取得了良好的教學(xué)效果。材料力學(xué)的發(fā)展遵循人類認(rèn)識(shí)自然的普遍規(guī)律，即：從實(shí)踐中認(rèn)識(shí)規(guī)律，再回到實(shí)踐中指導(dǎo)實(shí)踐。因此，案例教學(xué)是材料力學(xué)理論與工程實(shí)際緊密結(jié)合的有效教學(xué)形式之一[6-7]。

文章分析了土木工程專業(yè)材料力學(xué)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，依據(jù)材料力學(xué)課程安排，列舉了與土木工程相關(guān)的典型案例，擬為課堂教學(xué)提供參考。

一、案例教學(xué)現(xiàn)狀

(一)土木工程專業(yè)的案例教學(xué)需求

材料力學(xué)課程是高等學(xué)校土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。在講授材料力學(xué)課程時(shí)，授課教師需要從基礎(chǔ)知識(shí)服務(wù)專業(yè)內(nèi)容的理念出發(fā)，盡量列舉與土木工程專業(yè)相關(guān)的工程實(shí)例，這樣才能抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

通過土木工程實(shí)際問題，授課教師可以啟發(fā)式地引導(dǎo)學(xué)生抽象出相關(guān)的力學(xué)模型，進(jìn)一步開展強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等方面的力學(xué)分析。這樣的分析過程，才有利于增加學(xué)生的參與度，讓學(xué)生直觀感受到材料力學(xué)理論的實(shí)際應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。

可見，為提高課堂教學(xué)效果，搜集并整理與土木工程相關(guān)的材料力學(xué)教學(xué)案例非常必要。

(二)材料力學(xué)教材的不足

當(dāng)今主流的材料力學(xué)教材，均以機(jī)械相關(guān)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件為教學(xué)案例背景，很少涉及土木工程專業(yè)案例[8-12]。以中國礦業(yè)大學(xué)為例，學(xué)校的教材全部采用嚴(yán)圣平教授主編的《材料力學(xué)(第二版)》。教材中各章節(jié)的例題和習(xí)題均采用經(jīng)典的工程結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，與土木工程專業(yè)相對應(yīng)的案例幾乎沒有[12]。因此，作為土木工程專業(yè)的任課教師，有必要搜集相關(guān)的土木工程案例，將之與抽象的課堂理論知識(shí)結(jié)合，彌補(bǔ)現(xiàn)有教材的不足。

(三)學(xué)習(xí)效果不佳

材料力學(xué)教學(xué)一般面向高等學(xué)校本科一年級(jí)或二年級(jí)學(xué)生，他們幾乎沒有任何工程背景和實(shí)踐知識(shí)，更談不上經(jīng)驗(yàn)。在課堂教學(xué)時(shí)，如果授課教師完全照本宣科，不與專業(yè)相聯(lián)系，則會(huì)使學(xué)生感到枯燥乏味。筆者在授課時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于教材中所涉及的例題和習(xí)題大都針對機(jī)械類專業(yè)，部分土木工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)消極被動(dòng)，缺乏主動(dòng)性，經(jīng)常出現(xiàn)逃課或課上玩手機(jī)的現(xiàn)象。此外，由于課后作業(yè)與專業(yè)相關(guān)度不高，很多學(xué)生完成時(shí)也不認(rèn)真，有的學(xué)生甚至抄襲他人作業(yè)，很難達(dá)到鞏固所學(xué)知識(shí)的目的。

(四)案例教學(xué)的必要性

案例教學(xué)的方式不再停留在公式的簡單套用上，而是要將實(shí)際問題抽象為力學(xué)模型，強(qiáng)調(diào)在實(shí)踐中抓主要矛盾，很好地彌補(bǔ)了教材例題和習(xí)題的不足。因此，作為任課教師有責(zé)任通過多種途徑搜集整理與專業(yè)相關(guān)的工程實(shí)際問題，供學(xué)生分析，真正達(dá)到舉一反三的效果。

二、土木工程專業(yè)材料力學(xué)教學(xué)典型案例

材料力學(xué)課程具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性。課程中各種基本變形、應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論等知識(shí)都是組合變形的基礎(chǔ)，土木工程中遇到的問題絕大多數(shù)也都是組合變形問題。在組合變形條件下，構(gòu)件或結(jié)構(gòu)內(nèi)部各點(diǎn)一般處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，此時(shí)要判定其強(qiáng)度能否滿足要求，就要用到強(qiáng)度理論的知識(shí)，而在結(jié)構(gòu)安全性校核的同時(shí)，還要進(jìn)行具體的應(yīng)力應(yīng)變分析。能量方法作為解決問題的一種方法，可求解組合變形的靜定、超靜定問題及壓桿穩(wěn)定性等一系列問題。接下來將介紹幾個(gè)與土木工程專業(yè)相關(guān)的典型工程案例，為課堂教學(xué)提供參考。

(一)橋面極度扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致的塔科馬懸索橋垮塌事故

在工程實(shí)際中，許多構(gòu)件的主要變形形式是扭轉(zhuǎn)，如轉(zhuǎn)向時(shí)的汽車操縱桿、攻絲時(shí)的絲錐等，其變形特點(diǎn)是相鄰橫截面繞軸線相對轉(zhuǎn)動(dòng)。土木工程扭轉(zhuǎn)案例主要集中在鋼結(jié)構(gòu)中，比較著名的一個(gè)案例是美國的塔科馬懸索橋事故。

1940年11月7日，建成僅4個(gè)月的美國華盛頓州塔科馬懸索橋發(fā)生垮塌事故。事故的直接原因是橋面扭轉(zhuǎn)變形過大導(dǎo)致懸索拉斷進(jìn)而使橋面垮塌，更深層原因則涉及著名的卡門渦街效應(yīng)[13-14]。事實(shí)上，塔科馬懸索橋建成后不久，人們就發(fā)現(xiàn)其在微風(fēng)的吹拂下出現(xiàn)晃動(dòng)，甚至產(chǎn)生強(qiáng)烈的扭曲變形。從圖1(a)可以看出，沿著橋面的扭曲，橋面的一端上升，另一端下降。

在橋上駕車時(shí)，司機(jī)甚至可以見到另一端的汽車隨著橋面的扭動(dòng)一會(huì)兒消失一會(huì)兒又出現(xiàn)的奇觀。因而，當(dāng)?shù)厝擞哪貙⒃摌蚍Q為“舞動(dòng)的格蒂”。風(fēng)荷載的作用導(dǎo)致橋面彈性顫振，彈性顫振的出現(xiàn)最終使風(fēng)對橋的影響越來越大，整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)像麻花一樣扭曲。在一次前所未有的扭曲發(fā)生后，大橋鋼纜逐一斷裂，最終橋面因承載力不足而徹底倒塌，見圖1(b)。當(dāng)時(shí)的風(fēng)速僅為64 km/h，相當(dāng)于8級(jí)風(fēng)。

該事故中橋面的橫截面并非圓形，在風(fēng)載荷作用下，橋面產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，可作為教材中非圓截面桿扭轉(zhuǎn)章節(jié)的教學(xué)案例。當(dāng)然，塔科馬大橋坍塌事故具有更深層次原因。著名力學(xué)家馮·卡門等研究發(fā)現(xiàn)，大橋在設(shè)計(jì)上存在不可忽視的缺陷。大橋橫截面為 H形結(jié)構(gòu)，當(dāng)風(fēng)形成的高速漩渦不斷從橋身兩邊脫離時(shí)，會(huì)對橋身產(chǎn)生一個(gè)交替的側(cè)向力，在側(cè)向力作用下橋面極度扭轉(zhuǎn)，同時(shí)產(chǎn)生共振，最終導(dǎo)致橋面因強(qiáng)度不足而垮塌。

案例中涉及的材料力學(xué)知識(shí)還有桿件的軸向拉伸，因?yàn)樵趹宜鳂蛘w垮塌之前，鋼索逐一被拉斷，這里的鋼索可以看成軸向拉伸的桿件，亦可作為教材軸向拉伸章節(jié)的教學(xué)案例。此外，美國塔科馬大橋事故還涉及空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)。將這一事故引入課堂作為案例講述時(shí)，必然會(huì)引起學(xué)生的興趣，激發(fā)他們學(xué)習(xí)材料力學(xué)的積極性。

(二)壓彎組合變形導(dǎo)致的公交站臺(tái)頂棚坍塌事故

由兩種或兩種以上基本變形組合的情況稱為組合變形。在實(shí)際工程中，大多數(shù)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)受到的都是產(chǎn)生兩種或兩種以上基本變形的載荷。如起重機(jī)的橫梁、偏心受壓的立柱、巖土工程中承受上覆載荷的摩擦樁等。2018年1月，合肥市公交站臺(tái)暴雪后頂棚坍塌事故是壓彎組合變形的一個(gè)典型案例，見圖2。

2018年1月4日上午，安徽省合肥市普降暴雪，望江路沿線有多座公交候車亭頂棚發(fā)生了嚴(yán)重的坍塌事故[15]。事故造成至少20名候車乘客受傷，其中1名乘客不治身亡。根據(jù)現(xiàn)場目擊者口述，候車亭頂棚并不是緩慢倒下的，而是發(fā)出“咔咔”的聲音之后突然掉下來。由圖2(b)可知，斷裂口產(chǎn)生于承托弓和立柱的連接部位，即連接件。雖然連接件直徑較小，斷口粗糙，但仍可近似認(rèn)為是一個(gè)平面。

為便于分析，將候車亭棚體簡化為一個(gè)單立柱支撐的力學(xué)模型，如圖3(a)所示?？紤]到廣告牌并不承受來自上方的載荷，所以在力學(xué)模型中并未考慮。由于倒塌的望江路公交候車亭頂棚被設(shè)計(jì)為平頂式，暴雪時(shí)積雪不易滑落，可認(rèn)為均勻分布在頂棚上，積雪對頂棚的作用力可認(rèn)為均布載荷q。如果將棚體看作一個(gè)底端固定的折桿，棚體上彎矩的最大值M1出現(xiàn)在承托弓上方的頂棚上，彎矩的另一極值M2則出現(xiàn)在連接件和立柱上，見圖3(b)。由于頂棚在寬度方向上連續(xù)分布，比連接件尺寸大得多，并未因承受彎矩最大而破斷。然而，由于連接件尺寸遠(yuǎn)比立柱要小，所以連接件最先斷裂。

按照材料力學(xué)理論[6-12]，連接件當(dāng)前處于壓縮和彎曲組合變形狀態(tài)。因此，可以將積雪均布載荷及頂棚自重等效到連接件的中心軸線上，最后得到一個(gè)豎直方向的集中力F和一個(gè)附加力偶M，如圖3(c)所示。之后，即可采用疊加原理計(jì)算應(yīng)力和變形。但是，連接件橫截面的受力狀態(tài)具體為何種情況，則需根據(jù)頂棚尺寸和所受均布載荷q進(jìn)行驗(yàn)算。

事故發(fā)生后，合肥市隨即停用并重新改造了望江路公交站臺(tái)。目前，已無法現(xiàn)場勘測坍塌候車亭的原始尺寸。依據(jù)相關(guān)報(bào)道，推測相關(guān)參數(shù)并代入公式，可得到連接件上最大壓應(yīng)力和最大拉應(yīng)力均已接近連接件的材料強(qiáng)度[16]。此外，積雪厚度和積雪密度事實(shí)上是實(shí)時(shí)變化的，其對候車亭連接件的受力和斷裂會(huì)產(chǎn)生重要影響。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)積雪厚度和密度達(dá)到某一數(shù)值后，連接件上的最大拉應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限而破斷[16]。由合肥市望江路公交頂棚坍塌事故可以得到如下啟示：極端暴雪天氣固然不可忽略，連接件尺寸過小或使用材料強(qiáng)度不足更值得追究[16]。

這個(gè)案例很好地詮釋了課程中壓彎組合變形理論的重要性，如果能在課堂中展現(xiàn)給土木工程專業(yè)的學(xué)生，必然引起強(qiáng)烈響應(yīng)。

(三)土體強(qiáng)度損傷和支護(hù)強(qiáng)度不足導(dǎo)致的南寧市深基坑坍塌事故

材料力學(xué)研究的主要問題之一是強(qiáng)度問題。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)作用在構(gòu)件上的外力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，材料將在構(gòu)件內(nèi)部某一點(diǎn)開始發(fā)生破壞。該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到某一極限狀態(tài)后，材料就開始失效。土木工程中關(guān)于強(qiáng)度理論和應(yīng)力狀態(tài)的案例非常多，涉及結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、橋梁與隧道工程、建筑環(huán)境與應(yīng)用等各個(gè)方面。

2019年6月8日，廣西南寧市東葛路延長線一處路面開裂并發(fā)生塌陷，造成東葛路延長線半幅路面塌陷，雖然沒有造成人員傷亡，但卻導(dǎo)致東葛路延長線綠地段全部封閉。通過航拍畫面可以看到，塌方位于東葛路延長線由西往東方向的一處深基坑(圖4)。經(jīng)廣西南寧市住建部門工作人員勘察，此次塌方區(qū)域長度約60 m，寬度約15 m，塌方總體積約為4 500 m3。相關(guān)資料表明，此處基坑開挖深度達(dá)到22 m。從地面以下，第一級(jí)邊坡高2.4 m，按1∶1進(jìn)行放坡+掛網(wǎng)噴砼，坡頂設(shè)置截水溝；第二級(jí)邊坡高19.6 m，采用“樁錨結(jié)構(gòu)”進(jìn)行支護(hù)。邊坡的巖土組成自上而下依次為厚度5 m的素填土，厚度6.2 m的強(qiáng)風(fēng)化泥巖，厚度8.5 m的強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，以及厚度大于12 m的中風(fēng)化泥巖。

塌方形成后，南寧市住建部門立即組織多位專家展開事故分析[17-18]，初步結(jié)論如下：此處在建工地深基坑支護(hù)強(qiáng)度和方案不足，加上水管長期滲漏，導(dǎo)致基坑周邊土體流土后被掏空，同時(shí)局部土體因泡軟而強(qiáng)度降低，最終引發(fā)整個(gè)基坑錨索支護(hù)強(qiáng)度失效，形成坍塌事故。事實(shí)上，上述原因是相互影響的，基坑變形會(huì)引發(fā)周圍土體流失和掏空。水管原本坐落在地基土上面，在土體被掏空后失去了支撐，在自重作用下發(fā)生斷裂，導(dǎo)致水的滲出、地基土軟化、流土，甚至基坑坍塌。

根據(jù)現(xiàn)有資料，無法對巖土工程勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、監(jiān)測、檢測等情況進(jìn)行詳細(xì)分析，但是，巖土工程任何一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，都可能是事故的根源。僅從基坑支護(hù)上來看，該基坑支擋結(jié)構(gòu)的選擇并不合理，應(yīng)采用樁加內(nèi)支撐而不是樁錨結(jié)構(gòu)，如果增加冠梁和角支撐則可能會(huì)更好。同時(shí)，該基坑所采用的錨索和錨桿的長度、間距和錨固力亦不夠，樁間距布置也有問題，樁的深度也不夠。

作為教學(xué)案例，廣西南寧深基坑坍塌事故可認(rèn)為是土體強(qiáng)度不足和支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)強(qiáng)度不足引起的，因而屬于強(qiáng)度理論章節(jié)，只不過該案例涉及土力學(xué)和巖石力學(xué)的莫爾庫倫強(qiáng)度理論，與材料力學(xué)課程中介紹的4種強(qiáng)度理論相比更為復(fù)雜，因而可作為拓展知識(shí)展示給土木工程專業(yè)的學(xué)生。

(四)壓桿失穩(wěn)導(dǎo)致的加拿大魁北克大橋事故

在土木工程歷史上，曾經(jīng)發(fā)生過多次由于結(jié)構(gòu)中個(gè)別壓桿失穩(wěn)引起整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞的重大事故。其中，最為著名的當(dāng)屬加拿大魁北克大橋倒塌事故[12, 19-20]。加拿大魁北克大橋是一座懸臂橋，位于圣勞倫斯河上，中間主跨長達(dá)548.6 m，為當(dāng)時(shí)最長橋跨。整個(gè)懸臂結(jié)構(gòu)猶如一個(gè)巨大的天平，錨臂和伸出臂通過中間懸跨的支撐維持平衡，如圖5(a)所示。

1907年8月29日下午，魁北克大橋的南北兩個(gè)錨跨各自完工，等中間懸跨完工即可完成組裝。下午5時(shí)許，工人陸續(xù)收工，從中間桁架向岸邊走去，突然一聲巨響，南段錨跨處兩根下弦桿突然被壓彎，整個(gè)南端結(jié)構(gòu)被牽動(dòng)，連帶中間懸跨一起垮塌，如圖5(b)所示。近19 000 t的鋼材連同86名工人一同落入勞倫斯河中。事故后，僅有11人被救起，75人當(dāng)場死亡。

事實(shí)上，在此次事故發(fā)生之前，即有工程技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，南北錨跨的下弦桿拼接面并不吻合，雖然強(qiáng)行用外力對齊，但無法對直。同時(shí)，由于主跨的伸出臂越伸越遠(yuǎn)，出現(xiàn)嚴(yán)重彎曲的鋼桿也越來越多。為趕工期，大橋的設(shè)計(jì)者和施工方并未停工，最終導(dǎo)致垮塌事故的發(fā)生。

1916年9月，加拿大政府又在原橋墩處建造第二座魁北克大橋。這一次他們吸取了上一次垮塌的經(jīng)驗(yàn)，但卻矯枉過正，新橋上部結(jié)構(gòu)的重量是舊橋的2.5倍。過重的上部結(jié)構(gòu)在合攏時(shí)出現(xiàn)了問題，其中一個(gè)支點(diǎn)突然斷裂，導(dǎo)致其他支點(diǎn)受力頓時(shí)增加，進(jìn)而全部結(jié)構(gòu)扭曲變形，最終整個(gè)懸跨落入河中，連帶13名現(xiàn)場工作人員的生命，見圖5(c)。

調(diào)查結(jié)果表明，工程設(shè)計(jì)者嚴(yán)重高估了鋼材的承受能力，導(dǎo)致兩個(gè)南下弦桿的失穩(wěn)，進(jìn)而造成整個(gè)魁北克大橋垮塌。事后重新計(jì)算表明，設(shè)計(jì)失誤導(dǎo)致下弦桿實(shí)際承重增加了20 %，遠(yuǎn)不止設(shè)計(jì)者聲稱的7%～10 %。另外，出于美觀考慮，魁北克大橋下弦桿被設(shè)計(jì)成微彎桿，制造難度更高，也降低了桿件的穩(wěn)定性。

在經(jīng)歷了兩次慘痛的教訓(xùn)之后，魁北克大橋終于在1917年建成通車。1922年，加拿大七大工程學(xué)院共同出資將建橋過程中倒塌的全部殘骸買下，然后把這些殘骸打造成一枚枚戒指，發(fā)給每年從工程系畢業(yè)的學(xué)生。這些戒指被設(shè)計(jì)成扭曲的鋼條形狀，代表作為土木工程師所應(yīng)有的謙遜，也記憶下土木工程師無法忘記的教訓(xùn)和恥辱。

錨跨中兩根下弦桿的失穩(wěn)，導(dǎo)致加拿大魁北克大橋的坍塌，進(jìn)而帶走了數(shù)十甚至上百人的生命。這一案例的講述，必然引起學(xué)生的警醒，一掃壓桿穩(wěn)定學(xué)習(xí)的枯燥。

(五)安全繩被沖擊破斷導(dǎo)致的津巴布韋女游客蹦極墜落事故

當(dāng)構(gòu)件本身處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或者正受到處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體作用時(shí)，構(gòu)件受到的載荷則是動(dòng)載荷。在動(dòng)載荷作用下，構(gòu)件內(nèi)部各點(diǎn)會(huì)有速度的改變，產(chǎn)生加速度。土木工程中有很多構(gòu)件承受動(dòng)載荷，比如，起重機(jī)加速起吊重物時(shí)，起重機(jī)的吊索受到的慣性力，夯土機(jī)打夯時(shí)，重錘與地基在碰撞瞬間所產(chǎn)生的沖擊載荷，工程上爆破拆除房屋等構(gòu)筑物時(shí)，炸藥對構(gòu)筑物的爆破力也屬于動(dòng)載荷。

2011 年12 月31 日，澳大利亞女孩艾琳·蘭沃斯在位于贊比亞和津巴布韋交界處的維多利亞瀑布風(fēng)景區(qū)旅游時(shí)，決定用蹦極來紀(jì)念這次非洲之行，同時(shí)為自己送上一個(gè)特別的新年禮物。不幸的是，由于安全繩索斷裂，艾琳墜入波濤洶涌的“鱷魚河”中，如圖6所示。萬幸的是，艾琳奇跡般生還[21]。

蹦極時(shí)，人對安全繩索的作用力其實(shí)也是一種動(dòng)載荷，簡單計(jì)算可知該載荷是靜載荷的數(shù)倍。通過分析，不難發(fā)現(xiàn)此處的安全繩索強(qiáng)度不符合要求。如果將這個(gè)案例引入課堂，作為課程動(dòng)載荷的典型案例，顯然可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

前述各案例對應(yīng)材料力學(xué)課程的幾個(gè)章節(jié)，授課教師可將這些案例以PPT的形式融入課件，從而激發(fā)土木工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升其學(xué)習(xí)參與感和積極性。從案例分析的過程中，學(xué)生不僅感受到材料力學(xué)理論不再抽象，真正做到系統(tǒng)掌握理論知識(shí)，還可以從案例中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，逐步樹立問題意識(shí)，養(yǎng)成深入思考的習(xí)慣。

然而，教學(xué)案例的搜集和分析是一個(gè)經(jīng)常性的工作。作為授課教師，需要在生活中關(guān)注與土木工程專業(yè)相關(guān)的熱點(diǎn)問題，從中提煉適合材料力學(xué)課程的教學(xué)案例，進(jìn)而讓材料力學(xué)課程的教學(xué)充滿活力，只有這樣才能讓土木工程專業(yè)學(xué)生更加喜歡材料力學(xué)課程。此外, 材料力學(xué)的發(fā)展離不開歷史上諸多力學(xué)家的艱辛工作。比如，著名數(shù)學(xué)家、力學(xué)家歐拉一生歷盡挫折，因勞累過度而雙目失明，仍勤奮工作，逝世當(dāng)天下午還在石板上進(jìn)行演算，為世人留下了計(jì)算壓桿穩(wěn)定的經(jīng)典公式。力學(xué)家的個(gè)人經(jīng)歷蘊(yùn)含了多方面的教育內(nèi)涵，如果以教學(xué)案例的形式講述給學(xué)生，亦可使學(xué)生了解科學(xué)工作者在探索科學(xué)奧秘過程中的艱辛，為頑強(qiáng)拼搏、克服困難打下基礎(chǔ)。

三、結(jié)語

案例教學(xué)是材料力學(xué)教學(xué)中一種行之有效的方法，可以服務(wù)于土木工程專業(yè)，補(bǔ)充教材中的例題和習(xí)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。依據(jù)材料力學(xué)課程安排，列舉了與土木工程相關(guān)的幾個(gè)典型案例：1)橋面極度扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致的塔科馬懸索橋垮塌事故；2)連接件壓彎組合變形導(dǎo)致的合肥市公交站臺(tái)頂棚坍塌事故；3)土體強(qiáng)度損失和支護(hù)強(qiáng)度不足導(dǎo)致的南寧市深基坑坍塌事故；4)壓桿失穩(wěn)導(dǎo)致的加拿大魁北克大橋事故；5)安全繩沖擊破斷導(dǎo)致的津巴布韋女游客蹦極墜落事故等。這些案例對應(yīng)材料力學(xué)課程中的扭轉(zhuǎn)變形、壓彎組合變形、強(qiáng)度理論、壓桿穩(wěn)定及動(dòng)載荷等章節(jié)，可為課堂教學(xué)提供參考。