同济大学钢结构实验报告 - T型柱受压(2)

2019-08-29 00:00

四、 实验前准备

1. 构件数据测量

实测截面截面高度H截面宽度B腹板厚度Tw翼缘厚度Tf试件长度L刀口厚度计算长度Lx计算长度Ly计算长度Lw材性试验屈服强度fy弹性模量E平均值80.2449.663.723.77600.0036.00672.00672.00296.00截面180.4049.623.703.84600.00截面280.1749.743.623.69600.00截面380.1449.633.843.79600.00mmmmmmmmmmmmmmmmmmMPa306.77MPa206000.00 2. 承载力估算

将截面特性带入公式得

λxλyλθλω25.7874.0681.36100.32λx_λy_λθ_λω'0.31670.90980.99941.2322 即发生弯扭失稳

(1)欧拉公式计算的承载力

??1/??0.6586(2)规范公式计算的荷载

2

NE??Afy?95.33KN

?查表为0.4661

Ncr??Afy?67.47KN

则最终承载力应为67.47-95.33KN

3. 正式加载前准备

检查应变片及位移计工作良好并进行预加载,预加载荷载一般为极限承载力的30%,可实现检测设备是否正常工作、检测应变片和位移计、压紧试件,消除空隙。并且若发现初偏心过大还可进行偏心调整。

五、 正式加载

1. 试验现象

(1)加载初期:无明显现象,随着加载的上升,柱子的位移及应变呈线性变化,说明构件处于弹性阶段。

(2)接近破坏:应变不能保持线性发展,跨中截面绕弱轴方向位移急剧增大。

(3)破坏现象:柱子明显弯曲,支座处刀口明显偏向一侧(可能已经上下刀口板已经碰到) ,千斤顶作用力无法继续增加,试件绕弱轴方向失稳,力不再增大位移也急剧增加,说明构件已经达到了极限承载力,无法继续加载。卸载后,有残余应变,说明构件已经发生了塑性变形。荷载不继续增加,而试件的变形明显增大荷载位移曲线越过水平段,开始出现下降 (4)构件发生弯扭失稳破坏。 (5)破坏照片:

2. 承载力分析

极限承载力为76.24KN,小于欧拉公式计算的承载力,大于按规范计算的承载力。

原因分析

1)拉公式是采用“理想弹性压杆模型”,即假定杆件是等截面直杆,压力的作用线与截面的形心纵轴重合,材料是完全均匀和弹性的,没有考虑构件的初始缺陷如材料不均、初始偏心及初弯曲等的影响,但在试验中不可能保证试件没有缺陷,同时试件的加载也不可能完全处于轴线上,故实际承载力低于欧拉公式算得力。

2)规范公式计算是在以初弯曲为l/1000, 选用不同的界面形式,不同的残余应力模式计算出近200 条柱子曲线。并使用数理方程的统计方式,将这些曲线分成4组,公式采用了偏于安全的系数,在这个过程中规范所考虑的初始缺陷影响小于此次实验,所以实验所得的承载力值小于计算值。

3. 破坏分析

图一主要显示了弯曲破坏过程,一开始随着荷载的增大,两者均呈线性增长,后承载力继续增大,两条曲线分开,试件向着6_1所在的方向发生弯曲凸起,最终导致破坏。

图二主要显示了扭转破坏的过程,一开始,曲线几乎没有变,后来突然产生分支,测点所在截面处产生顺时针扭转。 综上,破坏形式为弯扭破坏 4. 缺陷分析

可见构件与理论情况拟合较好。

六、误差分析

1. 初偏心:由于制造、安装误差的存在,压杆也一定存在不同程度的初偏心。初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似, 一是压力一开始就产生挠曲, 并随荷载增大而增大; 二是初偏心越大变形越大,

承载力越小; 三是无论初偏心e0 多小,它的临界力Ncr 永远小于欧拉临界力NE。

2. 残余应力:残余应力使部分截面区域提前屈服,从而削弱了构件刚度,导致稳定承载力下降。

3. 初弯曲:严格的讲,杆件不可能直,在加工、制造、运输和安装的过程中,不可避免的要形成不同形式、不同程度的初始弯曲, 导致压力一开始就产生挠曲,并随荷载增大而增大。


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