结构试验作业第二次.doc

对结构试验的进一步学习本文通过对钢骨混凝土偏心受压长柱受力性能试验研究一文的学习，进一步了解结构试验研究的方法，学习结构试验的相关知识与方法。钢骨混凝土偏心受压长柱受力性能试验研究一文主要是通过对10根钢骨混凝土偏心受压长柱的试验，研究柱子的长细比、荷载作用的偏心距及混凝土强度对柱子承载力的影响，分析了型钢与混凝土整体共同工作的情况、长柱的破坏形态、型钢与受压区混凝土的受力性能、荷载与挠度曲线的特点。一、 实验研究1.1试验概况在本试验中试件的截面尺寸为160mm180mm，采用普通热轧Q345工字钢作为钢骨，并且在四周配置4根直径10的二级钢，箍筋为直径6的一级钢，间距为150mm。试件共分为5组，主要的参数变化为长细比l0/h=18,18,15.1,18.4,23.4和荷载作用偏心距e0=30,40,50,60,90,150。试验中采用的型钢和钢筋力学性能见图1，试件截面配筋图见图2:图1 型钢和钢筋力学性能图2 试件截面配筋图试件主要参数见图3：图3 试件主要参数试件的加载实验装置如图4，在试件两端各布置一个竖向的位移计，沿试件高度每隔1/4处各布置一个水平位移计，试件受拉和受压侧混凝土上各贴一枚5mm80mm规格的混凝土电阻应变片，型钢2个翼缘和腹板上各贴一枚2mm3mm规格的电阻应变片，在试件同一截面上的纵向钢筋均贴一枚电阻应变片，试验加载装置为5000KN的长柱压力机，采用DH3816应变仪连续采集数据，试验加载装置及相关测点布置见图4： 图4 加载装置及测点布置1.2试验过程及破坏形态分析本试验的加载方式采用缓慢持续加载，加载过程中，试件的破坏都表现为试件侧向挠曲，丧失稳定而破坏，但是破坏形态主要分为两类：受压破坏（小偏心受压破坏）、受拉破坏（大偏心受压破坏）。1）受压破坏 试件破坏起始于受压钢筋和钢骨翼缘屈服，然后受压边缘混凝土的应变达到极限压应变而被压碎，受拉区钢骨、钢筋有的处于受压状态，有的处于受拉状态，但是钢骨和钢筋应变均小于屈服应变，属于脆性破坏。2）受拉破坏 试件破坏起始于受拉区混凝土开裂，接着受拉钢筋和钢骨翼缘应变达到屈服应变，随后受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变而被压碎，破坏具有一定的延性。1.3试件荷载-应变关系分析对于小偏心受压构件，试件在受荷初期材料处于弹性阶段，应变曲线呈线性变化，应变梯度变化基本相同，说明混凝土与型钢有着较好的粘结，材料协同工作。在极限荷载前，试件跨中截面钢骨受拉翼缘和受拉混凝土应力较小，且发展较慢，受压翼缘和混凝土的压应力发展较快，随荷载增加，纵向应变基本按线性发展；由于试件具有初始偏心，随着荷载的增大，纵向应变开展逐渐加快，待加荷至极限荷载后，试件跨中截面受压边缘混凝土达到极限压应变，退出工作，截面进行应力重分布，由于试件侧向变形迅速发展，跨中截面拉区边缘混凝土受拉破坏，受压和受拉钢骨翼缘应变迅速增大。大偏心受压构件，试件跨中截面在受荷初期应变曲线基本也呈线性变化，但由于初始偏心距较大，附加弯矩影响显著，钢骨受拉翼缘和受拉混凝土应力较大，且发展较快，受拉区混凝土很快开裂，出现两三道基本与柱轴线垂直的横向裂缝，拉区混凝土破坏，型钢受压翼缘的压应力发展缓慢，应变曲线呈线性变化，受压侧边缘混凝土的压应变要比型钢受压翼缘发展快，随着荷载的增大，中和轴向受压区延伸，受压区混凝土高度减小，受压混凝土和受压钢骨的应变增大。随后出现钢骨屈服，裂缝开展明显，最后压区混凝土被压碎而破坏。 下图是部分试件荷载-纵向应变关系曲线：图5 荷载-纵向应变关系曲线1.4荷载-挠度关系试验结果表明，柱的纵向弯曲变形对其受力性能和承载力存在很大的响。图4给出了部分构件的实测荷载和跨中侧向挠度的关系曲线。由图6(c)可知，对于小偏心受压构件,在受荷初期,试件跨中挠度开展较小，曲线变化基本呈线性；当荷载加至极限荷载的90左右时，由于附加弯矩影响显著，随着荷载的增大，试件跨中挠度十分明显，荷载-挠度曲线开始弯曲；当加至极限荷载后，荷载迅速下降，跨中变形也相应的快速发展，试件破坏。对于大偏心受压构件，在受荷初期，试件跨中挠度即开展较大，曲线变化基本也呈线性；但是由于初始偏心距较大，附加弯矩影响显著。随着荷载的进一步增大，试件跨中挠度十分明显，荷载-挠度曲线迅速开始弯曲；当加至极限荷载后,荷载下降速度较为缓慢，跨中变形则快速发展,试件破坏。与小偏心受压构件相比,荷载-挠度曲线具有一定的延性。荷载-挠度曲线见下图：图6 荷载-挠度曲线由图6的荷载-挠度曲线，可以知道偏心距相同的时候，随长细比的增加，试件承载能力下降；在长细比相同的情况下，随着偏心距的增加，试件承载能力下降。对于钢骨混凝土偏心受力构件，混凝土强度对其承载力的影响并不显著，例如图6c中SRC-E1和SRC-E2，它们长细比相同，偏心距不同，混凝土强度等级SEC-E2比SRC-E1要高，但由于SRC-E2的偏心距较大，其承载力比SRC-E1要低得多。二、 实验结论1. 长柱破坏形态可以分为两种：受拉破坏、受压破坏。2. 钢骨混凝土偏压长柱稳定承载力随着长细比和偏心距的增大而降低。3. 混凝土强度等级对钢骨混凝土偏压长柱稳定承载力的影响不大通过对这篇论文的