同济大学钢结构实验报告——T型柱受压.doc

1、.钢结构实验原理实验报告 T 型柱受压构件试验1551924张舒翔一、 实验目的1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。2. 通过试验观察 T 形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。二、 实验原理1. 可能发生的失稳形式（1） 绕x 轴弯曲失稳（2） 绕y 轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳2. 基本微分方程EI v v0 Nv Nx0 0xEI u u0 Nu Ny0 0y2EI GI Nx v Ny u r N R0 t 0 0 0 0 0而对于 T 型截

2、面，X0=0,Y00, 得到EI v v0 Nv 0xEI u u0 Nu Ny0 0y2EI 0 GIt 0 Nx0v Ny0u r0 N 03. 长细比计算1 / 10.4. T 型截面的欧拉荷载2 / 10.5. T 型截面压杆的极限承载力三、 实验设计1. T 型截面加工示意图3 / 10.2. 支座设计形成约束：双向可转动端部不可翘曲端部不可扭转3. 应变片及位移计布置4 / 10.4. 承载力估算(1) 规范公式f1 22 2cr 42 3 2 322y2(2) 欧拉公式2 1/所测得的承载力应介于两者之间5 / 10.四、 实验前准备1. 构件数据测量实测截面 平均值 截面1 截

3、面2 截面3截面高度 H mm 80.24 80.40 80.17 80.14截面宽度 B mm 49.66 49.62 49.74 49.63腹板厚度 Tw mm 3.72 3.70 3.62 3.84翼缘厚度 Tf mm 3.77 3.84 3.69 3.79试件长度 L mm 600.00 600.00 600.00 600.00刀口厚度 mm 36.00计算长度 Lx mm 672.00计算长度 Ly mm 672.00计算长度 Lw mm 296.00材性试验屈服强度 fy MPa 306.77弹性模量 E MPa 206000.002. 承载力估算将截面特性带入公式得x 25.78

4、 x_ 0.3167y 74.06 y_ 0.9098 81.36 _ 0.9994 100.32 1.2322即发生弯扭失稳(1) 欧拉公式计算的承载力21/ 0.65866 / 10.N Af 95.33KNE y(2) 规范公式计算的荷载查表为 0.4661N Af 67.47 KNcr y则最终承载力应为 67.47-95.33KN3. 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

5、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7 / 10.极限承载力为 76.24KN，小于欧拉公式计算的承载力

6、，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.

7、 破坏分析8 / 10.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9 / 10.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