同济大学钢结构实验报告——T型柱受压

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。实验原理1. 可能发生的失稳形式I=1（1） 绕x轴弯曲失稳耳 ,（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ElxvVoNvNxo0yElyuu0NuNyo0El0Glt0NxvNyou r02NR 0而对于T型截面，Xo=O,YM 0,得到ElxvvoNv0ElyuUo

2、NuNyo0El0Glt0Nxov2Nyou r0 N03. 长细比计算绕X轴弯曲失稳人H绕y轴弯曲失稳绕鼻轴扭转失稳弯扭失稳等效长细比尤二#（尤十剧十*V十硏-4 1_7?0 5. E诵40现 12016020&绕耳轴弯曲失稳N才转OX绕轴弯曲失稳二心绕疋轴扭转失稳厶弯扭失稳冲 Kv +心-帆+ g r -却弘儿-（儿仏11Ew屮-伉/订5. T型截面压杆的极限承载力 n T-J I_Fb_U!f* . ：d帆$.的茸枚就面憤况 A 匚會鞍I *轉.托丸屯町炖T *| X曹剖ME4MH謝|乂 璋祭，轧却:也对FT主堆X X壬炬崔lilJUMM噩工 nM 4CXIOO.NMI bAi 壬 Hf

3、l.b zh0 5实验设计1. T型截面加工示意图T獗压诚件试件知屈2. 支座设计上加板a sisoteoho9形成约束： 双向可转动 端部不可翘曲 端部不可扭转 应变片及位移计布置4.承载力估算(1)规范公式cr1fy2223(2)欧拉公式21/所测得的承载力应介于两者之间四、实验前准备1. 构件数据测量Q丄Q7i实测截面平均值截面1截面2截面3截面咼度Hmm80.2480.4080.1780.14截面宽度Bmm49.6649.6249.7449.63腹板厚度Twmm3.723.703.623.84翼缘厚度Tfmm3.773.843.693.79试件长度Lmm600.00600.00600.

4、00600.00刀口厚度mm36.00计算长度Lxmm672.00计算长度Lymm672.00计算长度Lwmm296.00材性试验屈服强度fyMPa306.77弹性模量EMPa206000.002.承载力估算将截面特性带入公式得入X25.78入y74.06入B81.36入3100.32即发生弯扭失稳(1)欧拉公式计算的承载力入x_0.3167入y_0.9098入0.9994入31.23221/0.6586NeAfy 95.33KN(2)规范公式计算的荷载查表为0.4661NcrAfy67.47KN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

5、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

6、。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.承载力分析荷载一平均应变曲线 OQOOOS 4 JJ 2 150010001500二坡屯空/um200C2500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

7、欧拉公式算 得力。2）规范公式计算是在以初弯曲为1/1000,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-6000 -5000-4000-3000 -2000-1000010002000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NE2. 残余应力：残