偏拉与应力集中分析实验

倾覆事故。
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偏心加载事故举例
2004年9月，南京某工地正在安装一台刚购买的塔式起重机机，
在采用液压装置自行顶升安装塔身标准节的过程中，塔机顶升外套 架上面的横梁节点焊接缝撕脱，外套架及转台以上的结构向平衡臂 方向倾倒，起重臂在空中翻转180°后坠落至平衡臂方向，塔机上 安装操作工人坠落地面，造成多名工人受伤……
• 2010年10月30日 - 就不会造成塔机在顶升工况下的偏心力矩加大,事 故...由于某些管理人员安全意识淡薄,管理上的松懈,造成一些...
• 竣工前夕发生特别重大坍塌事故,造成64人死亡, 4人...互通A匝道桥模 板支架在加载预压时整体垮塌,造成6人...加工制作粗糙、安 装存在偏 心,影响侧向稳定接差,...
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组合受力举例
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实验目的
1、认识偏心加载对杆件承载的影响及应力分布的特点； 2、测定偏拉试件被测截面的应力分布，分析其内力分量； 3、测定偏心距； 4、测定材料的弹性模量； 5、通过观察应力集中的现象，了解应力集中的特点和分布 规律，了解缺口形式及尺寸对应力集中系数影响。
实验设备和试件
1、WDW-100（WDW-100E）电子万能试验机 2、YE2539高速静态应变仪 3、偏拉试件(45号钢)（已贴应变片）
应力集中是指受力构件由于几 何形状、外形尺寸发生突变而引起 局部范围内应力显著增大的现象。 在应力集中的同时，还会形成平面 或三向应力状态，增加了材料的脆 化趋势。
• 2007年12月21日 - 由于擅自变更施工方案而引发的生产安全责任事 故。...不能满足承载力的需要,加载后 致使模板支撑系统...造成模板支 撑架体偏心受压,整体不稳; 现场施工...
• 一家以建筑工程为主业的工程处,技术主管和测量人员第一次从事铁路
曲线桥施工,不了解设置预偏心的意义,按设计线路中线定出墩位中线, 导致此次测量事故,线下施工...
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偏心在工程实际中存在状况
• 偏心加载是一种很普遍的状态，由于各种原因，很难将理 想载荷加到物体上（构件条件和加载条件限制等）。比如 教学实验中的轴向拉压加载实验，弹性常数测试实验等。
• 对于脆性材料的承压构件，由于这些材料抗拉性能差，在 设计时应尽量不使横截面出现拉应力。如钢筋混凝土受压 构件在设计中将偏心加载影响作为重要问题考虑并有偏心 加载防范措施（如配钢筋位置和拉压区域钢故 举 例
2012年哈尔滨阳明滩大桥疏解工程发生垮塌。该坍塌
事故的表现形式是一段桥梁板整体向外发生侧移和倾覆，
极有可能是由于该段桥梁板两端的支撑失效，与建造质量
或车辆偏心超载似有关联，或者与两者都有关系。发生坍
塌的部位是引桥与主桥相连的一段，其中间采用了单柱支
撑，这种桥梁结构在偏心大载荷条件下很容易发生侧移和
偏拉与应力集中 分析实验
2016.4
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问题的提出
工程实际中，由于构件的特殊要求、加载的需要，或 不正常的加载，会出现所谓的”不理想”的情况或用我们 学过的理论知识无法解释和分析的问题。而这些问题一般 都是构件发生破坏的主要原因。在你生活中观察到这些情 况吗？如何对它作出正确的判断和分析?
• 应力集中现象 • 偏心加载现象 • 偏心拉伸实验安排
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偏心加载对杆件的影响及内力测定
试件材料：45号钢 试件名义尺寸
厚度：6mm 测量截面：宽40mm 剩余截面：宽50mmm 许可应力[б]=50MPa 应变片灵敏系数K＝2.08
偏心拉伸试件正面布片
示意图
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实验安排
1、根据给出的被测材料的许可应力,计算 实验允许的最大载荷Pmax。在初载荷、末 载荷（小于Pmax）之间，采用分级加载 （至少5个点）的方法加载并记录不同载 荷下的各点应变数据。要求实验至少重复 两次，如果数据稳定、重复性好即可。 2、选取测点选用组桥方式直接测出与各 内力有关的应变。
塔机的《使用说明书》中规定了“顶升安装标准节过程中塔机 应处于前后最佳平衡状态(即塔身所受不平衡弯矩为最小)”的操作 要求，而且还规定“在加高塔身时，必须在吊下一节标准节之前， 塔身每根主肢杆和下转台之间至少应上好一个高强螺栓” 。从安 装现场看，操作人员并没有严格按照有关规定和《使用说明书》的 要求，使塔机处于最佳平衡状态，也没有在吊运标准节之前安装好 塔身高强螺栓，致使在顶升工况下，塔身上部向平衡臂方向的偏心 矩由6.17 t•m增加到29.63t•m，偏心荷载加大了4.8倍，并作用在顶 升外套架的上、下导向滚轮之上。这是此类塔机在装拆过程中，只 要违反上述安全操作规程，就会造成的最常见的事故隐患。 6
高层建筑混凝土结构技术规程
框架结构中梁柱偏心会对结构构件尤其是柱的受力带 来不利影响，所以《高层建筑混凝土结构技术规程》规定 框架梁、柱中心线宜重合，当梁柱中心线不能重合时，计 算中应考虑偏心对结构的影响。梁端加腋能减小梁柱偏心 距，并已为众多试验所证明可改善梁柱节点的受力状况， 但如果其设置的尺寸不合适，反而会给结构带来不利影响， 所以，《高层建筑混凝土结构技术规程》规定可通过梁水 平加腋对梁柱偏心进行处理，但同时对梁水平加腋的尺寸 进行了限制。另外，由于梁柱偏心会增加结构的自振周期， 所以在软弱地基上设计框架结构时，更应该避免梁柱偏心， 以免对结构带来更为不利的影响。
• 举例：北美一座高层建筑在施工过程发生坍塌的过程和机 理后，从力学上分析坍塌的原因：在结构和施工设计中， 错误地将承受偏心载荷的悬挂楼板的螺栓当作承受轴向载 荷。
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偏心造成的事故举例
• 2010年10月1日 - 这是一起无证设计、无证施工造成的重大事故。(... 由于持力层土质为高压缩性土,在重力偏心的作用...采取了在倾斜一侧 减载与在对应一侧加载,以及...
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注意事项
• 实验前要确定加载范围和加载方案，并经 带课老师认可后再加载实验；
• 只能在安装试件前将载荷显示清零； • 不要超载（小于给定最大载荷）； • 不要超速（加卸载速度均小于2mm/min，
应变采集前降低速度不停机采应变)。 • 注意试件各电阻应变片连接到应变仪的顺
序和通道号。
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应力集中问题分析