钢结构演示实验1-T型截面
同济大学钢结构实验报告——T型柱受压
《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. 基本微分方程而对于T 型截面，X 0=0,Y 0≠0,得到()000x EI v v Nv Nx θ''''-+-=()000y EI u u Nu Ny θ''''-++=()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N R ωθθθθθθ''''----++-=()00x EI v v Nv ''''-+= ()000y EI u u Nu Ny θ''''-++= ()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N ωθθθθθ''''----++= 3. 长细比计算4. T 型截面的欧拉荷载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. 承载力估算(1) 规范公式(2) 欧拉公式()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++==222322322ycr421λλλααλλααλσϕf 2/1λϕ=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2. 承载力估算将截面特性带入公式得即发生弯扭失稳(1) 欧拉公式计算的承载力21/0.6586ϕλ== 95.33E y N Af KN ϕ==(2) 规范公式计算的荷载ϕ查表为0.466167.47cr y N Af KN ϕ==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。
T型截面轴心受压构件试验
Iymm^470957.29
Amm^2445.34
yc1mm43.86
荷载读数
PkN9.67
应变读数
29_1με-94
29_2με-89
29_3με-71
29_4με-84
29_5με-94
29_6με-112
y1mm16.26
y2mm38.86
平均应变με-90.67
反推压力kN8.32
二、试验原理
1.轴心受压构件的整体稳定性及其基本微分方程
轴心受压构件是指其受力通过形心，而整体失稳破坏则是轴压破坏的主要破坏形式。理想压杆是无缺陷杆件，而实际杆件则是有初弯曲、初偏心、残余应力等缺陷的有缺陷杆件。
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：
2.压杆整体失稳
压杆的整体失稳形式主要有三种，即弯曲失稳、弯扭失稳和扭转失稳。易知对于T形截面
刀口板已经碰到），千斤顶作用力无法继续增加，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。
4）破坏模式：弯扭失稳破坏。
2.荷载—应变曲线
3.荷载—位移曲线
4.实测承载力比较
实测极限承载力为111.09kN
1）和欧拉公式比较：
实测值小于欧拉荷载74.07kN
3321.84449.2624.00%
4333.33450.6722.00%
5285.71427.1427.00%
6321.43423.5720.00%
平均值306.77434.6424.50%
3.设备标定
需要标定的设备有：千斤顶；油压传感器；位移计；应变片；数据采集板。
结构设计原理(12-5)--T形截面受弯构件的强度计算
本节将以钢筋混凝土梁的受弯试验研究的成果 ,说明钢筋混凝土受弯构件在荷载作用 下的受力阶段、截面正应力分布以及破坏形态。 3.2.1 试验研究
为了着重研究梁在荷载作用下正截面受力和变形的变化规律，以图 3-9 所示跨长为 1.8m 的钢筋混凝土简支梁作为试验梁。梁截面为矩形，尺寸为 b×h=100mm×160mm，配有 2 10 钢筋。试验梁混凝土棱柱体抗压强度实测值 fc=20.2MPa，纵向受力钢筋抗拉强度实测 值 fs=395MPa。
1）板的钢筋 这里所介绍的板是指现浇整体式桥面板、现浇或预制的人行道板和肋板式桥的桥面板。 肋板式桥的桥面板可分为周边支承板和悬臂板（图 3-3）。对于周边支承的桥面板，其长边 l2 与短边 l1 的比值大于或等于 2 时受力以短边方向为主，称之为单向板，反之称为双向板。 单向板内主钢筋沿板的跨度方向（短边方向）布置在板的受拉区，钢筋数量由计算决 定。受力主钢筋的直径不宜小于 10mm（行车道板）或 8mm（人行道板）。近梁肋处的板内
图 3-8 箍筋的形式 a)开口式双肢箍筋 b)封闭式双肢箍筋 c)封闭式四肢箍筋
架立钢筋和沿梁高的两侧面呈水平方向布置的水平纵向钢筋，均为梁内构造钢筋。 架立钢筋是为构成钢筋骨架用而附加设置的纵向钢筋，其直径依梁截面尺寸而选择， 通常采用直径为（10~14）mm 的钢筋。 水平纵向钢筋的作用主要是在梁侧面发生混凝土裂缝后，可以减小混凝土裂缝宽度。 纵向水平钢筋要固定在箍筋外侧，其直径一般采用（ 6~8）mm 的光圆钢筋，也可以用带 肋钢筋。梁内水平纵向钢筋的总截面积可取用（0.001~0.002）bh，b 为梁肋宽度，h 为梁截 面高度。其间距在受拉区不应大于梁肋宽度，且不应大于 200mm；在受压区不应大于 300mm。在梁支点附近剪力较大区段水平纵向钢筋间距宜为（100~150）mm。
同济大学钢结构实验报告材料——T型柱受压
《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. 基本微分方程而对于T 型截面，X 0=0,Y 0≠0,得到()00x EI v v Nv ''''-+= ()000y EI u u Nu Ny θ''''-++= ()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N ωθθθθθ''''----++= 3. 长细比计算()000x EI v v Nv Nx θ''''-+-=()000y EI u u Nu Ny θ''''-++=()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N R ωθθθθθθ''''----++-=4.T型截面的欧拉荷载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. 承载力估算(1) 规范公式(2) 欧拉公式所测得的承载力应介于两者之间()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++==222322322ycr421λλλααλλααλσϕf 2/1λϕ=四、实验前准备1.构件数据测量2.承载力估算将截面特性带入公式得即发生弯扭失稳(1)欧拉公式计算的承载力21/0.6586ϕλ== 95.33E y N Af KN ϕ==(2)规范公式计算的荷载ϕ查表为0.466167.47cr y N Af KN ϕ==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。
钢结构演示实验报告
H型截面受弯构件试验实验报告姓名：居玥辰学号：1450711专业：土木工程专业组别：H梁-1实验教师：王伟理论教师：吴明儿1．试验目的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H型截面受弯构件的失稳过程和失稳模式。
将理论极限承载力和实测承载力进行对比，验证弹性临界弯矩公式和规范计算公式。
2．试验原理2.1受弯构件的主要破坏形式●截面强度破坏：即随着弯矩的增大，截面自外向内逐渐达到屈服点，截面弹性核逐渐减小，最后相邻截面在玩具作用下几乎可以自由转动，此时截面即达到了抗弯承载力极限，发生强度破坏；另外若构件剪力最大处达到材料剪切屈服值，也视为强度破坏。
●整体失稳：单向受弯构件在荷载作用下，虽然最不利截面的弯矩或者与其他内力的组合效应还低于截面的承载强度，但构件可能突然偏离原来的弯曲变形平面，发生侧向挠曲或者扭转，即构件发生整体失稳。
●局部失稳：如果构件的宽度与厚度的比值太大，在一定荷载条件下，会出现波浪状的鼓曲变形，即局部失稳；局部失稳会恶化构件的受力性能，是构件的承载强度不能充分发挥。
2.2基本微分方程距端点为z处的截面在发生弯扭失稳后，截面的主轴和纵轴的切线方向与变形前坐标轴之间产生了一定的夹角，把变形后截面的两主轴方向和构件的纵轴切线方向分别记为，则：或：；第一式是绕强轴的弯曲平衡方程，仅是关于变位的方程，后两式则是变位耦连方程，表现为梁整体失稳的弯扭变形性质。
2.3弯扭失稳的临界荷载值（1）弹性屈曲范围由上述基本微分方程可求得纯弯梁的弯扭屈曲临界弯矩公式，即：又由绕y轴弯曲失稳绕z轴扭转失稳可推得：●考虑支撑条件的变化：其中●考虑荷载作用方式的变化：其中：为荷载作用方式系数，纯弯曲时取1.0；满跨均布荷载时取1.13；跨中中央一点集中荷载时取1.35；两端作用等值反向弯矩时取2.65。
●考虑截面形式变化：其中：a 为横向荷载作用点到截面剪力中心的距离；为反映截面不均匀程度的参数；为与荷载类型有关的截面系数，纯弯是分别为0和1 ；满跨均布时分别取0.46和0.53;跨中中央一点集中荷载时分别取0.55和0.40。
T形截面ppt课件
h0 h as 700 60 640mm
属于第二类T
1
fcbf
hf
(h0
hf 2
)
1.0
14.3
600 120
(640
120) 2
597.2kN
m
650kN
m
形截面
M2
1
fc (bf
b)hf
(h0
hf 2
)
1.014.3 (600 300) 120 (640 120) 2
m
410kN
m
属于第一类T形梁，以bf’代b，可得：
s
M 1 fcbf 'h02
410 106
1 9.6 1000 5402
0.146
1 1 2s 0.159 b 0.55
选用6 25，As 2945mm2
s 0.5(1 1 2s ) 0.921
As
M
f y sh0
410106 300 0.921540
Mu
1 fcbf hf
(h0
hf 2
)
9
T形截面正截面受弯承载力计算
3、判断条件
第一类T形截面
界限情况
第二类T形截面
x hf
x hf
x hf
f y As 1 fcbf hf
1 fcbf hf f y As
f y As 1 fcbf hf
M
1 fcbf hf
(h0
hf 2
)
M f
1 fcbf hf (h0
解：
fc
9.6N
/ mm2,
fy
T型截面梁设计ppt课件
19
主梁配筋图（参见裘伯永 编著的《桥梁工程》P41）
主梁内有纵向受力钢筋、箍筋、斜筋和构造钢筋
需要画出沿梁全长的钢筋布置，还需要画出跨中截 面和端截面的钢筋布置详图。
主梁受力钢筋直径一般为16－25mm 所有的钢筋都要有编号 为降低主筋的重心，为缩小翼缘尺寸，受拉区域钢
?主梁受力钢筋直径一般为1625mm?所有的钢筋都要有编号?为降低主筋的重心为缩小翼缘尺寸受拉区域钢筋可采用单根或两至三根成束布置?每根箍筋均弯成uu形并设有直钩箍筋上端均钩在架立钢筋上?受拉区钢筋的竖向净距钢筋直径30mm钢筋横向净距15钢筋直径45mm?钢筋混凝土结构最外层钢筋的净保护层厚度不得小于35mm并不得大于50mm
弯起钢筋作为斜筋时，弯起的顺序一般是先中间后 左右两边，先上层后下层，尽量做到左右对称。
一定要标出斜筋弯起点的位置
22
道碴槽板内的钢筋布置
（参见裘伯永 编著的《桥梁工程》P42）
23
道碴槽板内的配筋：受力钢筋和构造钢筋
注意：悬臂结构是顶部受拉，底部受压，故需要注意 受力钢筋的布置位置。
道碴槽板内的受力钢筋最小直径10mm，钢筋最大 间距200mm。
板内分布钢筋最小直径8mm，最大间距300mm。
根据计算板内不需要斜筋时，也应采用弯起钢筋并 采用适当的架立钢筋（人行道板除外）
必须画出板内钢筋的抽筋图，钢筋也应该顺着主梁 内钢筋的序号依次编号
24
11
3.主梁斜截面设计及验算 ①计算剪应力
②设计箍筋
③设计斜筋 斜筋布置原则：任一截面上均有一道以上斜筋。 斜筋弯起顺序：先中间后两边，先上层后下层。 必须用作图法进行检算！！
4.裂缝计算
若不满足，修改设计
双筋截面T形截面PPT课件
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19
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20
第五节
T型截面的受弯承载 力计算
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21
T形截面的应用
起因——在正截面受弯承载力计算中不考虑截面受拉 区混凝土的抗拉作用；
变化——对于截面尺寸较大的矩形截面构件，可将受 拉区混凝土一部分剔除，并将受拉钢筋集中配置， 而保持截面高度不变，则可形成T形截面;
受压钢筋才能出现屈服，即发挥出受压钢筋 的全部潜力。 否则，就可能出现当构件破坏时，受压钢筋尚 处于弹性阶段的情况。
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适用条件2不能满足的处理：
在实际设计中，如不能满足公式要求，受压
钢筋的应力达不到fy’而成为未知数，可近
似地取
x=2a’
这意味着受压钢筋合力点与混凝土受压区的 合力点相重合。
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问题？
❖ 如果适用条件不满足，怎么办？ ❖ 如果承载力不满足，怎么办？
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四．适用条件
条件1.为防止出现超筋破坏, 应满足:
X≤ξbho ( 4-51)
条件2.为保证破坏时受压钢筋能够达到设 计强度值,须满足：
x≥2a’s (4-52)
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适用条件2的由来：
试验及理论分析认为—— 只有当混凝土受压区高度达到某一必要高度时，
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第二种情况——截面校核
对已设计好的构件（As、As’已知 ）， 要确定截面能否抵抗给定的弯矩设计值。
❖ 先计算受压区高度x：
按α1fc bX＋ fy’As’ =fyAs 求得x ❖ 如果满足适用条件，则由
M=α1fcbX（ho—0.5X）+ fy’As’ (ho—a’s） 可知能够抵抗的弯矩多大。
同济大学钢结构实验报告材料——T型柱受压
《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. 基本微分方程而对于T 型截面，X 0=0,Y 0≠0,得到()00x EI v v Nv ''''-+= ()000y EI u u Nu Ny θ''''-++= ()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N ωθθθθθ''''----++= 3. 长细比计算()000x EI v v Nv Nx θ''''-+-=()000y EI u u Nu Ny θ''''-++=()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N R ωθθθθθθ''''----++-=4.T型截面的欧拉荷载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. 承载力估算(1) 规范公式(2) 欧拉公式所测得的承载力应介于两者之间()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++==222322322ycr421λλλααλλααλσϕf 2/1λϕ=四、实验前准备1.构件数据测量2.承载力估算将截面特性带入公式得即发生弯扭失稳(1)欧拉公式计算的承载力21/0.6586ϕλ== 95.33E y N Af KN ϕ==(2)规范公式计算的荷载ϕ查表为0.466167.47cr y N Af KN ϕ==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。
第四讲T形截面
第四讲 教学目标：
1.了解双筋截面受弯构件的基本概念和应用范围； 2.掌握单筋T形梁正截面承载力计算方法及适用条件。
重点
单筋T形截面受弯构件正截面承载力计算的应 力简图、计算方法及适用条件。
难点
单筋T形截面受弯构件正截面承载力计算的 应力简图、计算方法及适用条件。
§3.2 正截面承载力计算
选配3 18（As =763mm2）。
【例3.2.6】某独立T形梁，截面尺寸如图3.2.13◆所示， 计算跨度7m，承受弯矩设计值695kN·m，采用C25级混凝 土和HRB400级钢筋，试确定纵向钢筋截面面积。
【解】fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2， fy =360N/mm2 ，α1=1.0，ξb=0.518 假设纵向钢筋排两排，则h0 =800-60=740mm
1.0× 11.9× 300 =195.72mm<ξ bh0=0.518× 740mm=382.32mm
4. 计算As
As 1fcbx/fy1fcbfbhf/fy
(1.011.9300195.72/3601.011.9
600-300100/360=2932.6mm2
选配6 25（As =2945mm2），钢筋布置如图3.2.13。
4.正截面承载力计算步骤
T形截面受弯构件的正截面承载力计算也可分为截面设计 和截面复核两类问题，这里只介绍截面设计的方法。
（1） 已知：弯矩设计值M，混凝土强度等级，钢筋级别， 截面尺寸,求：受拉钢筋截面面积As
计算步骤如图3.2.11。
【 例 3.2.5】 某 现 浇 肋 形 楼 盖 次 梁 ， 截 面 尺 寸 如 图 3.2.12所示，梁的计算跨度4.8m ，跨中弯矩设计值为 95kN·m，采用C25级混凝土和HRB400级钢筋。试确 定纵向钢筋截面面积。
t型截面计算
• 解（1） 判别T
•
设钢筋布置成双排,则as=60mm,h0=h-as=700-
60=640mm
•
α1fcbf′hf′(h0-1/2hf′)=421.26×106N·mm
•
＜M=460×106N·mm
•
计算表明该截面属于第二类T形截面.
•
(2) 计算As1和M1
•
由式（4.28),As1为:
•
As1=1190mm2
• 计算T形截面梁时,按受压区高度的 不同,可分为下述两种类型：
• 第一类T形截面：中和轴在翼缘内,
即x≤hf′(图4.26(a))
• 第二类T形截面：中和轴在梁肋部,
即x＞ hf ′（图4.26(b)）.
•
两类T形截面的判别：当x= hf ′时,
为两类T形截面的界限情况.如图4.27所示
.由平衡条件得：
• (2) 判别T
•
α1fcbf′hf′(h0-hf′/2)
•
= 424.32×106N·mm＞
120×106N·mm
•
故为第一类T形截面.
• （3）求纵向受拉钢筋截面面积As
•
αs=0.055
•
查得γs=0.971.
•
As=1128mm2
•
选用3Φ22(As=1140mm2).
•
配筋图见图4.30.
•
设受拉钢筋布成一排,则h0=h-35=400-
35=365mm.
•
由表4.4,按跨度l0
•
bf′=1700mm
•
按梁净距S0
•
bf′=b+S0=200+2200=2400mm
•
钢结构实验报告—T型柱受压
《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()000x EI v v Nv Nx θ''''-+-=()000y EI u u Nu Ny θ''''-++=()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N R ωθθθθθθ''''----++-=而对于T 型截面，X 0=0,Y 0≠0,得到()00x EI v v Nv ''''-+=()000y EI u u Nu Ny θ''''-++= ()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N ωθθθθθ''''----++= 3. 长细比计算4. T 型截面的欧拉荷载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. 承载力估算(1) 规范公式()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++==222322322ycr421λλλααλλααλσϕf(2) 欧拉公式2/1λϕ=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2. 承载力估算将截面特性带入公式得即发生弯扭失稳(1) 欧拉公式计算的承载力21/0.6586ϕλ==95.33E y N Af KN ϕ==(2) 规范公式计算的荷载ϕ查表为0.466167.47cr y N Af KN ϕ==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。
钢结构演示实验1-T型截面
文档《钢结构结构基本原理》试验课程作业L ENGINEERING钢结构基本原理试验报告试验名称T 形轴心受压柱的整体稳定试验试验课教师******学号****手机号**理论课教师*日期2012年11月21日一、试验目的1、了解T形截面轴心受压钢构件的整体稳定试验方法，包括试件设计、试验装置设计、测点布置、加载方式、试验结果整理与分析等。
2、观察T形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式，加深对其整体稳定概念的理解。
3、将柱子理论承载力和实测承载力进行比较，加深对T形截面轴心受压构件整体稳定系数及其计算公式的理解。
二、试验原理轴心受压构件的可能破坏形式有强度破坏、整体失稳破坏和局部失稳等几种，其中整体失稳破坏时轴心受压构件的主要破坏形式。
对于理想压杆模型，即杆件是等截面压杆，压力作用线与截面形心纵轴重合，材料是完全均匀和弹性的，其整体稳定性能可用欧拉临界力或欧拉临界应力表征：然而对于实际构件而言，都带有多种初始缺陷，根据开口薄壁杆件理论，引入初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：我国规通过试验统计获得了四组柱子曲线：图2钢结构规柱子曲线对于T型截面压杆，其欧拉临界力为x,uy,v图1 ,T型截面示意图T形截面属于单轴对称截面，而且其对称轴为弱轴，因此，当不设置平面外支撑时，T 形截面轴心受压构件总是发生弯扭失稳。
稳定系数与承载力计算如下:对其弱轴x轴：换算长细比：力根据Perry公式T型截面压杆的稳定承载三、试验设计1、试件设计根据反力架的尺寸以及千斤顶的最大行程与加载能力，本实验设计的试件主要参数如下，试件截面（T形截面）h×b×t w×t f=60mm×600mm×5mm×5mm试件长度：L＝500mm钢材牌号：Q235B2、实验装置设计下图为进行工字形截面轴心受压构件整体稳定实验采用的实验装置，加载设备为千斤顶。
构件竖向放置，千斤顶于构件上端施加压力，荷载值由液压传感器测得。
钢筋混凝土T型截面简支梁加固试验探究
钢筋混凝土T型截面简支梁加固试验探究一、试验目的本次试验的目的是探究钢筋混凝土T型截面简支梁的加固方法，通过比较不同加固方式对梁的受力性能的影响，确定最优的加固方案。
二、试验原理钢筋混凝土T型截面简支梁加固通常采用以下三种方式：外贴钢板加固、内贴钢板加固、CFRP加固。
这三种加固方式的原理如下：1.外贴钢板加固：在梁的下侧，外贴一层钢板，利用钢板的强度提高梁的承载能力。
2.内贴钢板加固：在梁的上侧，内贴一层钢板，利用钢板的强度提高梁的承载能力。
3.CFRP加固：采用碳纤维布对梁进行加固，利用碳纤维布的高强度和耐腐蚀性能提高梁的承载能力。
三、试验过程1.试验材料本次试验所需材料如下：（1）钢筋混凝土T型截面简支梁。
（2）外贴钢板、内贴钢板。
（3）CFRP碳纤维布、环氧树脂胶。
（4）试验设备：万能试验机、弯曲试验夹具。
2.试验步骤（1）制备试样：制备3根长度为3m的钢筋混凝土T型截面简支梁作为试验样本。
（2）试验前检查：检查试样的表面是否平整，是否有明显的裂缝和损伤。
（3）试验参数设置：设置试验参数，包括加载速度、加载方式等。
（4）试验方案设计：根据试验目的，设计三种加固方式的试验方案。
（5）试验过程：依次对三种加固方式进行试验，记录试验数据。
（6）试验后处理：对试验数据进行分析和处理，比较不同加固方式的受力性能。
四、试验结果分析1.外贴钢板加固试验结果（1）破坏模式：试验样本在达到极限荷载时，出现了横向裂缝，然后出现了钢板的局部剪切破坏。
（2）受力性能：外贴钢板加固后，梁的受力性能得到了明显的提高，其极限荷载比原始梁提高了30%左右。
2.内贴钢板加固试验结果（1）破坏模式：试验样本在达到极限荷载时，出现了横向裂缝，然后出现了钢板的局部拉伸破坏。
（2）受力性能：内贴钢板加固后，梁的受力性能得到了明显的提高，其极限荷载比原始梁提高了40%左右。
3.CFRP加固试验结果（1）破坏模式：试验样本在达到极限荷载时，出现了横向裂缝，然后出现了CFRP碳纤维布的局部拉伸破坏。
T形截面受弯构件
T形截面类型（图1）： 第一类T形截面
结构设计原理
第二类T形截面
图1 T形截面预应力梁受弯构件中和轴位置图 a）中和轴位于翼缘内 b）中和轴位于梁肋
结构设计原理
➢ 判断T形截面类型
截面复核时（力平衡条件）：
fsd As
f pd Ap
fcdb'f h'f
（2）承载力计算 0M d fcd [bx(h0 x 2) (bf b)hf (h0 hf 2)]
fsd As(h0 as ) ( f pd p0 ) Ap (h0 ap )
（4）
图3 T形截面预应力梁受弯构件中和轴位置图 b）中和轴位于梁肋
结构设计原理
第二类T形截面，计算时需考虑梁肋受压区混凝土的工作（图2)
图2 T形截面预应力梁受弯构件中和轴位置图 b）中和轴位于梁肋
（1）求受压区高度x
fsd As
f pd Ap
fcd [bx (b'f
b)h'f ]
fs'd As'
(
f
' pd
'p0 )Ap'
（3）
结构设计原理
fs'd As'
(
f
' pd
' p0
)
Ap'
（1）
截面设计时（力矩平衡条件）：
0M d fcdbf hf (h0 hf 2) fsd As(h0 as ) ( f pd p0 ) Ap (h0 ap )
（2）
满足以上条件时，为第一类T形截面，可按宽度为b'f的矩形截面计算。
T型截面受弯正截面承载力课件
α fc
b
f
y
≤ α
s , max
⋅ α f c bh
或
α
s1
≤ α
s , max
◆为防止少筋脆性破坏，截面配筋面积应满足：
As≥ pminbh。 对于第二类T形截面，该条件一般能满足。
§4.6
◆ 计算方法：（ ）T型截面设计 计算方法：（ ：（1） 型截面 型截面设计
一般截面尺寸已知，求受拉钢筋截面面积As： 1）判别公式： 第一种类型，满足下列鉴别条件
b’f x
h
h0 As
计算公式与宽度等于bf' 的矩形截面相同：
f c b ′f x = f y A s
x < h ′f
x M ≤ f c b ′f x ( h 0 − ) 2
§4.6
第一类T形截面适用条件 第一类 形截面适用条件
◆为防止超筋脆性破坏，相对受压区高度应满足x ≤xb。对第一类T形截面，该适用条件一般能满足。 ◆为防止少筋脆性破坏，受拉钢筋面积应满足 As≥pminbh，b为T形截面的腹板宽度。 ◆对工形和倒T形截面，受拉钢筋应满足： As≥pmin [bh + (bf - b)hf]
fy
+ A s2
§4.6
◆ 计算方法：（ ）T型截面复核 ：（2） 型截面 型截面复核
1)第一种类型 当满足
f y A ≤ α 1 f c b 'f h 'f s
f y A > α1 f cb 'f h 'f s
按 b ' f h0矩形梁的计算方法求Mu。 2)第二种类型 2)
f y A > α 1 f c b 'f h 'f s
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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊《钢结构结构基本原理》试验课程作业L ENGINEERING钢结构基本原理试验报告试验名称T 形轴心受压柱的整体稳定试验试验课教师***姓名***学号****手机号**理论课教师*日期2012年11月21日┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊一、试验目的1、了解T形截面轴心受压钢构件的整体稳定试验方法，包括试件设计、试验装置设计、测点布置、加载方式、试验结果整理与分析等。
2、观察T形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式，加深对其整体稳定概念的理解。
3、将柱子理论承载力和实测承载力进行比较，加深对T形截面轴心受压构件整体稳定系数及其计算公式的理解。
二、试验原理轴心受压构件的可能破坏形式有强度破坏、整体失稳破坏和局部失稳等几种，其中整体失稳破坏时轴心受压构件的主要破坏形式。
对于理想压杆模型，即杆件是等截面压杆，压力作用线与截面形心纵轴重合，材料是完全均匀和弹性的，其整体稳定性能可用欧拉临界力或欧拉临界应力表征：然而对于实际构件而言，都带有多种初始缺陷，根据开口薄壁杆件理论，引入初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：我国规范通过试验统计获得了四组柱子曲线：┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图2钢结构规范柱子曲线对于T型截面压杆，其欧拉临界力为图1 ,T型截面示意图T形截面属于单轴对称截面，而且其对称轴为弱轴，因此，当不设置平面外支撑时，T 形截面轴心受压构件总是发生弯扭失稳。
稳定系数与承载力计算如下:y,vx,u┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊对其弱轴x轴：换算长细比：根据Perry公式T型截面压杆的稳定承载力从而获得稳定系数：三、试验设计1、试件设计根据反力架的尺寸以及千斤顶的最大行程与加载能力，本实验设计的试件主要参数如下，试件截面（T形截面）h×b×t w×t f=60mm×600mm×5mm×5mm试件长度：L＝500mm钢材牌号：Q235B┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊2、实验装置设计下图为进行工字形截面轴心受压构件整体稳定实验采用的实验装置，加载设备为千斤顶。
构件竖向放置，千斤顶于构件上端施加压力，荷载值由液压传感器测得。
为了准确实现构件两端铰接的边界条件，设计了双刀口固定铰支座。
双刀口支座在任意方向上具有良好的转动性能。
双刀口支座：刀口平行于构件弱轴方向布置。
图3 双刀口支座详图3、加载方式T 形截面轴心受压构件整体稳定实验采用单调加载，并采用分级加载和连续加载相结合的加载制度。
在加载初期，当荷载小于理论承载力的80% 时，采用分级加载制度，每次加载时间间隔为2分钟；当荷载接近理论承载力时，改用连续加载的方式，但加载速率应控制在合理的范围之内。
在正式加载前，为检查仪器仪表工作状况和压紧试件，需进行预加载，预加载所用的荷载可取为分级荷载的前3 级。
具体加载步骤如下：①当荷载小于理论承载力的60% 时，采用分级加载，每级荷载增量不宜大于理论承载力计算值的20 ％；②当荷载小于理论承载力的80%时，仍采用分级加载，每级荷载增量不宜大于理论承载力计算值的5％；③当荷载超过理论承载力的80% 以后，改用连续加载，加载速率一般控制在每分钟荷载增量不宜大于理论承载力计算值的5%；④当构件达到极限承载力时，停止加载，但保持千斤顶回油阀为关闭状态，持续3分钟左右。
由于构件达到了失稳状态，因此即使关闭回油阀，荷载仍然会出现下降，而试件的变形将继续发展；⑤最┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊后缓慢平稳的打开千斤顶回油阀，将荷载逐渐卸载至零。
4、测点布置实验中量测项目包括施加荷载、柱子中央的出平面侧移、应变变化情况等。
下图给出了T型截面轴心受压试件的应变片和位移计布置情况。
图4 应变片及位移计布置图其注：位移计布置图中的箭头表示改点位移正方向。
四、实验准备和预分析1、试件截面实测：实测截面平均值截面1 截面2 截面3截面高度H mm 61.79 61.77 61.59 62.01截面宽度B mm 60.51 60.35 60.82 60.35腹板厚度Tw mm 4.74 4.44 5.06 4.71翼缘厚度Tf mm 4.99 5.55 4.04 5.39试件长度L mm 500.00 500.00 500.00 500.00刀口厚度mm 36.00计算长度Lx mm 572.00计算长度Ly mm 572.00计算长度Lw mm 286.00材性试验屈服强度fy MPa 267.00弹性模量E MPa 206000.00表1截面实测数据记录表2、材料拉伸试验：┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊表2材料拉伸试验数据记录表3、采用实测截面和实测材料特性估算承载力： 计算公式根据欧拉公式：根据《钢结构设计规范》当λ ≤ 0.215时：当λ > 0.215时：（1）截面几何性质：面积：260.51 4.99(61.79 4.99) 4.74571.1769A mm =⨯+-⨯=截面形心4.74(61.79 4.99)(61.79/2)14.563mm 571.1769c x ⨯-⨯==惯性矩：33441[60.51 4.99(61.79 4.99) 4.74]9.26341012x I mm =⨯+-⨯=⨯323241160.51 4.7460.51 4.7414.563 4.99(61.79 4.74)12124.9957.05(57.05/214.563 4.74/2)214418.583y I mm =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯-+⨯⨯-+= 回转半径：┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊12.735xxIi mmA==19.375yyIi mmA==长细比：57244.91612.735xxxliλ===57229.52219.375yyyliλ===因绕x轴失稳属于弯扭失稳，需计算换算长细比ωλ。
因T形截面的剪力中心在翼缘板和腹板中心线的交点，所以剪力中心距形心的距离0014.563,0cx xx mm y==等于，即2220002292634214418.58314.563749.660571.1769x yI Ir x yAmm+=+++=+=T0wI=对形截面，3341(60.51 4.7457.05 4.99)3=4510.882mmtI=⨯+⨯52/N mm⨯材料的剪切模量G=0.7910不考虑残余应力，则有你R0=代入公式得222200252=2862860.79104510.882794.66571.1769206000=50.888w tlI l GI RAr EArθθθλππ++⨯=⨯⨯⨯⨯⨯┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊222222222222222222 11=+4221114.56350.888+44.91650.888429.522 22749.664600.934x x xxrωθθθλλλλλλλ++-=++-⨯⨯=（）（）（1-）（44.916）（）（1-）44.916=67.83ωλ因x yωλλλ>>，只需计算ωλ67.83267=0.777206000yfEωωλλππ==（3）规范法求临界力：因为T型钢为焊接，翼缘为轧制或剪切，所以构件为b类截面，α2=0.965 α3=0.32222232321[()()4]0.7372cryfσϕααλλααλλλλ------==++-++-=求得：112.382cr yN f A kNϕ==（2）欧拉临界力：22251.086EEAN kNωπλ==五、实验现象观察试件，可以清晰的看到当加载到一定程度后试件发生弯曲，但扭转不太明显。
但加载过程中，观察荷载应变曲线，可以发现当荷载加到一定程度，23-1与23-6的荷载应变曲线发生明显转折，这主要因为弯矩增大，在23-1与23-6处产生拉应力。
而当荷载达到极大值，无法增加，且应变与位移均有突变时则说明已经发生弯扭失稳破坏。
六、实验结果整理与分析1、实测数据见附表1.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊-2.5-2-1.5-1-0.500.51 1.52 2.5x 104 -202040608010012023-123-223-323-423-523-62、荷载—应变曲线图5 荷载—应变曲线3、荷载—位移曲线-40-30-20-1001020304050-202040608010012031-131-231-3图6 荷载—位移曲线应变荷载位移┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图7 最终破坏模式4、数据分析从曲线可以看出，刚开始时，位移基本为0，应变基本相同，都为受压，而当达到极限承载力时，荷载与位移均有突变，23-1,2,3,6的应变均大幅增加，且1,6受拉，2,3受压，31-2,3的位移也均大幅增加，此时荷载无法继续增加，只有减小荷载才能维持平衡。
分析31-1的位移可以发现其基本为0（位移始终在2.2mm以内），说明试件没有绕强轴的弯曲，而31-2与31-3都有较大位移，从最后破坏模式也能看出，试件绕弱轴发生了明显的弯曲，而31-2与31-3位移并非完全相等，31-3的位移最多比31-2大7mm，这表明试件发生了逆时针的扭转（从上往下观察），但扭转并不明显，所以较难直接从试件的破坏模式观察出。
从荷载应变曲线，可以看出23-3较23-2应变的绝对值较大，且都为负，表示受压，23-1较23-6应变的绝对值大，且都为正，这与弯扭时的分析结果是一致的。
5、实测极限承载力分析实测极限承载力：116.173uN kN=该结果远远小于欧拉临界力：251.086EN kN=；而与规范临界力较吻合：112.382crN kN=（误差：3.3%），说明轴心受压构件的初始缺陷对于其整体稳定有较大影响，而规范的稳定承载力估算具相对教好的精度，并且留有一定的安全储备，另外可见所选试件初始缺陷不严重，质量合格，而如果按设计值计算时，则得到的承载力更小，可见规范是安全合理的。