同济大学钢结构实验报告材料T型柱受压

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《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。

实验原理二、可能发生的失稳形式1. x轴弯曲失稳）绕（1轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失y）绕（2 稳基本微分方程2. ???????vv?0EI??Nv?Nx0x0

???????u?0EI??Nu?Nyu00y

????2????????????0R?u?Nxv?Ny?rEIN??GI?00t000

0,≠型截面，TX=0,Y得到而对于00???????vNv?0EIv?

0x????????EIuu?Nu?Ny?0

0y0????2??????????0?EIruNyvNx?GI????N?0t00003.长细比计算

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T4.型截面的欧拉荷载

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型截面压杆的极限承载力T5.

三、实验设计 T1.型截面加工示意图实用文档

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

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承载力估算4. 规范公式(1)

???????1

2222

cr

??????????4??????????

22332

f ?2??y

(2)欧拉公式2

??/1?

所测得的承载力应介于两者之间

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四、实验前准备

1.构件数据测量

实测截面平均值截面1截面2截面380.1480.1780.2480.40mm截面高度

H49.6349.6249.6649.74mm截面宽度B3.843.703.723.62mmTw腹板厚度

3.793.693.773.84mm翼缘厚度Tfmm600.00600.00试件长度L600.00600.00mm36.00

刀口厚度mm672.00计算长度Lxmm672.00Ly计算长度mmLw计算长度296.00材性试验306.77MPafy屈服强度206000.00MPa弹性模量E

2.承载力估算

将截面特性带入公式得

λx_0.316725.78λx0.9098λy_74.06λy0.9994λθ_81.36λθ1.2322λω'100.32λω

即发生弯扭失稳

(1)欧拉公式计算的承载力

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2??0.65861/??

?KN?N?95.33Af yE

(2)规范公式计算的荷载?0.4661

查表为?KN?N?67.47Af ycr

67.47-95.33KN

则最终承载力应为正式加载前准备 3.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，可实现检测设备是否正常工作、检测应变片和位移计、压30%载力的紧试件，消除空隙。并且若发现初偏心过大还可进行偏心调整。

正式加载五、

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(1) 性变化，

说明构件处于弹性阶段。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(2) 增大。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(3)试件绕弱轴方千斤顶作用力无法继续增加，，下刀口板已经碰到）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，开始出现下降构件发生弯扭失稳破坏。(4) (5)破坏照片：

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2.承载力分析

，小于欧拉公式计算的承载力，大于按规范计算76.24KN极限承载力为的承载力。原因分析即假定杆件是等截面直杆，“理想弹性压杆模型”）拉公式是采用，1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。选用不同的界面形式，l/1000, 2）规范公式计算是在以初弯曲为条柱子曲线。并使用数理方200 不同的残余应力模式计算出近组，公式采用了偏于安全的程的统计方式，将这些曲线分成4在这个过程中规范所考虑的初始缺陷影响小于此次实验，系数，所以实验所得的承载力值小于计算值。 3.破

坏分析

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图一主要显示了弯曲破坏过程，一开始随着荷载的增大，两者均呈线性所在的方向发6_1增长，后承载力继续增大，两条曲线分开，试件向着生弯曲凸起，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缺陷分析4.

可见构件与理论情况拟合较好。

六、误差分析初偏心：由于制造、安装误差的存在，压杆也一定存在不同程度的1.一是压力一开初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似，初偏心。

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，

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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NE。

2.残余应力：残余应力使部分截面区域提前屈服，从而削弱了构件刚度，导致稳定承载力下降。

3.初弯曲：严格的讲，杆件不可能直，在加工、制造、运输和安装的过程中，不可避免的要形成不同形式、不同程度的初始弯曲，导致压力一开始就产生挠曲，并随荷载增大而增大。