T型柱受壓構(gòu)件試驗

1、T T型截面型截面軸心受壓構(gòu)件試驗軸心受壓構(gòu)件試驗鋼結(jié)構(gòu)精品課程教學(xué)團隊鋼結(jié)構(gòu)精品課程教學(xué)團隊同濟大學(xué)建筑工程系同濟大學(xué)建筑工程系2012.042012.041.1.理論知識理論知識軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件 軸壓力通過軸壓力通過形心形心；整體失穩(wěn)破壞整體失穩(wěn)破壞 軸壓構(gòu)件的主要破軸壓構(gòu)件的主要破壞形式；壞形式； 1.1 1.1 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性理想壓桿理想壓桿 無缺陷構(gòu)件；無缺陷構(gòu)件；實際壓桿實際壓桿 有缺陷構(gòu)件；有缺陷構(gòu)件； 缺陷：初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力等；缺陷：初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力等；1.1.理論知識理論知識1.1.2 2 理想壓桿和實際壓桿理想壓桿和

2、實際壓桿【思考思考1 1】微分方程的本質(zhì)是什么？是繞微分方程的本質(zhì)是什么？是繞構(gòu)件的剪心軸還是形心軸建立的？構(gòu)件的剪心軸還是形心軸建立的？00IV0IV NxvNvvEIx00IV0IV NyuNuuEIy020000tIV0IV RNruNyvNxGIEI1.1.理論知識理論知識1.1.3 3 彈性微分方程彈性微分方程彎曲失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)1.1.理論知識理論知識1.1.4 4 壓桿整體失穩(wěn)的形式壓桿整體失穩(wěn)的形式【思考思考2 2】如何根據(jù)如何根據(jù)微分方程判斷構(gòu)件整微分方程判斷構(gòu)件整體失穩(wěn)的形式？體失穩(wěn)的形式？1.理論知識0000yxyxyx0IV0IV vNvvE

3、Ix00IV0IV NyuNuuEIy02000tIV0IV NruNyGIEI第第1 1個等式獨立，第個等式獨立，第2 2、3 3個等式耦合個等式耦合有有2 2種情況：繞種情況：繞x x軸彎曲失穩(wěn)；或繞軸彎曲失穩(wěn)；或繞y y軸彎曲同時繞軸彎曲同時繞桿軸扭轉(zhuǎn)的彎扭失穩(wěn)。桿軸扭轉(zhuǎn)的彎扭失穩(wěn)。哪個哪個長細(xì)比大長細(xì)比大，則發(fā)生那種失穩(wěn)；，則發(fā)生那種失穩(wěn)；哪個哪個歐拉荷載小歐拉荷載小，則發(fā)生哪種失穩(wěn)；，則發(fā)生哪種失穩(wěn)；1.1.5 T5 T型截面壓桿的整體失穩(wěn)形式型截面壓桿的整體失穩(wěn)形式1.1.理論知識理論知識1.1.6 T6 T型截面壓桿的長細(xì)比型截面壓桿的長細(xì)比繞繞x軸彎曲失穩(wěn)軸彎曲失穩(wěn)繞繞y軸彎曲

4、失穩(wěn)軸彎曲失穩(wěn)繞繞z軸扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)軸扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)yil/oyyxil/oxx20t2202011EArGIArlI【思考思考3 3】根據(jù)根據(jù)長細(xì)長細(xì)比比判斷判斷T T型型截面構(gòu)件截面構(gòu)件的整體失的整體失穩(wěn)形式？穩(wěn)形式？222222222020114 122yyyyr 彎扭失穩(wěn)等效長細(xì)比彎扭失穩(wěn)等效長細(xì)比yxyx1.1.理論知識理論知識1.1.6 T6 T型截面壓桿的長細(xì)比型截面壓桿的長細(xì)比【思考思考4 4】畫出畫出T T型截面壓桿型截面壓桿4 4種長細(xì)比隨著桿種長細(xì)比隨著桿件長度的變化曲線。件長度的變化曲線?！舅伎妓伎? 5】桿件的長度越長，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)是越大桿件的長度越長，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)是越大還是越??？還是越

5、??？【思考思考6 6】考慮彎扭失穩(wěn)后，對壓桿承載力有考慮彎扭失穩(wěn)后，對壓桿承載力有什么影響？什么影響？1.1.理論知識理論知識1.1.7 T7 T型截面壓桿的歐拉荷載型截面壓桿的歐拉荷載2oxx2ExlEIN2oyy2EylEIN20t2o2E1rGIlEIN繞繞x軸彎曲失穩(wěn)軸彎曲失穩(wěn)繞繞y軸彎曲失穩(wěn)軸彎曲失穩(wěn)繞繞z軸扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)軸扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)【思考思考7 7】根據(jù)根據(jù)歐拉荷歐拉荷載載判斷判斷T T型型截面構(gòu)件的截面構(gòu)件的構(gòu)件整體失構(gòu)件整體失穩(wěn)形式？穩(wěn)形式？彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)/1 2/1 4200200EEy2EEyEEyEwryryNNNNNNNyxyx1.理論知識1.1.8 T8 T型截面壓桿的彎扭

6、失穩(wěn)機理型截面壓桿的彎扭失穩(wěn)機理u跨中截面俯視圖跨中截面的轉(zhuǎn)動方向yxyxlN0Nzx【思考思考8 8】圖示圖示T T型截面壓桿，繞弱軸彎曲后，會發(fā)生哪個型截面壓桿，繞弱軸彎曲后，會發(fā)生哪個方向的轉(zhuǎn)動？如果軸向壓力通過剪心，會不會彎扭失穩(wěn)？方向的轉(zhuǎn)動？如果軸向壓力通過剪心，會不會彎扭失穩(wěn)？1.1.理論知識理論知識1.1.9 T9 T型截面壓桿的極限承載力型截面壓桿的極限承載力fAN穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)柱子曲線柱子曲線【思考思考9 9】多條柱子曲線代表了壓桿的什么特性？計算穩(wěn)定多條柱子曲線代表了壓桿的什么特性？計算穩(wěn)定系數(shù)時應(yīng)該采用哪個長細(xì)比？系數(shù)時應(yīng)該采用哪個長細(xì)比？通過試驗掌握鋼構(gòu)件的通過試驗掌

7、握鋼構(gòu)件的試驗方法試驗方法，包括，包括試件設(shè)計試件設(shè)計、加載裝置設(shè)計加載裝置設(shè)計、測點布置測點布置、試驗結(jié)果整理試驗結(jié)果整理等方法。等方法。通過試驗觀察通過試驗觀察T T截面軸心受壓柱的截面軸心受壓柱的失穩(wěn)過失穩(wěn)過程程和和失穩(wěn)模式失穩(wěn)模式。（彎扭失穩(wěn)）。（彎扭失穩(wěn)） 將理論極限承載力和實測承載力進(jìn)行將理論極限承載力和實測承載力進(jìn)行對對比比，加深對軸心受壓構(gòu)件，加深對軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)計算計算公式的理解。公式的理解。2 2. .試驗?zāi)康脑囼災(zāi)康膶崿F(xiàn)試驗?zāi)康?；實現(xiàn)試驗?zāi)康模豢紤]加載能力；考慮加載能力；考慮經(jīng)濟條件；考慮經(jīng)濟條件；試件設(shè)計：試件設(shè)計：BHt60604.0mm；試件長度：試件

8、長度：L500800mm；鋼材牌號：鋼材牌號：Q235B；3 3. .試驗設(shè)計試驗設(shè)計3 3.1 .1 試件設(shè)計試件設(shè)計3 3. .試驗設(shè)計試驗設(shè)計3 3.1 .1 試件設(shè)計試件設(shè)計【思考思考1010】計計算截面的板件算截面的板件寬厚比，構(gòu)件寬厚比，構(gòu)件會不會發(fā)生局會不會發(fā)生局部失穩(wěn)？部失穩(wěn)？3 3. .試驗設(shè)計試驗設(shè)計3 3. .2 2 支座設(shè)計支座設(shè)計雙刀口支座雙刀口支座3 3. .試驗設(shè)計試驗設(shè)計3 3. .2 2 支座設(shè)計支座設(shè)計【思考思考1111】雙刀口支座實現(xiàn)了怎樣的約束條件？雙刀口支座實現(xiàn)了怎樣的約束條件？【思考思考1212】試分析雙刀口支座的轉(zhuǎn)動能力，這個轉(zhuǎn)試分析雙刀口支座的轉(zhuǎn)

9、動能力，這個轉(zhuǎn)動能力對動能力對長試件長試件影響大還是對影響大還是對短試件短試件影響大？影響大？雙向可轉(zhuǎn)動；雙向可轉(zhuǎn)動；端部不可翹曲。端部不可翹曲。端部不可扭轉(zhuǎn)。端部不可扭轉(zhuǎn)?！舅伎妓伎?313】試件試件的計算長度系數(shù)應(yīng)該的計算長度系數(shù)應(yīng)該如何取值？如何取值？3 3. .試驗設(shè)計試驗設(shè)計3 3. .3 3 測點布置測點布置需要測試那些數(shù)據(jù)？需要測試那些數(shù)據(jù)？荷載、應(yīng)變、變形、轉(zhuǎn)角荷載、應(yīng)變、變形、轉(zhuǎn)角測點數(shù)量合理；測點數(shù)量合理；測點的布置方便控制試驗過程；測點的布置方便控制試驗過程；數(shù)據(jù)之間可以相互印證；數(shù)據(jù)之間可以相互印證；3 3. .試驗設(shè)計試驗設(shè)計3 3. .3 3 測點布置測點布置3 3

10、. .試驗設(shè)計試驗設(shè)計3 3. .4 4 承載力估算承載力估算歐拉公式歐拉公式2/1規(guī)范公式規(guī)范公式222322322ycr421f【思考思考1313】歐拉公式、規(guī)范公式、實測荷載之間有歐拉公式、規(guī)范公式、實測荷載之間有什么關(guān)系？哪個最大？什么關(guān)系？哪個最大？3 3. .試驗設(shè)計試驗設(shè)計3 3. .5 5 制定加載制度制定加載制度單調(diào)加載單調(diào)加載 加載初期：分級加載加載初期：分級加載每級荷載約每級荷載約10%*Pu時間間隔約時間間隔約2分鐘分鐘接近破壞：連續(xù)加載接近破壞：連續(xù)加載合理控制加載速率合理控制加載速率連續(xù)采集數(shù)據(jù)連續(xù)采集數(shù)據(jù)卸載階段：緩慢卸載卸載階段：緩慢卸載4 4. .試驗準(zhǔn)備試驗

11、準(zhǔn)備4.1 4.1 截面實測截面實測名義截面和實際截名義截面和實際截面之間有差別面之間有差別實測實測3 3個個55個截面?zhèn)€截面4 4. .試驗準(zhǔn)備試驗準(zhǔn)備4.2 4.2 材料拉伸試驗材料拉伸試驗4 4. .試驗準(zhǔn)備試驗準(zhǔn)備4.2 4.2 材料拉伸試驗材料拉伸試驗試件編號試件編號屈服強度屈服強度抗拉強度抗拉強度延伸率延伸率1 127927941241231%31%2 2276 276 408 408 32%32%3 326126139539532%32%4 426826839839832%32%5 525525539139134%34%6 6262 262 40540532%32%平均值平均值2

12、67267402 402 32%32%4 4. .試驗準(zhǔn)備試驗準(zhǔn)備4.3 4.3 設(shè)備標(biāo)定設(shè)備標(biāo)定已經(jīng)做好了已經(jīng)做好了需要標(biāo)定的設(shè)備有：需要標(biāo)定的設(shè)備有：千斤頂千斤頂油壓傳感器油壓傳感器位移計位移計應(yīng)變片應(yīng)變片數(shù)據(jù)采集板數(shù)據(jù)采集板4 4. .試驗準(zhǔn)備試驗準(zhǔn)備4.4 4.4 檢查測點檢查測點逐個檢查測點是否工作正常逐個檢查測點是否工作正常4 4. .5 5 采用實測截面和材料特性估算承載力采用實測截面和材料特性估算承載力歐拉公式歐拉公式2/1規(guī)范公式規(guī)范公式222322322ycr421f4 4. .試驗準(zhǔn)備試驗準(zhǔn)備【思考思考1414】本試件的板件較薄，故板件均為剪切邊，本試件的板件較薄，故板件

13、均為剪切邊，采用規(guī)范計算時應(yīng)采用哪類截面？如果是焰切呢？采用規(guī)范計算時應(yīng)采用哪類截面？如果是焰切呢？4 4. .6 6 試件對中試件對中4 4. .試驗準(zhǔn)備試驗準(zhǔn)備幾何對中幾何對中應(yīng)變對中應(yīng)變對中【思考思考1515】如何采用加載初期的實測應(yīng)變反算荷載如何采用加載初期的實測應(yīng)變反算荷載初始偏心？初始偏心？4 4. .7 7 預(yù)加載預(yù)加載4 4. .試驗準(zhǔn)備試驗準(zhǔn)備檢測設(shè)備是否正常工作檢測設(shè)備是否正常工作檢測應(yīng)變片和位移計檢測應(yīng)變片和位移計壓緊試件，消除空隙壓緊試件，消除空隙預(yù)加載荷載一般為極限承載力的預(yù)加載荷載一般為極限承載力的30%30%5.1 5.1 正式加載正式加載5 5. .正式試驗正式

14、試驗先分級加載先分級加載后連續(xù)加載后連續(xù)加載繪制繪制 荷載荷載- -位移位移 實時曲線實時曲線繪制繪制 荷載荷載- -應(yīng)變應(yīng)變 實時曲線實時曲線【思考思考1616】請預(yù)測荷載位移曲線；請預(yù)測荷載位移曲線；【思考思考1717】請預(yù)測荷載應(yīng)變曲線；請預(yù)測荷載應(yīng)變曲線；5.2 5.2 判斷極限承載力判斷極限承載力5 5. .正式試驗正式試驗承載力極限狀態(tài)確定方法：承載力極限狀態(tài)確定方法：荷載不繼續(xù)增加，而試件的變形荷載不繼續(xù)增加，而試件的變形明顯增大明顯增大 荷載位移曲線越過水平段，開始荷載位移曲線越過水平段，開始出現(xiàn)下降出現(xiàn)下降5.3 5.3 卸載卸載5 5. .正式試驗正式試驗試件破壞后開始卸載試件破壞后開始卸載 繪制卸載曲線繪制卸載曲線 卸載越緩慢，曲線越飽滿卸載越緩慢，曲線越飽滿卸載完成后卸載完成后觀察觀察殘余變形殘余變形觀察觀察殘余應(yīng)變殘余應(yīng)變6.1 6.1 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理6 6. .試驗結(jié)果分析試驗結(jié)果分析學(xué)會獲取