鋼結(jié)構(gòu)演示實驗報告

1616頁腳內(nèi)容新建貴廣鐵路H型截面受彎構(gòu)件試驗實驗報告姓名：居玥辰學(xué)號：1450711專業(yè)：土木工程專業(yè)組別：H-1實驗教師：王偉理論教師：吳明兒試驗?zāi)康男陆ㄙF廣鐵路新建貴廣鐵路1616頁腳內(nèi)容1、通過試驗掌握鋼構(gòu)件的試驗方法，包括試件設(shè)計、加載裝置設(shè)計、測點布置、試驗結(jié)果整理等方法。2、通過試驗觀察H計算公式。試驗原理受彎構(gòu)件的主要破壞形式即構(gòu)件發(fā)生整體失穩(wěn)。局部失穩(wěn)：如果構(gòu)件的寬度與厚度的比值太大，在一定荷載條件下，會出現(xiàn)波浪狀的鼓曲變形，即局部失穩(wěn)；局部失穩(wěn)會惡化構(gòu)件的受力性能，是構(gòu)件的承載強度不能充分發(fā)揮?；疚⒎址匠叹喽它c為z向和構(gòu)件的縱軸切線方向分別記為，則：向和構(gòu)件的縱軸切線方向分別記為，則：又由繞y或：；第一式是繞強軸的彎曲平衡或：；第一式是繞強軸的彎曲平衡方程，僅是關(guān)于變位的方程，后兩式則是變位耦連方彎扭失穩(wěn)的臨界荷載值彈性屈曲范圍由上述基本微分方程可求得純彎梁的彎扭屈曲臨界彎矩公式，即：繞z可推得：繞z可推得：其中考慮荷載作用方式的變化：其中其中：1.0；滿跨均布荷載時1.13；1.35；其中：1.0；滿跨均布荷載時考慮截面形式變化：為反映截面不均勻程度的參數(shù)；其中：a為橫向荷載作用點到截面剪力中心的距離；為反映截面不均勻程度的參數(shù)；010.460.5301非彈性屈曲其中：為考慮沿構(gòu)件軸向應(yīng)力對扭轉(zhuǎn)影響的系數(shù)；穩(wěn)定系數(shù)計算公式為考慮沿構(gòu)件軸向應(yīng)力對扭轉(zhuǎn)影響的系數(shù)；規(guī)范規(guī)定，受彎構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)計算公式如下：試驗設(shè)計試件設(shè)計考慮的因素：實現(xiàn)試驗?zāi)康?、考慮加載能力、考慮經(jīng)濟條件試件材質(zhì)：鋼材Q235B試件描述：H型截面H×B×tw×tf＝100×40×4.0×4.0mm試件加工圖和照片支座設(shè)計模擬的邊界條件：端部可繞強軸自由轉(zhuǎn)動、端部可繞弱軸自由轉(zhuǎn)動、端部不可扭轉(zhuǎn)、端部可以自由翹曲；設(shè)計原理：水平方向用雙刀口夾緊試件上下翼緣的側(cè)邊，從而可以起到限制梁的側(cè)向位移，但允許繞強軸轉(zhuǎn)動的條件；豎向梁端部擱置在支座上，可以自由轉(zhuǎn)動，但無法發(fā)生扭轉(zhuǎn)及豎向位移，從而達(dá)到模擬簡支梁的效果。支座簡圖及照片：測點布置轉(zhuǎn)角；測點數(shù)量應(yīng)該合理（考慮數(shù)據(jù)的必要性以及可以利用的通道數(shù)等應(yīng)變片布置圖 位移計布置圖加載裝置設(shè)計加載原理：逐級在吊籃上添加質(zhì)量塊，使上述重量通過吊籃設(shè)備傳至簡支梁跨中部位，形成集中荷載；加載裝置所模擬的荷載條件：兩端鉸支梁在跨中作用集中荷載加載方式：單調(diào)加載；加載初期：分級加載，每級荷載約10%*Pu2接近破壞：連續(xù)加載，合理控制加載速率，連續(xù)采集數(shù)據(jù)卸載階段：緩慢卸載加載裝置圖：根據(jù)實測截面和實測材料特性估算承載力根據(jù)彈性理論L

4MM cr 4

P即P crcr cr L若按鉸接計算，求得：P 2.612kN(266.53kg)cr若按剛接計算，求得：P 6.018kN(614.13kg)cr根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》若按鉸接計算，求得：P 1.988kN(202.86kg)cr若按剛接計算，求得：P 5.482kN(559.35kg)cr制定加載制度單調(diào)加載加載初期：分級加載每級荷載約10%Pu

時間間隔約為2分鐘接近破壞：連續(xù)加載合理控制加載速率連續(xù)采集數(shù)據(jù)卸載階段：緩慢卸載試驗準(zhǔn)備實測試件截面所測數(shù)據(jù)如下表所示。Tfmm試件長度Lmm2270.002270.002270.002270.00試件跨度mm2270.00材性試驗實測截面實測截面腹板厚度Tw翼緣厚度mmmm平均值120.0735.131119.9035.102120.0035.503120.3034.80mm2.732.72.53.003.002.803.103.10屈服強度fy拉斷強度fuMPaMPa267.00206000.00MPa402.00試件編號屈服強度拉伸強度延伸率（%）127941231227640532326139532426839832525539134626240532平均值26740232設(shè)備標(biāo)定（已完成）需要標(biāo)定的設(shè)備：千斤頂、油壓傳感器、位移計、應(yīng)變片、數(shù)據(jù)采集板檢查測點逐個檢查測點是否工作正常。試件對中主要步驟：水平放置、幾何對中、應(yīng)變對中預(yù)加載檢查設(shè)備是否工作正常檢查應(yīng)變片和位移計壓緊試件，消除空隙預(yù)加載荷載一般為極限承載力的30%開始試驗正式加載分級加載后連續(xù)加載繪制荷載-位移實時曲線繪制荷載-應(yīng)變實時曲線判斷極限承載力承載力極限狀態(tài)確定方法荷載不繼續(xù)增加，而試件的變形明顯增大荷載位移曲線越過水平段，開始出現(xiàn)下降卸載試件破壞后開始卸載繪制卸載曲線卸載越緩慢，曲線越飽滿卸載完成后觀察殘余變形觀察殘余應(yīng)變試驗結(jié)果初步分析實驗現(xiàn)象描述加載初期：外加荷載較小，構(gòu)件應(yīng)力較小，處于彈性階段，無明顯變形；初步判斷出構(gòu)件可能發(fā)生失穩(wěn)的方向，即向玻璃一側(cè)。接近破壞：構(gòu)件向玻璃一側(cè)的外彎和扭轉(zhuǎn)變形逐漸明顯。破壞現(xiàn)象：構(gòu)件明顯出現(xiàn)向玻璃一側(cè)的外彎和扭轉(zhuǎn)變形，表明梁的跨中部分出現(xiàn)較大的內(nèi)彎變形。破壞模式：梁出現(xiàn)整體的平面外彎扭失穩(wěn)破壞前后構(gòu)件的比較照片:破壞前：破壞后；荷載應(yīng)變曲線荷載位移曲線數(shù)據(jù)匯總根據(jù)歐拉理論計算臨界失穩(wěn)荷載Pcr=230.58KN根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》計算臨界失穩(wěn)荷載Pcr=162.35KN實測得到臨界失穩(wěn)荷載Pcr=429KN結(jié)果分析從上述數(shù)據(jù)可知，實測臨界失穩(wěn)荷載遠(yuǎn)大于根據(jù)線彈性理論計算的臨界失穩(wěn)荷載以及根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》計算的臨界失穩(wěn)荷載?？紤]原因主要有以下幾點：在我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范采用方法中有：以初彎曲為200條柱子曲線。并使用數(shù)理方程的統(tǒng)計方式，將這些曲線分成4組，公式采用了偏于安全的系數(shù)。造成實測失穩(wěn)臨界值大于真實的失穩(wěn)臨界值。試驗總結(jié)本次鋼結(jié)構(gòu)實驗我參加的是H件整體失穩(wěn)的數(shù)學(xué)原理，失穩(wěn)模式以及臨界承載力的兩種計算方法（線彈性理論法和根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》計算方法，觀察到了梁驗梁發(fā)生平面外失穩(wěn)的荷載與應(yīng)變、荷載與位移等曲線。思考題規(guī)范荷載＜彈性臨界荷載＜實測荷載。由于規(guī)范荷載的設(shè)計值往往是偏于安全的，因此要小于實測荷載和彈性臨界