01简支钢桁架结构试验指导书2016

1、简支钢桁架弹性形态 试验报告 （试验指导书） 学校： 专业： 班级： 姓名： 学号： 华南理工大学土木与交通学院土木系 O六年六月 简支钢桁架弹性形态 试验报告 /、八 1、前言 进行简支钢桁架非破坏性试验，是为了学习结构试验的计划及报告的指定方 法，常用设备的操作技术，试验数据的采集过程，试验结果的整理，试验报告的 撰写方法。进而培养观察表面现象，探求内在联系，独立思考，独立工作的能力。 本实验要求学生在了解原始资料的基础上，独立制定试验计划，参加试验过 程，采集整理试验数据，分析试验结果，完成试验报告，并参加从试验准备到正 式试验的全部过程。 2、原始资料 该试验梁跨度2.85m,各杆件截

2、面为2L50X5,节点板与填板均厚5mm,材 料采用Q235B，结构简图如下图所示。 3、试验目的 1）了解钢结构节点的处理方式； 2）学习掌握土木工程试验中常用仪器仪表的使用方法，掌握通过电阻应变 计及桥路的布置进行结构内力的测量； 3）通过桁架节点位移、杆件内力的测量对桁架的工作性能做出分析，验证 理论计算和试验值的准确性； 4）分析加载点变化对桁架内力及变形的影响，并做出相应的评价； 5）通过节点板处内力分析，了解节点处的应力分布特征。 4、试验计划 4.1加载方案 对桁架梁进行三点压弯加载，在桁架跨中顶部施加荷载，荷载从0加至50kN , 每级荷载5kN，加载间隔3min。 4.2量测

3、方案与测点布置 考虑桁架及加载的对称性，对半侧桁架杆件及节点板的应变、 支座及跨中的 位移进行测量，每完成一级加载后，持荷3min,然后采集各测点的数据。具体测 点布置及编号如下图所示。 5、试验结果及分析 钢桁架应力应变数据 荷载(kN) 0 5.03 9.93 15.1 19.9 25 30.1 34.8 39.7 44.9 49.8 编号 应变( 卩) 1 0 -26 -52 -79 -105 -131 -158 -182 -208 -235 -259 2 0 -24 -49 -74 -97 -121 -146 -168 -191 -214 -235 3 0 7 15 22 29 36

4、43 49 56 63 70 4 0 9 18 27 36 44 53 62 70 79 87 5 0 0 2 6 8 10 12 14 16 18 19 6 0 0 1 1 2 2 3 6 6 6 7 7 0 -29 -61 -92 -122 -154 -185 -215 -246 -277 -307 8 0 -20 -49 -80 -109 -138 -167 -195 -223 -252 -278 9 0 21 44 67 88 111 133 155 176 199 220 10 0 21 43 65 85 107 129 150 171 192 212 11 0 11 22 33 4

5、4 54 65 75 85 95 104 12 0 13 27 41 53 67 81 94 107 121 133 13 0 0 3 8 11 14 17 20 23 26 29 14 0 0 3 7 10 13 15 18 21 23 26 15 0 -26 -53 -80 -106 -133 -160 -186 -212 -239 -264 16 0 -26 -54 -82 -109 -137 -165 -193 -220 -248 -275 17 0 -23 -46 -68 -91 -114 -137 -159 -181 -205 -226 18 0 -21 -43 -66 -86 -

6、108 -130 -150 -171 -193 -213 19 0 35 73 111 144 181 220 256 295 335 370 20 0 37 76 116 153 192 232 269 307 346 382 21 0 0 -1 -3 -7 -9 -12 -14 -17 -19 -21 22 0 0 -3 -8 -11 -15 -19 -22 -26 -30 -33 23 0 1 7 9 11 14 16 17 19 21 22 24 0 18 38 58 77 96 116 135 154 174 193 25 0 -16 -34 -52 -70 -88 -107 -12

7、5 -144 -164 -183 26 0 -12 -26 -42 -58 -75 -92 -108 -124 -140 -155 27 0 -25 -50 -77 -102 -127 -153 -176 -199 -224 -247 28 0 -14 -26 -37 -48 -59 -69 -78 -87 -97 -105 29 1 7 10 14 17 21 25 28 32 36 30 18 40 62 82 105 127 147 169 191 211 31 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 32 0 -17 -36 -54 -73 -90 -109 -127 -145 -

8、164 -180 33 0 1 3 8 9 11 14 15 16 17 18 5.3将实验得到的杆件内力、桁架整体变形与理论值进行比较，分析 差异并给出解释 钢桁架基本数据信息： 1、杆件截面积A=960.6mm2; 2、Q235 弹性模量 E=200000MPa； 3、抗拉刚度 EA= 192120000N; 4、抗弯刚度 EI= 22420000000N mm 由结构力学求解器可得纯铰接、纯刚接的钢桁架轴力图 图 纯刚接轴力图（P=1000N） 实测数据与理论值的比较。 荷载 3/4 杆件轴力系数(=杆件轴力/荷载) 19/20 21/22 (kN) 1/2 5/6 7/8 9/10 1

9、1/12 13/14 15/16 17/18 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5.03 -0.95 0.31 0.00 -0.94 0.80 0.46 0.00 -0.99 -0.84 1.38 0.00 9.93 -0.98 0.32 0.03 -1.06 0.84 0.47 0.06 -1.04 -0.86 1.44 -0.04 15.10 -0.97 0.31 0.04 -1.09 0.84 0.47 0.10 -1.03 -0.85 1.44 -0.07 19.90 -0.98 0.31 0.05

10、-1.12 0.84 0.47 0.10 -1.04 -0.86 1.44 -0.09 25.00 -0.97 0.31 0.05 -1.12 0.84 0.46 0.10 -1.04 -0.85 1.43 -0.09 30.10 -0.97 0.31 0.05 -1.12 0.84 0.47 0.10 -1.04 -0.85 1.44 -0.10 34.80 -0.97 0.31 0.06 -1.13 0.84 0.47 0.10 -1.05 -0.85 1.45 -0.10 39.70 -0.96 0.30 0.05 -1.13 0.84 0.46 0.11 -1.04 -0.85 1.4

11、6 -0.10 44.90 -0.96 0.30 0.05 -1.13 0.84 0.46 0.10 -1.04 -0.85 1.46 -0.10 49.80 -0.95 0.30 0.05 -1.13 0.83 0.46 0.11 -1.04 -0.85 1.45 -0.10 平均值 -0.97 0.31 0.04 -1.10 0.83 0.47 0.09 -1.03 -0.85 1.44 -0.08 纯铰接 -0.65 0.43 0.00 -0.93 0.71 0.43 0.00 -0.93 -0.71 1.43 0.00 偏差 +0.0 +0.0 +0.0 +0.31 -0.12 4 +

12、0.17 +0.13 +0.04 9 +0.11 +0.14 +0.01 8 偏差率 +48.31 27.48 +18.72 +18.00 +9.48 +11.83 +20.44 +0.94 % % % % % % % % 纯刚接 -0.65 0.42 0.00 -0.92 0.70 0.43 0.00 -0.93 -0.69 1.41 -0.01 偏差 +0.0 +0.0 +0.0 +0.31 -0.12 4 +0.18 +0.14 +0.04 9 +0.11 +0.16 +0.02 7 偏差率 +47.94 -27.22 +19.36 +19.80 +8.76 +11.61 +23.41

13、+1.71 % % % % % % % 对比分析： 1、偏心影响：由测点9-10-30及测点13-14-29的应变值可以看出，其相互 的相差程度很小，可以认为本次加载没有偏心。 2、轴力误差：由上表格可以看出，钢桁架杆件轴力绝大多数的实测值比理 论值大。其中，钢桁架的最外侧斜压杆受到压力比理论值大了约48%,而与其相 连的下弦杆则比理论值少了约27%，分析节点力可以发现，杆件的理论夹角为 49.6，而实际两轴力夹角为31.0,并且考虑到可能出现的弯矩微小影响，可 以认为，该误差的成因为实际杆件焊接的尺寸有误差。 3、零力杆：理论分析中，钢桁架的竖杆为零力杆，若按钢架分析，竖杆的 轴力亦近似为0

14、,而实际数据反映，零力杆亦出现了轴力，其原因在于受到荷载 之后，桁架出现变形，直接受荷的竖杆受到压力，其余竖杆受到拉力。 5.4分析节点板处的应力状态 节点板实测数据如下表所示 荷载(kN) 应力(MPa) 23 24 25 26 27 28 5.03 0.20 3.60 -3.20 -2.40 -5.00 -2.80 9.93 1.40 7.60 -6.80 -5.20 -10.00 -5.20 15.1 1.80 11.60 -10.40 -8.40 -15.40 -7.40 19.87 2.20 15.40 -14.00 -11.60 -20.40 -9.60 25.03 2.80 19

15、.20 -17.60 -15.00 -25.40 -11.80 30.06 3.20 23.20 -21.40 -18.40 -30.60 -13.80 34.83 3.40 27.00 -25.00 -21.60 -35.20 -15.60 39.73 3.80 30.80 -28.80 -24.80 -39.80 -17.40 44.89 4.20 34.80 -32.80 -28.00 -44.80 -19.40 49.79 4.40 38.60 -36.60 -31.00 -49.40 -21.00 荷载(kN) 应力系数(=节点板应力/荷载) 23 24 25 26 27 28 5.

16、03 0.04 0.72 -0.64 -0.48 -0.99 -0.56 9.93 0.14 0.77 -0.68 -0.52 -1.01 -0.52 15.1 0.12 0.77 -0.69 -0.56 -1.02 -0.49 19.87 0.11 0.78 -0.70 -0.58 -1.03 -0.48 25.03 0.11 0.77 -0.70 -0.60 -1.01 -0.47 30.06 0.11 0.77 -0.71 -0.61 -1.02 -0.46 34.83 0.10 0.78 -0.72 -0.62 -1.01 -0.45 39.73 0.10 0.78 -0.72 -0.

17、62 -1.00 -0.44 44.89 0.09 0.78 -0.73 -0.62 -1.00 -0.43 49.79 0.09 0.78 -0.74 -0.62 -0.99 -0.42 平均值 0.10 0.77 -0.70 -0.58 -1.01 -0.47 45应变花主应变及其角度: ?= 1 2 (?+ 最大主应变: /c2 ? + V2(? ?)2 + (?- ? 最小主应变： 1 / 2 2 ?in =于(?+ ? - 2 (?- ?)2 + (?- ? 最大主应变与X轴的夹角： 1 2?- ? 何载 (kN) 23-24-25节点板 最大主应变最小主应变夹角( ) 26-27-

18、28节点板 最大主应变最小主应变 夹角( ) 5.03 3.88-6.88-35.78 -0.19-5.01-42.62 9.93 8.39 -13.79 -34.15 -0.40 -10.00 -45.00 15.10 12.73 -21.33 -34.51 -0.38 -15.42 -43.09 19.87 16.89 -28.69 -34.59 -0.75 -20.45 -42.09 25.03 21.09 -35.89 -34.51 -1.29 -25.51 -41.20 30.06 25.46 -43.66 -34.58 -1.42 -30.78 -40.49 34.83 29.58 -51.18 -34.71 -1.7