T型柱受压构件试验

1、T T型截面型截面轴心受压构件试验轴心受压构件试验钢结构精品课程教学团队钢结构精品课程教学团队同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2012.042012.041.1.理论知识理论知识轴心受压构件轴心受压构件 轴压力通过轴压力通过形心形心；整体失稳破坏整体失稳破坏 轴压构件的主要破轴压构件的主要破坏形式；坏形式； 1.1 1.1 轴心受压构件的整体稳定性轴心受压构件的整体稳定性理想压杆理想压杆 无缺陷构件；无缺陷构件；实际压杆实际压杆 有缺陷构件；有缺陷构件； 缺陷：初弯曲、初偏心、残余应力等；缺陷：初弯曲、初偏心、残余应力等；1.1.理论知识理论知识1.1.2 2 理想压杆和实际压杆理想压杆和

2、实际压杆【思考思考1 1】微分方程的本质是什么？是绕微分方程的本质是什么？是绕构件的剪心轴还是形心轴建立的？构件的剪心轴还是形心轴建立的？00IV0IV NxvNvvEIx00IV0IV NyuNuuEIy020000tIV0IV RNruNyvNxGIEI1.1.理论知识理论知识1.1.3 3 弹性微分方程弹性微分方程弯曲失稳弯曲失稳扭转失稳扭转失稳弯扭失稳弯扭失稳1.1.理论知识理论知识1.1.4 4 压杆整体失稳的形式压杆整体失稳的形式【思考思考2 2】如何根据如何根据微分方程判断构件整微分方程判断构件整体失稳的形式？体失稳的形式？1.理论知识0000yxyxyx0IV0IV vNvvE

3、Ix00IV0IV NyuNuuEIy02000tIV0IV NruNyGIEI第第1 1个等式独立，第个等式独立，第2 2、3 3个等式耦合个等式耦合有有2 2种情况：绕种情况：绕x x轴弯曲失稳；或绕轴弯曲失稳；或绕y y轴弯曲同时绕轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳。杆轴扭转的弯扭失稳。哪个哪个长细比大长细比大，则发生那种失稳；，则发生那种失稳；哪个哪个欧拉荷载小欧拉荷载小，则发生哪种失稳；，则发生哪种失稳；1.1.5 T5 T型截面压杆的整体失稳形式型截面压杆的整体失稳形式1.1.理论知识理论知识1.1.6 T6 T型截面压杆的长细比型截面压杆的长细比绕绕x轴弯曲失稳轴弯曲失稳绕绕y轴弯曲

4、失稳轴弯曲失稳绕绕z轴扭转失稳轴扭转失稳yil/oyyxil/oxx20t2202011EArGIArlI【思考思考3 3】根据根据长细长细比比判断判断T T型型截面构件截面构件的整体失的整体失稳形式？稳形式？222222222020114 122yyyyr 弯扭失稳等效长细比弯扭失稳等效长细比yxyx1.1.理论知识理论知识1.1.6 T6 T型截面压杆的长细比型截面压杆的长细比【思考思考4 4】画出画出T T型截面压杆型截面压杆4 4种长细比随着杆种长细比随着杆件长度的变化曲线。件长度的变化曲线。【思考思考5 5】杆件的长度越长，扭转效应是越大杆件的长度越长，扭转效应是越大还是越小？还是越

5、小？【思考思考6 6】考虑弯扭失稳后，对压杆承载力有考虑弯扭失稳后，对压杆承载力有什么影响？什么影响？1.1.理论知识理论知识1.1.7 T7 T型截面压杆的欧拉荷载型截面压杆的欧拉荷载2oxx2ExlEIN2oyy2EylEIN20t2o2E1rGIlEIN绕绕x轴弯曲失稳轴弯曲失稳绕绕y轴弯曲失稳轴弯曲失稳绕绕z轴扭转失稳轴扭转失稳【思考思考7 7】根据根据欧拉荷欧拉荷载载判断判断T T型型截面构件的截面构件的构件整体失构件整体失稳形式？稳形式？弯扭失稳弯扭失稳/1 2/1 4200200EEy2EEyEEyEwryryNNNNNNNyxyx1.理论知识1.1.8 T8 T型截面压杆的弯扭

6、失稳机理型截面压杆的弯扭失稳机理u跨中截面俯视图跨中截面的转动方向yxyxlN0Nzx【思考思考8 8】图示图示T T型截面压杆，绕弱轴弯曲后，会发生哪个型截面压杆，绕弱轴弯曲后，会发生哪个方向的转动？如果轴向压力通过剪心，会不会弯扭失稳？方向的转动？如果轴向压力通过剪心，会不会弯扭失稳？1.1.理论知识理论知识1.1.9 T9 T型截面压杆的极限承载力型截面压杆的极限承载力fAN稳定系数稳定系数柱子曲线柱子曲线【思考思考9 9】多条柱子曲线代表了压杆的什么特性？计算稳定多条柱子曲线代表了压杆的什么特性？计算稳定系数时应该采用哪个长细比？系数时应该采用哪个长细比？通过试验掌握钢构件的通过试验掌

7、握钢构件的试验方法试验方法，包括，包括试件设计试件设计、加载装置设计加载装置设计、测点布置测点布置、试验结果整理试验结果整理等方法。等方法。通过试验观察通过试验观察T T截面轴心受压柱的截面轴心受压柱的失稳过失稳过程程和和失稳模式失稳模式。（弯扭失稳）。（弯扭失稳） 将理论极限承载力和实测承载力进行将理论极限承载力和实测承载力进行对对比比，加深对轴心受压构件，加深对轴心受压构件稳定系数稳定系数计算计算公式的理解。公式的理解。2 2. .试验目的试验目的实现试验目的；实现试验目的；考虑加载能力；考虑加载能力；考虑经济条件；考虑经济条件；试件设计：试件设计：BHt60604.0mm；试件长度：试件

8、长度：L500800mm；钢材牌号：钢材牌号：Q235B；3 3. .试验设计试验设计3 3.1 .1 试件设计试件设计3 3. .试验设计试验设计3 3.1 .1 试件设计试件设计【思考思考1010】计计算截面的板件算截面的板件宽厚比，构件宽厚比，构件会不会发生局会不会发生局部失稳？部失稳？3 3. .试验设计试验设计3 3. .2 2 支座设计支座设计双刀口支座双刀口支座3 3. .试验设计试验设计3 3. .2 2 支座设计支座设计【思考思考1111】双刀口支座实现了怎样的约束条件？双刀口支座实现了怎样的约束条件？【思考思考1212】试分析双刀口支座的转动能力，这个转试分析双刀口支座的转

9、动能力，这个转动能力对动能力对长试件长试件影响大还是对影响大还是对短试件短试件影响大？影响大？双向可转动；双向可转动；端部不可翘曲。端部不可翘曲。端部不可扭转。端部不可扭转。【思考思考1313】试件试件的计算长度系数应该的计算长度系数应该如何取值？如何取值？3 3. .试验设计试验设计3 3. .3 3 测点布置测点布置需要测试那些数据？需要测试那些数据？荷载、应变、变形、转角荷载、应变、变形、转角测点数量合理；测点数量合理；测点的布置方便控制试验过程；测点的布置方便控制试验过程；数据之间可以相互印证；数据之间可以相互印证；3 3. .试验设计试验设计3 3. .3 3 测点布置测点布置3 3

10、. .试验设计试验设计3 3. .4 4 承载力估算承载力估算欧拉公式欧拉公式2/1规范公式规范公式222322322ycr421f【思考思考1313】欧拉公式、规范公式、实测荷载之间有欧拉公式、规范公式、实测荷载之间有什么关系？哪个最大？什么关系？哪个最大？3 3. .试验设计试验设计3 3. .5 5 制定加载制度制定加载制度单调加载单调加载 加载初期：分级加载加载初期：分级加载每级荷载约每级荷载约10%*Pu时间间隔约时间间隔约2分钟分钟接近破坏：连续加载接近破坏：连续加载合理控制加载速率合理控制加载速率连续采集数据连续采集数据卸载阶段：缓慢卸载卸载阶段：缓慢卸载4 4. .试验准备试验

11、准备4.1 4.1 截面实测截面实测名义截面和实际截名义截面和实际截面之间有差别面之间有差别实测实测3 3个个55个截面个截面4 4. .试验准备试验准备4.2 4.2 材料拉伸试验材料拉伸试验4 4. .试验准备试验准备4.2 4.2 材料拉伸试验材料拉伸试验试件编号试件编号屈服强度屈服强度抗拉强度抗拉强度延伸率延伸率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. .试验准备试验准备4.3 4.3 设备标定设备标定已经做好了已经做好了需要标定的设备有：需要标定的设备有：千斤顶千斤顶油压传感器油压传感器位移计位移计应变片应变片数据采集板数据采集板4 4. .试验准备试验准备4.4 4.4 检查测点检查测点逐个检查测点是否工作正常逐个检查测点是否工作正常4 4. .5 5 采用实测截面和材料特性估算承载力采用实测截面和材料特性估算承载力欧拉公式欧拉公式2/1规范公式规范公式222322322ycr421f4 4. .试验准备试验准备【思考思考1414】本试件的板件较薄，故板件均为剪切边，本试件的板件较薄，故板件

13、均为剪切边，采用规范计算时应采用哪类截面？如果是焰切呢？采用规范计算时应采用哪类截面？如果是焰切呢？4 4. .6 6 试件对中试件对中4 4. .试验准备试验准备几何对中几何对中应变对中应变对中【思考思考1515】如何采用加载初期的实测应变反算荷载如何采用加载初期的实测应变反算荷载初始偏心？初始偏心？4 4. .7 7 预加载预加载4 4. .试验准备试验准备检测设备是否正常工作检测设备是否正常工作检测应变片和位移计检测应变片和位移计压紧试件，消除空隙压紧试件，消除空隙预加载荷载一般为极限承载力的预加载荷载一般为极限承载力的30%30%5.1 5.1 正式加载正式加载5 5. .正式试验正式

14、试验先分级加载先分级加载后连续加载后连续加载绘制绘制 荷载荷载- -位移位移 实时曲线实时曲线绘制绘制 荷载荷载- -应变应变 实时曲线实时曲线【思考思考1616】请预测荷载位移曲线；请预测荷载位移曲线；【思考思考1717】请预测荷载应变曲线；请预测荷载应变曲线；5.2 5.2 判断极限承载力判断极限承载力5 5. .正式试验正式试验承载力极限状态确定方法：承载力极限状态确定方法：荷载不继续增加，而试件的变形荷载不继续增加，而试件的变形明显增大明显增大 荷载位移曲线越过水平段，开始荷载位移曲线越过水平段，开始出现下降出现下降5.3 5.3 卸载卸载5 5. .正式试验正式试验试件破坏后开始卸载试件破坏后开始卸载 绘制卸载曲线绘制卸载曲线 卸载越缓慢，曲线越饱满卸载越缓慢，曲线越饱满卸载完成后卸载完成后观察观察残余变形残余变形观察观察残余应变残余应变6.1 6.1 数据处理数据处理6 6. .试验结果分析试验结果分析学会获取