同济大学钢结构实验报告T型柱受压.docx

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同济大学钢结构实验报告T型柱受压

《钢结构实验原理实验报告》

——T型柱受压构件试验

1551924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。

二、实验原理

1.可能发生的失稳形式

（1）绕x轴弯曲失稳

（2）绕y轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳

2.基本微分方程

而对于T型截面，X0=0,Y0≠0,得到

3.长细比计算

4.T型截面的欧拉荷载

5.T型截面压杆的极限承载力

三、实验设计

1.T型截面加工示意图

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

4.承载力估算

（1）规公式

（2）欧拉公式

所测得的承载力应介于两者之间

四、实验前准备

1.构件数据测量

2.承载力估算

将截面特性带入公式得

即发生弯扭失稳

（1）欧拉公式计算的承载力

（2）规公式计算的荷载

查表为0.4661

则最终承载力应为67.47-95.33KN

3.正式加载前准备

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载力的30%，可实现检测设备是否正常工作、检测应变片和位移计、压紧试件，消除空隙。

并且若发现初偏心过大还可进行偏心调整。

五、正式加载

1.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性变化，说明构件处于弹性阶段。

（2）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增大。

（3）破坏现象：

柱子明显弯曲，支座处刀口明显偏向一侧（可能已经上下刀口板已经碰到），千斤顶作用力无法继续增加，试件绕弱轴方向失稳，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

（4）构件发生弯扭失稳破坏。

（5）破坏照片：

2.承载力分析

极限承载力为76.24KN，小于欧拉公式计算的承载力，大于按规计算的承载力。

原因分析

1）拉公式是采用“理想弹性压杆模型”，即假定杆件是等截面直杆，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。

2）规公式计算是在以初弯曲为l/1000,选用不同的界面形式，不同的残余应力模式计算出近200条柱子曲线。

并使用数理方程的统计方式，将这些曲线分成4组，公式采用了偏于安全的系数，在这个过程中规所考虑的初始缺陷影响小于此次实验，所以实验所得的承载力值小于计算值。

3.破坏分析

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

4.缺陷分析

可见构件与理论情况拟合较好。

六、误差分析

1.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初偏心。

初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似，一是压力一开始就产生挠曲，并随荷载增大而增大；二是初偏心越大变形越大，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。