冷彎薄壁C形槽鋼畸變屈曲的試驗(yàn)研究.pdf

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1、浙江建筑,第27卷,第1期,2010年1月ZhejiangConstruction,Vol.27,No.1,Jan.2010冷彎薄壁C形槽鋼畸變屈曲的試驗(yàn)研究ExperimentalStudyonFlexionDeformationofColdBendCTypeU2Bar張兆宇ZHANGZhao2yu(浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院建筑設(shè)計(jì)院,浙江杭州310012)摘要:在國(guó)內(nèi)外對(duì)畸變屈曲研究成果的基礎(chǔ)上,對(duì)冷彎薄壁C形截面槽鋼在軸心受壓和對(duì)稱軸平面內(nèi)偏心壓力下的畸變屈曲進(jìn)行試驗(yàn)研究,并與理論分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。關(guān)鍵詞:冷

2、彎薄壁C形槽鋼;畸變屈曲;試驗(yàn)研究中圖分類號(hào):TU511.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1008-3707(2010)01-0069-02香港理工大學(xué)的滕錦光教授采用與Hancock類1冷彎薄壁型鋼簡(jiǎn)介似的簡(jiǎn)化分析模型,推導(dǎo)出雙向偏心受壓時(shí)畸變屈[3]通常,我們把壁厚在3mm以下的、經(jīng)過(guò)冷彎成曲荷載的穩(wěn)定方程。對(duì)于集中荷載作用在對(duì)稱型的鋼材稱為冷彎薄壁型鋼。冷彎薄壁型鋼構(gòu)件具軸平面內(nèi)的冷彎薄壁槽鋼,其畸變屈曲荷載P,可0有強(qiáng)度高、自重輕、工廠化程度高、安裝簡(jiǎn)便、施工勞由式(1)通過(guò)迭代法求得:動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用到建

3、筑領(lǐng)域。222ππS-αrP-S-γP×22e1j0120由于截面過(guò)于展開(kāi)且壁厚很薄,在荷載作用下,λλ22冷彎薄壁構(gòu)件除了發(fā)生常見(jiàn)的屈曲模式如局部屈πλ2S+k+GJ-αrP=0(1)32<2e2j0曲、整體屈曲外,還容易發(fā)生圖1(b)所示的畸變?chǔ)甩星?。方?1)中扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)k<為與腹板正應(yīng)力有關(guān)的量,其余系數(shù)除畸變屈曲半波長(zhǎng)λ和畸變荷載P外,均為與截面幾何形狀有關(guān)的常量,因此方0程(1)中只剩兩個(gè)未知量,即λ和P。改變?chǔ)说闹档?到P的最小值,該最小值即為所求的畸變屈曲0荷載Pcr。2試驗(yàn)設(shè)計(jì)圖1屈曲模式公式(1)

4、推導(dǎo)過(guò)程中,假設(shè)材料為完全彈性、畸Hancock等首先推導(dǎo)出冷彎薄壁槽鋼在受軸心變屈曲變形為正弦半波,并且沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)的初始?jí)毫r(shí)畸變屈曲荷載計(jì)算公式,繼而推導(dǎo)出槽形截缺陷和殘余應(yīng)力等不利因素。但在實(shí)際工程中,即面的薄壁型鋼梁在繞截面對(duì)稱軸的彎矩作用發(fā)生畸使材料在完全彈性范圍內(nèi)工作,構(gòu)件還不可避免地[1-2]變屈曲時(shí)的計(jì)算公式。有制造、加工、安裝等帶來(lái)的各種初始缺陷。收稿日期:2009-06-01作者簡(jiǎn)介:張兆宇(1971—),男,河北唐山人,工程師,從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。70浙江建筑2010年第27卷本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)冷彎薄壁C

5、形截面柱施加偏心為了研究隨荷載的增加C形冷彎薄壁鋼柱翼值不同的集中荷載使其在對(duì)稱軸平面內(nèi)彎曲的壓彎緣的橫向變形情況,因而在翼緣二分之一寬度一定試驗(yàn),觀察構(gòu)件發(fā)生畸變屈曲時(shí)的性狀,把實(shí)驗(yàn)獲得高度處設(shè)置機(jī)械位移計(jì)以研究其屈曲特性,位移計(jì)的有關(guān)數(shù)據(jù)與用近似解析法公式得出的結(jié)果進(jìn)行比編號(hào)從1至10,其位置見(jiàn)圖4。同時(shí),為了監(jiān)測(cè)受壓較,并對(duì)精確度進(jìn)行分析,從而為工程應(yīng)用提供必要柱的軸向變形,在柱的上下兩端各設(shè)編號(hào)為11、12的安全系數(shù)。的兩只位移計(jì),其中位移計(jì)11設(shè)在柱上端,12設(shè)在試驗(yàn)用構(gòu)件截面見(jiàn)圖2,厚度t=1.0mm。試件柱

6、下端。長(zhǎng)度1380mm。根據(jù)浙江大學(xué)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)本試驗(yàn)在浙江大學(xué)土木工程系力學(xué)試驗(yàn)室進(jìn)結(jié)果,試驗(yàn)構(gòu)件的彈性模量為E=180000MPa。行。試驗(yàn)裝置采用垂直加載的方式,整個(gè)裝置由加載設(shè)備(20t千斤頂)、測(cè)力計(jì)(20t力傳感器)、支承機(jī)構(gòu)(反力架、橫梁)和抗扭框組成,見(jiàn)圖5。圖2試件截面參數(shù)(單位:mm)為了控制C形薄壁冷彎鋼柱在壓彎時(shí)的最大應(yīng)力,在1/2柱高處的兩卷邊外側(cè)沿柱高方向各貼一片應(yīng)變片來(lái)取得軸向的最大壓應(yīng)變;同時(shí),為了考察畸變屈曲時(shí)腹板和翼緣交接處的橫向應(yīng)力變化情況,在一些特定部位粘貼橫向應(yīng)變片,同一位

7、置內(nèi)外側(cè)各貼一片。上述兩種應(yīng)變片的平面布置展開(kāi)圖見(jiàn)圖3,圖中數(shù)字代表應(yīng)變片的編號(hào),括號(hào)中的數(shù)字表示該編號(hào)的應(yīng)變片在展開(kāi)圖的背面(即冷彎薄壁C形槽鋼的外表面)。應(yīng)變片參數(shù):電阻(120±0.2)Ω,靈敏系數(shù)2.08±0.01,柵長(zhǎng)×柵寬=5mm×3mm。采用液壓千斤頂?shù)人俜旨?jí)加載,荷載級(jí)差約為預(yù)計(jì)破壞荷載的5%,相鄰兩級(jí)荷載時(shí)間間隔約為2min。位移計(jì)的位移采用人工讀取的方式,荷載采用可顯示數(shù)據(jù)的力傳感器讀取,應(yīng)變采用DH-3815N型靜態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng),每個(gè)數(shù)據(jù)采集箱可測(cè)16個(gè)通道,每8個(gè)通道共用一個(gè)溫度補(bǔ)償,測(cè)量應(yīng)變范圍

8、為±20000με,最高分辨率1με,采用手動(dòng)單次采樣。本文中采用荷載2橫向應(yīng)變法,即取荷載2橫向應(yīng)變曲線中斜率突然改變處的荷載,作為試件的畸變荷載。3結(jié)果分析與結(jié)論試驗(yàn)結(jié)果及理論結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表1。(下轉(zhuǎn)第77頁(yè))第1期楊清平等:鋼結(jié)構(gòu)漆膜防腐層對(duì)超聲波能量反射量的研究與探討77形成的凹凸度有關(guān)。在漆層厚度與凹凸高度相