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岩土研究院

焊接工字形截面柱

291 2021-07-06 16:33:45

通过对 460MPa和960MPa 两种高强度钢材焊接工字形截面短柱的轴压试验,研究不同截面类型、板件宽厚比、钢材屈服强度、板件间相互约束的构件的局部屈曲承载力和局部屈曲后极限承载力,分析构件局部屈曲对于截面承载力、构件轴压刚度和板件面外刚度的影响,验证有限元数值模型,进行各影响因素的参数分析,对比试验、数值计算结果和国内外现有规范相关设计计算结果,最终得出可靠、合理的设计计算方法。

试验概况

试验采用的屈服强度标准值为 460MPa的高强度钢材,标号为 Q460C。试件的加工过程采用火焰切割,屈服强度标准值为 960MPa 的高强度钢材,试件的加工过程也采用火焰切割。工字形试件焊缝采用角焊缝。460MPa 试件端部均采用铣床铣平,960MPa 试件端部均采用线切割切平。

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轴心受压试验的加载装置如图 4-17 所示,试验机上加载端为球铰千斤顶,最大荷载为 20000kN,对试件施加竖向集中荷载,下加载端为刚性承台。试件的两端在加工时均按照《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205—2001的要求进行铣平,并与端板顶紧。上、下端板均采用 40mm 厚 Q345 钢材制成,为了不约束试件板件在加载端的转动,试件与端板之间无连接。

加载前为保证试件端面几何中心与加载中心重合,采用了物理对中的方法,即;在下端板的6 个表面切出定位中线(如图 4-18 所示),并将其对中于加载中心,然后将试件对中于下端板,最后再采用红外线投射仪校正试件位置,确保试件中心与千斤顶中心在同一垂线上,即试件对中于千斤顶。

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试验过程中的测量内容和测量方法主要包括∶ ①试件的承载力,采用千斤顶自带的力传感器测量;②试件的纵向变形,采用位移计测量;③试件中间高度截面测点的横向变形,采用位移计测量;④试件中间高度截面的应变值,采用 A3 应变片测量。

试验的纵向位移测量用于分析构件轴压刚度的变化情况;横向位移用于分析构件局部屈曲的发展情况。因此,对于试件纵向变形的测量,试验在下端板上,布置了 2 个位移计,位置对称于试件,且连线的中点为试件截面的中心,如图 4-19 (a)中位移计 DI2- 01、DI2-0O2 所示。为测量试件板件面外横向变形,在试件中间高度截面预测鼓凸点布置位移计,位置如图4-19(a)中的位移计 DI1-01~DI1-05 所示。试验的应变测量,用于分析构件局部屈曲的发展情况。在试件中间高度横截面预测鼓r凸点的板件两侧布置应变片,如图 4-19(b)中的应变片 SG1-1~SG1-10 所示。

所有试件的加载过程为∶正式加载之前进行预加载,竖向荷载增加至 500kN,稳定 2min 后卸载至 50kN,然后开始正式的加载,以消除部分加载装置的试验误差;加载过程中,采用位移控制连续加载。荷载、位移、应变等数据每秒自动采集—次。所有试件加载至荷载下降段。

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