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岩土研究院

箱型试件试验结果及分析及破坏形态

299 2021-07-07 14:57:04

箱形试件的典型破坏形式如图4-41所示,在中间高度截面处发生了明显的鼓凸和凹陷。试件破坏时,中间高度截面的变形与图4-38 中的虚线形态相同,并且在试件长度方向和宽度方向均呈现半个正弦波形的屈曲模态。仅有 B-960-1 和 B-960-2 试件与以上典型破坏形式不同,这两个试件的破坏形式表现出明显的强度破坏,四个棱边均发生了弯曲,有的甚至在焊缝附近产生了开裂,如图4-41(b)所示。长度较大的试件 B-9604 的鼓凸截面为接近 1/3 高度处的截面。

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4.3.2.2 荷载-位移、应变曲线

试件的荷载-竖向位移曲线反映了试件的轴压刚度,其与试件截面的应力水平有关。关于箱形试件,460MPa 和960MPa 钢材试件的荷载-竖向位移曲线没有明显的差别,如图 4-42 所示,其中竖向位移为位移计 DB2-1 和 DB2-2 所测位移的平均值。宽厚比较小的试件与宽厚比较大的试件所表现的轴压刚度变化趋势和规律是一致的,即一旦截面边缘应力达到屈服强度,,,试件的轴压刚度开始快速下降,试件的承载能力已接近极限。因此,可以认为对于箱形试件,板件的局部屈曲对于试件轴压刚度的影响较小,与不发生板件局部屈曲的试件相比,没有明显差别。

试件的荷载-横向位移曲线反映了板件的面外刚度。关于箱形试件,460MPa和960MPa钢材试件的荷载-横向位移曲线没有明显差别,如图4-43 所示,其中横向位移为位移计 DB1-1~DB1-4 所测位移的平均值。随着板件宽厚比的增大,试件荷载-横向位移曲线斜率开始减小时对应的荷载,与极限荷载的比值越来越小。例如试件 B-460-4,其荷载-横向位移曲线在荷载为 4000kN时的斜率已经明显低于初始斜率了,说明其板件已经发生了局部屈曲。可见,板件宽厚比越大,试件局部屈曲对板件面外刚度和截面承载力的影响越显著。

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由箱形试件的荷载- 竖向、横向位移曲线可以看出,试件的局部屈曲并不会对试件的轴压刚度产生影响,只是减小了板件的面外刚度,导致板件面外横向位移增加。此外,试件局部屈曲的产生减小了试件截面的极限承载力,即截面的平均极限应力减小。

试件的荷载-中平面应变曲线反映了板件上测点的应力状态,是判定板件发生局部屈曲的主要依据之一。关于箱形试件,应变测点位于试件中间高度截面的中点和端面中点外表面位置。对于中平面位置的应变,由于试件发生局部屈曲时两块板件外突、两块板件内凹。对应不同形式的荷载-中平面应变曲线。试件的荷载-中平面应变曲线如图 4-44 所示。其中,横坐标左侧曲线的应变为各个试件两块外突板件中心测点应变的平均值,横坐标右侧曲线的应变为各个试件4 个端点测点应变的平均值。可以看出,460MPa 和 960MPa钢材试件的荷载-中平面应变曲线没有明显差别,端点测点的压应变一直增加直至试件破坏,中心测点的压应变有的与端点测点一样,有的则达到最大值后开始减小。对于板件宽厚比没有超限的试件 B-460-1、B-960-1 和 B-960-2,可以从荷载-中平面应变曲线中看出其板件没有发生局部屈曲; 对于宽厚比明显超限的试件 B-460-3、B-460-4、B-960-3 和 B-960- 4,从荷载-中平面应变曲线中可以发现其板件发生了局部屈曲,且板件宽厚比越大,局部屈曲越明显。

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