5M鋼桁架結構靜力分析試驗報告

《建筑結構試驗》5M鋼桁架結構靜力分析試驗研究報告建筑結構試驗建筑結構試驗PAGEPAGE13/12目錄研究目的 2試驗設計 2試件設計 2加載方案 2測試方案 4主要試驗結果 5試件受力過程 5腹桿應變 6上弦桿應變 7下弦桿應變 8試驗結果分析 8荷載-撓度曲線 8理論計算對比 95結論 11研究目的分析將該結構簡化為桁架模型進行計算分析的準確性和合理性驗證對稱荷載作用下對稱結構應變的對稱性比較靠近桿件相交處與桿件中部截面上應變的關系單個截面上應變分布情況的討論試驗實測與軟件理論計算結果對比分析試驗設計試件設計圖15M鋼桁架結構靜力分析試驗試件圖2桿件截面尺寸圖（單位：mm）試驗試件采用一榀“1，應變片粘貼位置為上下翼緣中部和腹板前后中部，如圖2所示。加載方案5M“K”型鋼桁架試件在S-1處設置滑動鉸支座，S-2處設置固定鉸支座，具體實現(xiàn)方式如圖3和圖4所示。并在P-1和P-2位置處設置加載點。圖3滑動鉸支座 圖4固定鉸支座圖55M“K”型鋼桁架試件試驗工況圖6加載裝置示意圖圖7油泵示意圖P-1P-256下的集中力150kN，經分布梁分配后作用在鋼桁架上，每個加載點產生豎直向下的集中力75kN7所示。測試方案圖8位移計和應變片位置示意圖圖9測量電橋圖圖10數(shù)據(jù)采集板圖11試驗采用的位移及應變測點圖12電阻應變計示意圖撓度f測試利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電測位移傳感器，測量5Md-1、d-2。桁架桿件應變ε測試采用電阻應變測試方法測量5M鋼桁架試件弦桿和腹桿應變。撓度測試位移計和電阻應變計的分布位置如圖8910為連接電阻應變計與計算機的數(shù)據(jù)采集板。本次試驗采用的位移和應變測點如圖1112所示。主要試驗結果試件受力過程H面的上下翼緣及腹板的應變也各不相同。腹桿應變腹桿翼緣應變-腹桿翼緣應變-荷載曲線500 101926384758677687951051151231341451529356μ-5變應-10-15-20豎向總荷載(kN)左側下翼緣左側上翼緣右側下翼緣右側上翼緣1斜腹桿上下翼緣應變曲線腹桿腹板應變腹桿腹板應變-荷載曲線50μ0 101926384758677687951051151231341451529356變-5應-10-15豎向總荷載(kN)左側后腹板左側前腹板右側后腹板右側前腹板2斜腹桿前后腹板應變曲線83738和12、41、42號電阻應變計的應變測量值。繪制成折線圖如表12所示。從表1（即紅線和黃線翼緣應變值（即藍線和灰線）的試驗實測數(shù)據(jù)并沒有很好地吻合。從表2中看出，這原本都應該相等的四個應變值之間存在一些偏差。吻合得較好的是左側后腹板和右側前腹板的應變值（即藍線和黃線；以及左側前腹板和右側后腹板（和灰線。節(jié)點及桿件中部應變-節(jié)點及桿件中部應變-荷載曲線μ變應-20豎向總荷載(kN)中部下翼緣中部上翼緣節(jié)點上翼緣節(jié)點下翼緣1050-50101926384758677687951051151231341451529356-10-15表3桿件連接處及中部翼緣應變曲線3件上每個截面的受力狀況均不盡相同，這是由于節(jié)點具有一定的剛性而導致的。上弦桿應變上弦桿應變-荷載曲線5000 101926384758677687951051151231341451529356-50μ上弦桿應變-荷載曲線5000 101926384758677687951051151231341451529356-50μ-100應-150-200-250豎向總荷載(kN)前腹板下翼緣上翼緣表4上弦桿應變曲線從表中可以看出，上弦桿中間截面的上下翼緣及腹板中部均受壓，應變均為負值。在數(shù)值上，前腹板與上翼緣的應變值基本相等（即藍線和灰線義的結論。下弦桿應變拉，這一點可從截面應變值得正負判斷：截面受壓時應變值為負，受拉時應變值為正。試驗結果分析荷載-荷載-位移曲線21.5m移位向豎10.500 101926384758677687951051151231341451529356-0.5豎向總荷載(kN)左支座位移跨中位移右支座位移5-位移關系曲線荷載荷載-撓度曲線180160140k 載荷100總向豎806040200(0.00)0.060.120.150.240.290.370.490.580.680.790.910.58跨中豎向撓度(mm)6-撓度關系曲線試驗荷載-位移關系如表5所示，其中左支座位移即位移傳感器d-1的讀數(shù)；跨中位移d-2d-36所右支座位移液壓千斤頂施加的荷載，最大值加至150kN。由荷載-撓度曲線可以看出，試驗的加載和卸載曲線均基本呈線性，尤其是加載段，可以認為結構基本是處于彈性階段的。而荷載-位移曲線卻呈曲線，說明試驗設備的支座并不是理想的滑動鉸支座和固定鉸支座，而簡化為具有一定剛度的彈簧支座可能更準確。理論計算對比MIDASCivilQ23513所示。荷載14kN。桿件連接節(jié)點均假設為剛接。圖13計算模型桿件截面圖14計算模型荷載與支座條件圖15結構位移圖（單位：mm）16結構應力圖（17結構彎矩圖（軟件計算所得結構位移圖、應力圖和彎矩圖分別見圖15、圖16和圖17。位移計算所得跨中豎向位移為0.742mm；根據(jù)試驗數(shù)據(jù)得出的結構實測跨中豎向撓度為0.876mm，相差百分比為15.3%。造成誤差的其中一個原因可能是建立模型時節(jié)點均假設為剛接，而實際結構的節(jié)點并非完全剛性。但該誤差仍在工程接受范圍內，因此將該結構簡化為桁架模型進行計算分析的方式是可以采用的。應力由軟件計算的應力圖可以看出，最