焊接圆钢管截面柱试验概况

试验对象为 Q420 埋弧焊接圆钢管，研究内容为轴心受压整体稳定性能。试件截面尺寸为φ273×6，共24 个试件，其中包括9个镀锌构件。试件长度根据焊接钢管轴心受压柱的长细比不同来确定，试件长细比为 20～60，每种长细比均有3 个圆钢管试件。未镀锌和镀锌试件的编号、名义长细比、实测尺寸分别见表3-33 和表3-34。

表3-33 和表3-34中所有钢管试件均为 φ273×6埋弧焊接的直焊缝圆钢管。内径 d采用量程为 300mm 的钢尺测量;钢管试件壁厚t系通过测量与轴压钢管试件对应标准材性试件的厚度获得，采用量程为150mm 的电子读数游标卡尺;实测长度l。为两端带法兰盘的钢管长度（图3-77），采用量程为7000mm 的卷尺测量。试件编号中 D420 代表钢管的名义屈服强度为420MPa，中间数字代表名义长细比，最后数字是序号。铰接长度L0为考虑加载设备两端球铰之后的柱子长度，与柱长 L0相差 472mm。

试验采用500t 液压式压力试验机进行竖向单调静力加载，设备型号为 YES-500，最大荷载 5000kN。试验机上下两加载端均有球铰，以释放轴压柱两端扭转和弯曲自由度，即试件两端边界条件为铰接。加载装置如图 3-78 所示。

图3-79（a）中4-1～4-4 和图3-79（b）中4-5、4-6、4-8、4-10分别为测量柱顶和柱底荷载初偏心的4个应变片，图3-79（a）、（b）中1-9、2-6、2-7、2-8为4 个测量试件纵向位移的位移计。图3-79（c）中 3-1～3-8为 8 个测量柱中截面应变发展的应变片，2-2、2-3为测量柱中横向变形的位移计。试件的稳定承载力通过力传感器读数确定。试验过程中力、应变和位移等数据采用 IMP 数据采集系统进行实时采集，并直接由计算机记录。

分别测量钢管试件的 4 条典型母线（如图 3-80 所示 X轴、Y 轴与钢管相交的 4 条母线）偏离其柱两端相应点连线的最大距离，分别为z，、y，、z，如图 3-80 所示，以此作为试件几何初始缺陷中的初弯曲。

通过图 3-79 （a）、（b）所示的柱顶和柱底共8 个应变片在弹性阶段的应变分布分别反算出柱顶和柱底的荷载初偏心。

测量中每根钢管试件共有＋X、-X、+Y 和-Y4 个方向母线的几何初弯曲。试验关注的是钢管试件中心轴偏离其柱两端截面中心点连线的最大距离，所以测得的 4 条母线几何初始缺陷数据中＋X 和-X 两个方向数据取平均值作为试件中心轴 X 方向的几何初弯曲，同样＋Y 和-Y两个方向取平均值作为试件中心轴Y 方向的几何初弯曲，然后与通过柱顶、柱底应变片反算的荷载初偏心进行叠加，最终将总几何初始缺陷e作为每一试件的几何初始缺陷。

试件截面的残余应力采用分割法进行量测，利用 Whittemore 手持应变仪测量分割前后条带的变形，得到残余应变。再根据胡克定律计算各个分割条带位置处的残余应力，最后得出圆钢管试件全截面的纵向残余应力分布情况;详细步骤见第 2 章 2.4 节。未镀锌轴压构件截面类型对应残余应力试件 R2 （见2.4 节），镀锌轴压构件截面对应试件 R1（见2.4节），二者的残余应力测量结果如图2-68（a）、（b）所示。