跨高比对面内受弯玻璃板静力承载性能的影响分析

《跨高比对面内受弯玻璃板静力承载性能的影响分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、跨高比对面内受弯玻璃板静力承载性能的影响分析-->跨高比对面内受弯玻璃板静力承载性能的影响分析摘要:面内受弯玻璃板的最大应力点通常出现在相对薄弱的边缘处,当缺少足够的侧向支承时,会发生整体失稳而破坏。该文在面内受弯玻璃板极限承载试验基础上,分析了这种构件的破坏过程,分析了跨高比对面内受弯玻璃板静力承载性能的影响和玻璃板的稳定问题,得到了结构的屈曲后荷载位移曲线。结果表明,面内受弯玻璃板会发生极值点失稳,其破坏由屈曲荷载控制,屈曲荷载的大小随着玻璃板高跨比的增加而呈线性增大。计算所得屈曲荷载小于试验测值。该结果为考虑稳定问题的面内受弯玻璃板极限承载力设计提供了依据。关键词:玻璃结构面

2、内受弯承载性能屈曲荷载Abstract:Themaximumstressforin-planebendingofaglassplateusuallyappearsaroundthevergearea,entallyentcurveafterbuckling.Theresultsshoe-pointbucklingoccursinatestheplate’sfailure.Thebucklingloadisapproximatelylinearlyrelatestotheheight-spanratiooftheplate.Thebucklingloadcalculatedbyfin

3、iteelementsolutionislessthantheexperimentalmeasurements.Theseresultsprovideevidenceforthedesignofbucklingloadsduetoin-planebendingofglassplates.Keym,长度L=1800mm。由于支座支承于距构件两端150mm处,构件实际计算跨度为1500mm。根据理论计算的结果可以知道,不考虑失稳的情况下,面内受弯玻璃板的最大应力及位移均出现在受拉侧边缘的中点上[4],因此我们在玻璃板下边缘中点布置了应变片。当玻璃板发生失稳时,玻璃会发生面外变形,为了解

4、玻璃板屈曲后板内应力变化情况,在加载点所在截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上按照一定间距布置了应变花,并在每个加载点处侧向布置了位移计,以获得结构的屈曲后荷载位移曲线。试件应变测点布置如图1所示,图中其他位置参数列于表1中。1.2加载设备为研究试件的整体稳定性,试件需满足侧向无支撑的条件。我们设计了如图2所示的试验加载装置,采用吊篮加载,使试件的侧向变形在试验过程中没有受到约束。试验中将玻璃板夹在预制的钢制支座中,吊点安装在梁跨的3个四分点处,用钢丝悬挂吊篮,通过向吊篮中添加砝码加载,每个吊点可最大施加2kN荷载。为实现支座的理想夹支,设计了图2b所示的支座,在防止端部扭转的同时并没有对玻璃板侧向弯

5、曲和界面翘曲产生约束作用,符合=0,″=0的边界条件。2试验2.1试验现象试件初加荷载时,玻璃板变形不大,随着施加荷载的逐渐增大,玻璃板开始出现较小的平面外变形。随着荷载增加玻璃侧向位移进一步增大并发生扭曲,整个构件呈半波状失稳。当荷载增大至某一数值附近时,构件的侧向位移随着荷载的小幅增加而迅速增大,同时构件发生严重的扭曲,在很短的时间内突然破坏,破坏时,构件突然发出类似爆炸的响声,整块玻璃在瞬间破碎成小玻璃块。破坏前,构件已经产生很大侧向挠度,实际变形如图3所示。2.2试验数据整理后的数据列于表2。其中破坏位移是指构件破坏时跨中的侧向位移。2.3试验曲线试验得到了各个试件中各测点

6、的应力随荷载变化的曲线图。在9根试件中选取一个具有代表性的试件SJ2-a,将其应力测点6、测点10的应力荷载曲线图绘于图4中。试验中得到了3组构件的荷载q侧向位移曲线,取具有代表性的试件组SJ3绘制荷载位移曲线如图5所示,考虑工程实际将荷载折算为均布线荷载。为方便对比,将有限元计算的曲线与实测曲线绘于同一坐标系中。有限元软件采用ANSYS,模型单元选用三维实体单元,网格均匀划分。考虑玻璃板的初始缺陷,设定玻璃板的初始变形与结构的第一屈曲模态相同,跨中初始侧向位移Δ取构件跨度L的1/1000,Δ=L/1000=1.5mm。这种一致缺陷属于最不利情况,偏于保守[5]。-->/>3试验结

7、果分析3.1破坏应力分析1)面内受弯的最终破坏是构件由于发生弯扭失稳产生侧向变形,在弯矩和扭矩的共同作用下发生破坏。破坏时玻璃内最大应力超过了幕墙规范中推荐的钢化玻璃大面强度。2)从图4可以看出,随着荷载的增加,构件侧边的应力呈线性增长,而构件大面上的应力呈非线性增加。当构件破坏时,侧边的应力比大面应力小很多,而且也没有达到玻璃的侧面强度,说明侧边应力并不是这种构件破坏的控制因素。3)根据平行于板高方向3个测点测得的应力值,可以得到板内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个截面沿高度方向的应