粘贴碳纤维布加固钢构件受拉承载力试验研究

对粘贴不同面积碳纤维布加固的钢板试件进行了单轴拉伸试验 ,通过试验采集的数据绘制了荷载 -应变曲线 ,并分析了钢构件与碳纤维之间的相互作用、试件的破坏机理、碳纤维布粘贴面积对试件承载力和延性的影响等 。

八地脚塔脚板受拉承载力及其设计参数影响分析

针对我国输电铁塔基础结构中八地脚螺栓塔脚板的相关设计理论研究不成熟,尤其是现行设计规程关于其受拉承载力的计算公式还存在明显不合理的问题,对八地脚螺栓塔脚板开展了受拉承载力试验和仿真研究。设计并搭建塔脚板轴心受拉承载力试验测试系统,对16组塔脚板试件进行单调静力加载,通过试验现象观察和测试数据分析,获得塔脚板在加载进程中的受力机理和破坏模式,为仿真研究提供重要验证依据;基于试验结果,研究八地脚螺栓塔脚板有限元建模方法,通过大量仿真计算结果进一步探讨塔脚板受力机理和破坏模式,探究符合设计安全有效的塔脚板受拉承载力确定方法,并分析底板宽厚比、螺孔位置和加劲肋等塔脚板重要设计参数对其受拉承载能力的影响规律。以上研究将为八地脚螺栓塔脚板受拉承载力计算以及塔脚板参数优化设计提供一定的基础理论和设计参考。

砖砌体中建筑锚栓极限受拉承载力的实验研究

从分析膨胀型建筑锚栓在砖砌体中的受力形式出发,找到单根锚栓在砖砌体中可能出现的三种安装位置。采用墙体原型实验,分别对两个种类的建筑锚栓(膨胀型锚栓和化学螺栓)在两种砖砌体(实心砖墙和多孔砖墙)中的极限受拉承载力,首次进行了实验研究。实验发现,膨胀型锚栓全部发生了拔出破坏,化学螺栓发生了不规则锥体破坏。结果显示,膨胀型锚栓在实心砖墙和多孔砖墙中的极限受拉承载力基本一致,但均小于化学螺栓相应的测试值。基于对实验数据分布特征的统计分析,得到了建筑锚栓的平均极限承载力,从而为建筑锚栓在砖砌体中的应用提供了性能分析和优化设计的依据。

齿板受拉承载力调整系数K的简化分析

针对加拿大TPIC-1996《金属齿板连接轻型木桁架的设计规程与规定》中齿板受拉承载力调整系数K的计算公式形式复杂不便使用的情况,在大量计算分析的基础上,采用回归分析方法,提出调整系数K的简化计算公式,可提供给我国编制轻型木桁架技术规范使用。

高强度螺栓不同拧入深度对螺栓球节点受拉承载力的影响

本文运用ABAQUS有限元软件对不同螺栓拧入深度的螺栓球节点进行了受拉承载全过程分析,与受拉螺栓球节点试验结果的对比验证了计算模型的准确性。有限元分析结果表明:不同的螺栓拧入深度,螺栓球节点发生不同的破坏模式。当螺栓拧入深度小于0.94d(d为螺栓直径)时,两者相互咬合接触的螺纹发生破坏,且螺栓球节点的受拉承载力与螺栓拧入深度成正比。当螺栓拧入深度不小于0.94d时,高强螺栓受拉断裂破坏。通过对有限元分析结果的拟合,得到螺栓球节点受拉承载力与螺栓拧入深度的关系式。

Q235B钢螺栓球柱节点的受拉承载力

基于3个单向受拉螺栓球柱节点的试验,采用ABAQUS软件建立单向受拉螺栓球柱节点的数值模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了数值模型的有效性。随后建立了87个数值模型对螺栓球柱节点的单向受拉承载力影响参数进行了分析,定义了节点单向受拉极限承载力的取值准则。数值计算结果表明,圆柱筒径越小、壁厚越厚、筒壁高度越高,节点的单向受拉承载力越高;增大螺栓间距和尺寸对节点的刚度和强度有一定提高;增设加劲肋可提高螺栓球柱节点的刚度和承载力;当螺栓拧入深度不足时,节点易发生螺栓拔出破坏,实际工程中建议螺栓拧入弧形端板的深度大于螺栓直径。基于理论分析,拟合得到了螺栓球柱节点单向受拉承载力的实用计算式。拟合算式计算结果与有限元分析结果及试验结果的相对误差均在10%以内。

火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力研究

对栓接Q690角钢在火灾后的净截面受拉承载力展开研究,参考过火后高强钢Q690材性试验结果,利用ABAQUS建立栓接Q690角钢的有限元模型,分析面外偏心距、螺栓连接长度、过火温度对火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力的影响;将已有相关公式及规范公式的计算结果与模拟得到的角钢支撑受拉极限荷载进行比较;基于最小二乘法,提出了Q690角钢净截面受拉承载力的有效截面系数公式,对比了数值结果及其他文献试验结果;基于数值模拟数据库,进行了可靠度分析。结果表明:有效截面系数随着螺栓连接长度的增大而增大,随着面外偏心距的增大而减小,而过火温度对有效截面系数几乎没有影响;美国规范AISC 360-16对不同过火温度下Q690角钢净截面受拉承载力预测结果偏于不安全,中国现行《钢结构设计标准》预测结果偏于离散;提出的计算公式对于不同过火温度下的栓接Q690角钢净截面受拉承载力均能进行较好预测;推荐所提出公式计算火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力的抗力分项系数为1.061。

PBL抗剪传力钢筋连接接头受拉力学性能试验

装配式混凝土构件间钢筋的连接是其适用性和经济性的关键环节,针对国内工程常用的灌浆套筒和约束浆锚钢筋连接技术存在施工难度大、效率低、质量不易检验等问题,本文提出了PBL-穿孔钢筋连接接头、PBL-穿孔钢管连接接头和PBL-U形钢筋连接接头3种钢筋连接接头,实现预制混凝土单元间钢筋应力的传递,具有施工简便、质量易保证、成本低等优势。对这3种钢筋接头进行了6组参数共18个钢筋接头试件的拉伸性能试验,研究了新型接头试件的破坏模式、承载力和变形能力等,得到各参数对新型接头拉伸强度的影响规律,并对不同接头的受拉力学性能进行对比分析。研究结果表明:3种钢筋连接接头能够实现钢筋应力的有效传递,验证了新型钢筋连接接头的可行性。

不锈钢槽式预埋组件受拉性能研究

为研究不锈钢槽式预埋组件在拉力作用下的受力性能,首先对S-CAG-53/34、S-CBG-52/34两种不锈钢预埋槽道进行锚杆中心线和槽道跨中位置受拉静载试验.试验结果表明:不锈钢预埋槽道主要发生槽口卷边屈曲破坏.然后,采用有限元分析软件ABAQUS建立2种不锈钢槽式预埋组件的有限元模型,将数值模拟结果与试验结果对比,验证有限元模型的准确性和适用性.最后,建立50个足尺试件的有限元模型,研究槽口卷边厚度、槽道侧壁厚度、锚杆尺寸、锚杆间距以及相邻荷载对不锈钢槽式预埋组件受拉性能的影响.分析结果表明:增加槽道槽口卷边厚度、槽道侧壁厚度以及减少锚杆间距均能有效提高不锈钢槽式预埋组件的受拉承载力;增加槽口卷边及侧壁厚度会使槽道截面刚度提高,从而提高槽道跨中部位受拉承载力;减少锚杆间距使得槽道受弯承载力增加,从而提升槽道跨中部位受拉承载力.改变锚杆长度对槽道跨中位置受拉承载力的影响较小;在一定间距内同时施加多个荷载,会导致部分锚杆承受较高荷载,对槽道承载力产生影响,但这种影响随着锚杆间距减少逐渐降低.

单螺栓单剪连接角钢受拉承载力调整系数

螺栓孔的端距L_(d)、边距L_(z)会影响输电铁塔中单颗螺栓连接单角钢构件承载力和其两端节点板尺寸,缩小L_(d)可降低连接区几何尺寸、减小或取消节点板,增加L_(d)可提高构件抗拉承载力。目前国内DL/T 5442—2020《输电线路杆塔制图和构造规定》中螺栓L_(d)、L_(z)均为固定值。为研究此类构件受拉承载力,进行■56、■80、■90、■110四种规格角钢单螺栓连接的材性试验和受拉试验,角钢材质为Q235B,高强螺栓直径16,24 mm,设置位移计测量试件变形和孔伸长量。试件加载后螺栓孔发生塑性变形而纵向伸长,达极限拉力时受压孔壁两侧及对应的角钢端面中部撕裂。依据试件参数建立连接板、角钢、螺栓的有限元模型,各部件接触面附近网格尺寸小于2 mm。计算结果表明:有限元模型的高应力区与试件破坏区域相同,二者极限拉力平均相差5.8%,荷载-孔伸长量曲线与位移计测量结果相符。采用屈服强度f_(y)=235 MPa、弹性模量E=2.06×10^(5) MPa的钢材计算四组单螺栓(L_(d)=(0.8~3.7)d_(0))连接角钢模型:■40×3、1M12,■40×3、1M16,■50×4、1M16,■63×5、1M20。结果表明:螺孔直径大于螺杆的造成单剪连接时受压孔壁应力集中,在试件总伸长量较小时部分区域已产生塑性变形,随后试件失去初始刚度,螺栓孔不断伸长。模型采用基准端距时构件承载力N_(rt)约为DL/T 5486—2020《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》中承载力N_(code)的95%,四组试件的受拉承载力N_(t)约为极限拉力N_(u)的75%,国内DL/T 5486—2020有一定裕度。试件荷载-孔伸长量曲线的线性段长度、刚度变化位置、承载力受L_(d)和L_(z)共同影响,以L_(d)/L_(z)=1.5为分界主要发生两种破坏模式:小于临界值时试件发生端部剪切、撕裂破坏;超过临界值后逐渐转变成角钢净截面破坏,继续提高L_(d)对承载力影响不大。国内■40角钢目前使用M16螺栓,采用M12螺栓后降低L_(z)/d_(0),可获得更高的承载力上限。EC 3、ASCE等标准中考虑了L_(d)、L_(z)对受拉承载力的影响,其材料强度等参数取值主要针对当地钢材,公式形式复杂。结合我国钢材的实际情况、输电铁塔计算框架,根据试验和模型结果给出包含承载力调整系数的计算方法,考虑了L_(d)与L_(z)的不同影响,对不同螺杆直径、角钢肢宽的构件用同一算式计算,适用于L_(d)=(1.0~3.0)d_(0)范围内单螺栓单剪连接的热轧角钢构件受拉承载力计算。

植筋抗拉承载力试验及工程应用建议

针对某隧道排烟风道植筋锚固后浇筑混凝土板的工程特点,分4组进行了12个试件的植筋拉拔试验,探讨不同植筋长度和孔壁潮湿时对植筋受拉承载力的影响。在孔壁潮湿的情况下,若采取适当的清孔措施并延长固化时间,植筋胶与混凝土仍具有较好的粘结力,能够保证所植钢筋充分发挥强度。

钢管输电铁塔插板节点受拉极限承载力分析

大型输电铁塔广泛应用钢管节点,为了简化制作安装,避免复杂的相贯线切割,塔身斜材与主材的连接经常将钢管开长槽孔和插入的钢板焊接.由于钢管截面只是部分和钢板连接,在拉力作用下,管板节点易发生剪切滞后破坏.为研究剪切滞后对管板节点受拉极限承载力的影响,进行了一系列分析,并将研究结果和现行设计规范公式进行了比较.

钢板组合剪力墙轴心受拉性能研究

当结构的高宽比较大时,在设防与罕遇地震作用下高烈度区的超高层结构的核心筒剪力墙可能承受倾覆力矩引起的巨大拉力,垂直于地震作用方向的核心筒翼墙受力状态接近于轴心受拉。由于混凝土抗拉强度较小,常采用钢板组合剪力墙来抵抗较大的墙肢拉力。采用非线性有限元法,对钢板组合剪力墙在轴心受拉作用下的开裂荷载、刚度变化、滞回性能与受拉承载力进行了较为全面的研究,表明混凝土对构件的轴拉承载力与刚度具有一定贡献。给出了钢板组合剪力墙在轴心受拉状态下最大裂缝宽度的计算方法,分析了墙体含钢率以及型钢、钢筋布置方式对裂缝宽度的影响。钢板组合剪力墙轴心受拉缩尺模型试验结果表明,有限元数值分析与模型试验吻合良好。在此基础上,提出了钢板组合剪力墙受拉状态下的设计建议。

套筒灌浆连接受拉性能回顾与分析

首先通过文献收集与整理,总结了国内外对于套筒灌浆连接的基本要求。基于已有试验研究成果,提出普通套筒灌浆连接受拉的失效模式。基于黏结失效机理,再提出基于钢筋与灌浆料黏结的普通套筒灌浆连接受拉承载力计算表达式,通过17个文献试验数据的拟合分析与16个其他试验数据的验证分析,证明所提表达式的准确性。此外,还建立了套筒与灌浆料的摩擦力计算表达式,并指出摩擦力是灌浆料与套筒共同工作的关键因素。最后建议普通套筒灌浆连接受拉承载力取经过试验数据校正后的三个表达式计算结果的最小值,此外套筒与灌浆料之间的摩擦系数不低于0.59的要求还需要更多的研究进行验证。

双耳板焊接空心球书点轴拉承载力研究

为揭示双耳板焊接空心球节点受拉破坏机理,并建立其受拉承载力计算公式。针对8个双耳板焊接空心球节点进行轴心受拉极限承载力试验,并采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行参数化数值分析,讨论节点几何尺寸对其承载力的影响。研究结果表明,在轴向拉力作用下,双耳板焊接空心球节点破坏形式为空心球开裂破坏,耳板与空心球连接处焊缝失效,且个别试件出现球面局部起皮。提出了适用于球外径在160~500mm的双耳板焊接空心球节点的受拉承载力计算参考公式,研究成果可为类似工程设计提供参考。

弯扭箱形钢构件受拉性能与破坏机理

弯扭箱形钢构件是指在箱形钢构件的基础上,2个端部绕构件轴线发生扭转、沿构件纵向发生弯曲的复杂构件。因优美的建筑造型,弯扭箱形钢构件近年来在国内外的大跨度空间结构中逐步得到应用,然而目前对于弯扭箱形钢构件的受拉性能和破坏机理尚缺乏系统性的研究。利用ABAQUS有限元程序建立了受拉作用下弯扭箱形钢构件的数值分析模型,通过试验验证了计算模型的准确性。研究了钢材强度、弯曲曲率、截面相对扭转角和钢板厚度等参数对弯扭箱形钢构件受拉承载力的影响规律。分析结果表明:随着钢材强度和钢板厚度的增加,弯扭箱形钢构件的屈服受拉承载力明显提高;构件弯曲程度和截面相对扭转角的增大会明显降低其屈服受拉承载力。另外,还分析了弯扭箱形受拉钢构件的破坏模式和受力机理,研究结果可为实际工程中弯扭箱形钢构件的设计和应用提供参考依据。

高钒索端头热铸锚黏结性能研究及承载力预测

拉索端部的锚固系统作为预应力结构关键节点,在设计过程中依赖于工程经验。为得到热铸锚承载力的计算方法,采用ABAQUS有限元分析软件建立高钒索端头热铸锚的有限元模型,并通过两个直径36 mm高钒索拔出试验进行验证后,研究钢丝锚固长度、钢丝插入铸料的倾角、钢丝数量、钢丝直径对于端头热铸锚黏结性能的影响,进而提出群丝效应系数以表征群丝黏结强度的下降,拟合得到热铸锚受拉承载力的计算公式。结果表明:使用Sping2单元模拟钢丝与合金铸体的黏结效应可行;单丝拔出有限元模型模拟结果与已有单丝试验的荷载-滑移曲线吻合;群丝效应系数与钢丝插入铸料角度正相关,与钢丝的数量、直径、锚固长度负相关;所提出的高钒索端头热铸锚的承载力预测公式计算误差不大于8%。

管板连接轴心受拉构件极限承载力试验研究

对6个管板连接构件进行了受拉极限承载力试验研究和有限元分析。试验表明,试件的破坏均为长槽孔末端钢管横截面被拉断,其中,用板补强的试件GPT-3和GPT-6在破坏前钢管出现了明显的颈缩。分析表明,试验结果和有限元分析结果吻合良好,现行美国规范(ANSI/AISC 360-05)和加拿大规范(CAN/CSA-S16-01)中未补强的管板连接受拉承载力设计公式安全适用。研究表明,管板连接构件在受拉过程中,剪切滞后现象非常严重;长槽孔末端绕焊的焊缝质量对构件的受拉极限承载力有很大的影响。

锚栓群锚抗拉性能试验研究

通过对膨胀型锚栓、扩底型锚栓、普通化学锚栓及特殊倒锥型化学锚栓进行单锚、两锚、四锚和八锚的抗拉试验,研究了群锚抗拉的破坏模式及受力性能,并对群锚受拉承载力的试验值与计算值进行了比较分析。结果表明,锚栓群锚抗拉破坏状态主要有:混凝土锥体破坏;锚栓钢材破坏。承载力试验值与《混凝土结构后锚固技术规程》计算值基本吻合。

锚栓群锚抗拉性能试验研究

通过对膨胀型锚栓、扩底型锚栓、普通化学锚栓及特殊倒锥型化学锚栓进行单锚、两锚、四锚和八锚的抗拉试验,研究了群锚抗拉的破坏模式及受力性能,并对群锚受拉承载力的试验值与计算值进行了比较分析。结果表明,锚栓群锚抗拉破坏状态主要有:混凝土锥体破坏、锚栓钢材破坏,承载力试验值与《混凝土结构后锚固技术规程》计算值基本吻合。