自钻自攻螺钉与不同基材连接节点抗拉拔承载力试验与理论研究

螺钉与基材连接节点的力学性能是大跨金属屋面研究的关键问题之一,可靠的连接节点是确保屋面抗风安全的重要组件之一。开展了碳钢螺钉与铝基材(CSA节点)、不锈钢复合螺钉与铝基材(SSA节点)、不锈钢复合螺钉与钢基材(SSS节点)三类节点共360组样本试验研究,分析了三类节点的损伤失效模式,揭示了抗拉拔承载力的参数影响规律,建立了节点承载力设计计算公式。结果表明:两种钻入方式下三类节点均呈现螺钉与基材共同承载、到二者咬合处产生损伤变形行为、再到螺钉被拔出基材的失效模式,节点抗拉拔能力依次为SSS节点、CSA节点、SSA节点;基材厚度、螺钉直径和螺距均对节点承载力产生影响,尤以基材厚度和螺距最为显著,同等条件下改变螺距对三类节点承载力的影响最高达94.54%;所提三类节点承载力设计计算公式与试验结果吻合度良好。

预制桥墩灌浆套筒连接单向拉拔承载力试验研究

为保障预制桥墩用全灌浆套筒连接极限承载力,提升其施工质量,对灌浆套筒连接进行单向拉拔承载力研究。总结分析相关规范中全灌浆套筒连接的材料性能、设计要求和施工技术等方面相关规定;进行10组足尺全灌浆套筒连接单向拉拔试验和19组有限元实体模型分析,研究钢筋锚固长度、直径、轴向偏位及灌浆料强度等因素对其极限承载力的影响,并提出施工质量控制指标和措施。结果表明:相关规范对灌浆料强度、钢筋锚固长度等指标的标准值规定存在一定差异;钢筋轴向偏位及安装偏斜对全灌浆套筒连接拉拔承载力影响可忽略,且应保证灌浆套筒连接中钢筋与灌浆料具有足够多的接触面积;当灌浆料强度不低于60、80、100 MPa时,其钢筋锚固长度应分别不低于10d、8d和6d(d为钢筋公称直径),钢筋直径应符合灌浆套筒连接规定的规格要求或小于1个级别,且钢筋轴向偏位不应大于3 mm。

火灾(高温)下植筋试件拉拔承载力试验研究

为了研究植筋试件在火灾(高温)下的力学性能,设计制作了25个植筋试件进行高温下拉拔试验。考虑10d和15d两种植筋深度,试验中记录了混凝土内部温度、钢筋位移以及拉拔力,并对常温和高温下具有相同植筋深度植筋试件拉拔承载力进行分析。试验结果表明:温度对植筋试件承载力有很大影响,随着温度的升高,植筋试件的拉拔承载力显著下降;当温度高于350℃后,高温下植筋试件的承载力约为常温下的10%～20%。

吸力式沉箱基础极限拉拔承载力的数值分析

作为新型的深水海洋基础型式,吸力式沉箱基础被广泛地用于系泊深水海洋设施中,从而承受巨大的倾斜上拔荷载。在上拔荷载水平分量与竖向分量的共同作用下,吸力式沉箱的承载特性及其工作性能评价是海洋工程设计与建设中的关键技术问题之一。然而现有的理论分析与试验研究并不能满足工程实践的需要,因此,对吸力式沉箱基础的极限承载力分析建立了有限元数值计算方法。当沉箱基础在快速拔出过程中,正常固结黏土处于完全不排水状态,沉箱基础发生整体破坏时表现出反向地基承载力失稳模式,此时沉箱基础所发挥的极限承载能力往往最大。为此,在数值计算中直接假定沉箱基础及其周围土体处于完全不排水状态,针对不同的沉箱长径比,分别确定了在竖向上拔荷载和水平拉拔的单独作用下沉箱基础极限承载力。对比发现:竖向上拔极限承载力有限元解能够较好地与理论计算结果相符合,而水平极限承载力解与理论计算结果存在一定的差异。

胶合木粘钢顺纹拉拔承载力试验研究

为研究胶合木粘钢连接的顺纹拉拔力学性能,开展了27个胶合木粘钢试件的试验研究,主要变化参数为锚固长度和钢板上的开孔密度或孔间距。对比分析了破坏形态与破坏机制、荷载-滑移曲线和等效黏结强度等结构性能。试验结果表明:锚固长度和钢板上的开孔密度是影响胶合木粘钢承载力的主要因素;粘钢试件破坏模式主要有钢板拉断、钢板屈服、木材剪切破坏和钢板-胶层界面破坏;通过对粘钢试件的合理设计,能够避免发生木材剪切破坏和钢板-胶层界面破坏等脆性破坏,实现具有大承载力和高延性特性的延性破坏形式。最后,基于试验结果提出胶合木粘钢连接的破坏模式判定方法,并给出了设计建议。

重复荷载下栓钉拉拔承载力与变形研究

研究栓钉在重复荷载下的拉拔承载力和变形性能,进行4个试件的拉拔试验,得到重复荷载下的荷载-位移曲线,分析了栓钉直径及埋深对位移及拉拔承载力的影响.研究结果表明:栓钉直径由19 mm增加至22 mm,承载力增加10.8%~24.7%,栓钉埋深由120 mm增加至170 mm,承载力提升5.0%~41.3%,试件在极限荷载下的变形能力随栓钉深径比的增加而增大.荷载级别大于等于8时,混凝土出现裂缝,栓钉出现较大变形.栓钉埋深120 mm时,栓钉在90 kN左右产生明显的变形;埋深170 mm时,栓钉的变形出现在120 kN左右;试件残余位移在加载中后期成指数增长.

组合梁桥焊钉连接件承载力规范研究

以各国设计规范及长江大桥试验结果为基础,对焊钉连接件的抗剪承载力、抗拉拔承载力及疲劳性能进行了介绍和分析;并对各国规范公式计算抗剪承载力与推出试验结果进行比较,探讨焊钉连接件抗剪设计承载力合理取值,为焊钉连接件的设计提供参考。

四筋植筋混凝土结构偏心拉拔性能试验研究

为了研究多筋植筋混凝土结构的偏心拉拔性能,以偏心距、植筋间距为参数,设计2个四筋植筋混凝土结构轴心拉拔试验和5个四筋植筋混凝土结构偏心拉拔试验,分析偏心距、植筋间距对四筋植筋混凝土结构拉拔受力性能的影响。试验结果表明,所有四筋植筋混凝土结构试件均发生复合破坏。当其他条件相同时,随着偏心距增大,四筋植筋混凝土结构拉拔承载力减小。另外,在试验研究基础上,考虑偏心距、植筋间距、植筋边距、植筋深度的影响,建立了四筋植筋偏心拉拔承载力的计算模型和计算公式,计算值与试验值吻合良好,为四筋植筋混凝土结构的设计计算提供了技术依据。

新型陶粒发泡混凝土锚固拉拔性能试验研究

本文对一种新型轻质混凝土的材料性能及锚固拉拔性能进行了研究,并针对其应用提出了相应的设计措施。本研究以套筒数量、套筒位置、锚固试件厚度为变量,通过试制的8个锚固拉拔试件开展试验,分析以上连接因素对混凝土拉拔性能的影响,并进行了锚固拉拔承载力分析,为后续该种轻质混凝土及连接方法的设计及推广应用提供了理论依据。

关于填充墙后植拉结筋锚固承载力实体检验的探讨

规范要求对填充墙后植拉结筋的锚固承载力进行实体检验。本文结合工程实践及相关规范,对填充墙后植筋实体检验的抽样方法、检验荷载值等进行探讨,并提出在具体检验过程中应注意的一些问题。

一种改进的拉力型锚杆承载力算法

通过对荷载传递模型已研究成果的深入分析,建立了一种考虑残余阶段、适用于加工硬化土体的新的锚侧荷载传递模型,并得到了拉力型锚杆极限承载力的解析解。通过与实验数据对比,发现该简化模型能与锚固界面剪应力-应变关系曲线较好地吻合,且理论极限承载力计算公式能基本反映实际情况,说明了该方法具有一定的可行性。

蜂窝夹层结构中新型半埋件设计及其拉拔性能研究

传统蜂窝夹层板后埋件采用工字形结构,需要手动注胶至胶液填满蜂窝芯格,精度低、效率低,且埋件-胶液整体重量较大。出于减重和适应自动化装填的目的,设计了新型帽形半埋件结构,搭建了埋件自动化装填平台,完成了埋件自动化组装工艺验证;利用工业CT分析了不同流胶口数量的胶液填充状态;借助拉伸试验机对不同数量流胶口、不同注胶量的新型半埋件及胶液填充100%的传统工字形全埋件做垂直于面板的拉伸试验。结果表明:新型半埋件侧面流胶口的数量越多,胶液填充越均匀,拉伸性能越好;且注胶量的增大能显著提高其拉拔承载力,相应的埋件-胶液总重也会迅速提高,但当注胶量过大时,过多胶液会流至蜂窝底部,拉拔承载力增幅较小。与传统工字形全埋件相比,新型帽形埋件的最大拉拔承载力有所降低,但降幅较小,其中G08-P04只降低了9.5%,同时,结构质量却能减少65.2%,更加适用于低承载、轻质结构板的要求。所做工作可以为半埋件减重设计及自动化组装提供参考。

PBL与PZ型剪力连接件抗拉拔性能试验

采用12个PBL和3个PZ型剪力连接件试件,通过一套自主设计的单调加载装置,进行极限抗拉拔承载力、相对位移、剪力键应变和破坏模式的测试试验,比较了开孔大小、埋置深度以及剪力键类型对试件极限抗拉拔承载力、初始开裂荷载和破坏模式的影响;并根据试验结果拟合了PBL剪力键极限抗拉拔承载力的计算公式。研究结果表明:加大孔径能直接提高PBL剪力键的极限抗拉拔承载力,当孔径由0 mm增长到30 mm,极限抗拉拔承载力增长率最大可达34.5%;埋置深度的增加较孔径能更显著地提升剪力键的极限抗拉拔承载力,当埋深由110mm增长至225 mm,PBL和PZ型剪力连接件对应的极限抗拉拔承载力的增长率可分别达到224%和165%;PZ型剪力连接件较相同埋深的PBL剪力键有更大的极限抗拉拔承载力,同时由于其良好的疲劳性能,不同几何尺寸和构造的PZ型剪力连接件力学性能的研究工作有待进一步开展。

高温下植筋试件拉拔试验

设计制作了25个试件，试件的植筋深度为lOd和15d，分别在高温下进行拉拔试验，来研究不同温度对不同植筋深度的钢筋拉拔承载力的影响。试验中，记录混凝土内部的温度与不同混凝土内部温度下的植筋拉拔承载力。分析了高温和常温下具有相同植筋深度试件的承载力，高温下不同植筋深度试件的拉拔承载力，并拟合出粘结应力和温度的关系。试验结果表明，高温对植筋的拉拔承载力和锚固段粘结力有明显的影响；当温度高于350℃后，高温下植筋的承载力降低为常温下的10％～20％。

膨胀型混凝土用建筑锚栓拉拔试验研究

对埋置于混凝土中的膨胀型建筑锚栓进行拉拔试验,利用弹性理论对混凝土体内受集中力作用时的应力状态进行弹性分析,结合修正的莫尔库仑材料破坏准则确定了锚栓在轴向拉拔力作用下的弹性极限荷载。

火灾后无机胶植筋拉拔试验研究

无机胶较有机胶具有良好的耐高温性能,进行火灾后无机胶植筋的拉拔试验研究对完善后锚固技术规范具有重要的理论意义。文章研究了不同钢筋直径、不同植筋深度的构件的拉拔承载力及其破坏形态,分析了各个植筋试件拉拔极限承载力及承载力损失,阐明了植筋深度、钢筋直径与拉拔承载力的关系。结果表明:火灾后试件在植筋深度为15 d和20 d时,试件发生钢筋的滑移破坏;当植筋深度为22 d时,试件为钢筋的颈缩破坏。在钢筋直径一定时,植筋深度为15 d或20 d时,其高温后的极限拉力较常温下均折减50%以上;随着植筋深度的增加,混凝土内部温度场逐渐递减,高温后的极限拉拔承载力随二者变化呈增长趋势,高温后的极限拉力呈增长趋势,且锚固长度越长极限拉力增加愈明显。

碳钢材质自攻自钻螺钉与铝合金基材连接的抗拉拔试验研究

在强风揭作用下,固定支座和檩条中自攻自钻螺钉与铝合金基材的连接会出现失效现象导致金属屋面系统的破坏。针对碳钢材质的自攻自钻螺钉连接在铝合金基材上抗拉拔性能问题,以钻入方式、基材厚度、螺距、螺钉直径为试件变量,设计了不同类型的连接试件,进行了179个连接试件的抗拉拔承载力试验。本文对试验进行分析,研究连接试件的破坏现象及抗拉拔承载力结果,总结了连接试件抗拉拔承载力的影响因素。结合各国规范、文献提供的相关公式,对计算方法进行改进,并将计算结果与试验结果进行拟合对比。结果显示:钻入方式对螺距较小的试件有一定影响,手动钻入的连接试件抗拉拔承载力偏小;自攻自钻螺钉连接在铝合金基材上抗拉拔承载力与基材厚度、螺距、螺钉直径呈正相关;将连接试件抗拉拔承载力计算值与试验值对比拟合,得到改进的计算式,可用于自攻自钻螺钉连接在铝合金基材上抗拉拔承载力的计算。

CFRP加固PBL剪力连接件的抗拉拔性能试验

试验共制作了8个试件,其中包含4个CFRP加固后的PBL剪力连接件与4个未加固的PBL剪力连接件。使用一套液压加载装置进行了测试试验,测得了试件的极限抗拉拔承载力、相对位移,观察分析了试件的破坏模式,并比较了CFRP加固前后不同埋置深度对试件极限抗拉拔承载力、初始开裂荷载以及破坏模式的影响。试验结果表明:CFRP加固后,PBL剪力连接件的抗拉拔性能显著提升,加固前后试件的极限抗拉拔承载力最高可增加66.9%;不同埋置深度CFRP加固的效果不同,埋置深度较浅的PBL剪力连接件的加固效果优于埋置深度较深的PBL剪力连接件。

方钢管混凝土螺栓连接节点抗拉拔性能研究

为研究方钢管混凝土外伸端板螺栓连接节点抗拉拔性能,进行7组试验,研究了方钢管截面尺寸、混凝土强度、螺栓强度、螺栓孔间距和方钢管管壁厚度对承载能力影响,获得了试件的荷载位移曲线,分析了各条件对承载力影响的不同程度。研究结果表明:这些因素中刚管壁厚度对承载力影响最大,混凝土强度影响最小,管壁厚度和螺栓强度决定了破坏模式,当由管壁厚度控制强度时强度较低,延性较好,当由螺栓控制强度时相反。

螺栓T形端板连接钢管混凝土柱拉拔性能研究

为研究螺栓T形端板连接钢管混凝土柱的拉拔性能,进行了8组螺栓端板连接件的静力加载试验,得到钢管和螺栓之间存在的3种典型破坏模式:钢管截面破坏、钢管管壁破坏和螺栓破坏,对比分析了螺栓锚固、螺栓种类、混凝土、钢管截面尺寸、管壁厚度和孔距对连接节点拉拔承载力的影响。研究结果表明:螺栓锚固和钢管管壁厚度对承载力的影响最为显著;螺栓相对于钢管壁受力的强弱关系决定了破坏模式,在钢管截面破坏和钢管管壁破坏模式下,连接件的拉拔性能较好,在螺栓破坏模式下则相反。