拔出破坏的钢混组合结构栓钉连接件承载力的分析方法

当栓钉长径比较小时,栓钉连接件容易发生拔出破坏,目前这种非材料破坏的失效形式的承载力主要通过试验确定。为了扩大有限元方法的应用,提出在有限元分析中以栓钉端头处的混凝土压应变为控制变量判断栓钉是否发生拔出破坏的分析方法,并确定其承载力。首先,采用ABAQUS软件建立标准推出试验的有限元模型,并将有限元计算值与文献实测值和规范计算值进行对比,其结果表明误差均在10%以内,验证了有限元模型的正确性。然后,结合提出的考虑栓钉拔出破坏的分析方法分析了栓钉的长度和直径对承载力的影响。最后,给出了栓钉拔出破坏的承载力计算公式。结果表明:栓钉与混凝土之间的绑定约束是面面接触方式的刚度的上限;混凝土强度越低越容易发生拔出破坏,规范中规定的栓钉长径比大于4以防止拔出破坏是偏于不安全的;由栓钉直径的增大而引起的连接件承载力的提高程度不受混凝土强度的影响,当栓钉直径在10～22 mm范围内以3 mm的增量增大时,承载力提高约42%、31%和35%;当栓钉直径大于16 mm时,《钢结构设计规范》计算的承载力值偏大,建议按Eurocode4规范进行设计;提出的栓钉拔出破坏的判断方法和承载力计算公式经规范计算值验证是合理可行的。

自攻螺钉在胶合木中的拉拔破坏模型

随着木结构领域内力学紧固件的发展,具有足够长度和优化螺纹的自攻螺钉或螺纹杆为实现具有高强力学性能的木连接提供了一种新的技术方案。自攻螺钉在木材中的拉拔性能是影响螺钉连接力学性能的重要因素,为了充分利用自攻螺钉的轴向受力优势,应当避免埋置在木材中的自攻螺钉发生拔出破坏。不同于现有基于经典Volkersen理论的计算方法,该文提出一种适用于轴向受力螺纹紧固件的力学模型,首次在模型中引入一种包含螺纹的“装配单元”,用于研究自攻螺钉在胶合木中的拔出破坏机制,解决自攻螺钉的锚固长度计算问题。模型根据拔出破坏的典型现象重新定义了拔出破坏面,考虑了螺纹对木材破坏区域的影响,并在模型简化、公式推导和算法设计上体现出木材的局部受力状态和拔出破坏面上的剪应力、剪力不连续传递现象。理论计算与试验结果有较好的一致性,计算结果还表明,在发生拉断破坏以前,自攻螺钉和螺纹杆的拔出破坏荷载与埋置长度基本呈线性关系。

拉拔荷载下膨胀锚栓连接件研究

随着基础建设钢混组合结构发展,各种锚栓连接件得到广泛应用。为深化对锚栓连接件的认识,介绍不同锚栓种类及其特点,并着重分析膨胀锚栓连接件在拉拔荷载下的破坏模式、受力机理及极限抗拉承载力预测模型,为今后膨胀锚栓连接件的设计、研究及应用提供参考。分析结果表明:因膨胀锚栓在施工中具有方便性和可调整性,后锚固锚栓相比现浇锚栓在实际工程中应用较多;膨胀锚栓和混凝土间通过摩擦力及机械咬合力起锚固作用,且由膨胀力引起的摩擦力起主要作用;膨胀锚栓连接件在拉拔荷载下呈现椎体、拔出、穿出、钢材破坏4种典型破坏模式;钢材、穿出破坏的延性显著大于椎体、拔出破坏;锚栓有效埋深是影响锚栓连接件破坏模式和极限抗拉承载力的主要因素,且随着埋深的增大极限抗拉承载力呈上升趋势。

新型螺栓球柱节点静力承载性能试验研究

在传统网架螺栓球节点的基础上,研发了一种可用于无檩网架的新型节点——螺栓球柱节点.进行了13个螺栓球柱节点的承载力试验.试验结果表明,螺栓球柱节点主要有圆柱筒壁压扁破坏、圆柱筒壁冲切破坏、螺栓拔出破坏、焊缝拉裂破坏等4种破坏模式;在压力和拉力荷载作用下,圆柱筒壁主要承受环向应力;设置加劲肋可以较大幅度地提高节点承载力和增强节点刚度.

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。

柱脚锚栓的抗拉设计

通过比较分析中美规范关于锚栓在混凝土中抗拉设计的方法,介绍了锚栓在混凝土中的各种破坏形态和对应的承载力计算方法,为了充分利用锚栓的抗拉强度同时又避免混凝土的崩裂破坏而导致锚栓被拉出,本文给出了通过利用基础混凝土短柱中的竖向钢筋或者额外配置受拉钢筋的方法来传递锚栓拉力而避免混凝土崩裂破坏的方法。