纵向钢筋C型卡槽连接单向拉伸力学性能

为提高装配式纵向钢筋连接的施工效率,提出了C型卡槽连接方式,制作9个连接件并进行单向拉伸试验,观察其破坏形态,研究试件荷载-位移曲线、应变发展过程,分析不同锚固板直径对连接件连接性能的影响;基于混凝土局部受压计算公式,推导出C型卡槽连接钢筋的承载力计算公式,并给出不同锚固板直径与带锚固板钢筋直径的适配表。结果表明:锚固板直径为43 mm和48 mm的连接件发生带锚固板钢筋拉断破坏,荷载-位移曲线与单根钢筋拉伸的荷载-位移曲线相似,均能满足JGJ 107—2016和ACI 318对接头的强度要求;锚固板直径为38 mm的连接件是依据JGJ 256—2011选取锚固板直径,试验过程中发生带锚固板钢筋拔出破坏,证明按照规程取值,锚固板直径偏小,无法满足连接要求;锚固板直径为38 mm的连接件其荷载-位移曲线呈现波浪形,承载力虽小于前两者,但仍具有较好的延性和较高的残余承载力;所有连接件的C型卡槽在整个受力过程中应变值较小,始终处于弹性阶段,C型卡槽环向应变表现为压应变,C型卡槽连接钢筋承载力的理论计算结果与试验结果相符。

C型外包花纹钢-混凝土界面粘结强度推出试验研究

为探究带拉条式C型外包花纹钢-混凝土的粘结强度及粘结滑移性能,考虑钢板的花纹高度、混凝土强度、拉条间距、截面宽度和翼缘截面形式对试件粘结强度的影响,设计制作了12个带拉条的C型外包花纹钢-混凝土推出试件。分析各试件的破坏过程、荷载-滑移曲线、钢板应变沿纵向分布规律及特征粘结强度;综合考虑各影响因素,统计回归得出特征粘结强度的计算公式。研究结果表明:增大花纹高度是改善粘结性能最有效的途径;特征粘结强度随着混凝土强度的增大呈增大趋势,随着截面宽高比和拉条间距的增大呈减小趋势;在同等条件下,翼缘内翻试件的粘结性能优于翼缘外翻试件;特征粘结强度的回归公式能够较好地拟合试验结果。

冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究及有限元分析

为探究冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁受弯性能,制作并设计了5个不同断面组合形式的组合梁试件,并对其进行抗弯性能试验研究,分析其承载性能、破坏机理。在试验基础上,通过有限元分析软件ABAQUS对此组合梁进行非线性分析,对其进行参数分析,研究材料、尺寸对组合梁性能的影响。基于试验研究与有限元模拟分析,建立冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的承载力模型,对其承载力、刚度进行理论分析。结果表明:各组合梁的主要破坏形式均属于延性破坏;采用ABAQUS建立的组合梁有限元模型能较好地模拟冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的受力过程。随着C型钢屈服强度的增加,极限荷载最高提高56.5%;C型钢厚度每增加1mm,极限荷载平均提高28.5%;截面高度每增加50mm,极限荷载提高20%左右。但是提高混凝土的强度等级对组合梁的承载力影响较小;推导出了适用于此种冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的抗弯承载力及其刚度计算方法,发现计算结果与试验结果吻合较好。

冷弯薄壁折叠翼缘C形不锈钢构件受弯性能分析

为了在同成本下获得更高效的截面形式,利用ABAQUS对前期六组V形加劲C形截面奥氏体304不锈钢受弯构件建立有限元简化数值分析模型,将得到的结果与试验结果进行了对比验证。对应上述六组受弯构件设计了四组与其用钢量相同,但尺寸分布不同的折叠翼缘不锈钢受弯构件,共24组;探讨了折叠翼缘截面不锈钢受弯构件在四点受弯作用下的构件承载性能,并将其与C形截面不锈钢受弯构件的承载性能进行了对比。利用现有的设计计算方法计算了24组折叠翼缘截面受弯构件的极限承载力,并将其与有限元得到的结果进行了比较。对比发现:相同用钢量的情况下,当折叠翼缘截面腹板高度与斜翼缘在腹板平面内的投影长度值之和较C形截面腹板高度提升12%以上时,折叠翼缘截面不锈钢梁的极限承载性能比C形截面更优异,截面形式更加高效。现有的计算方法计算腹板V形加劲的折叠翼缘受弯构件得到的结果比较理想,误差较小;而对于平翼缘V形加劲且宽度较小的构件,计算得到的结果偏大,不能准确地预测构件的极限承载能力。

纵向V型肋卷边C形不锈钢梁抗弯承载力试验研究

为研究在冷弯薄壁C形不锈钢梁腹板增设纵向加劲肋后对其极限抗弯承载力的影响,本文考虑腹板高度、高宽比以及加劲肋尺寸的不同,进行4组试件的对照试验研究。结果表明:对卷边C形不锈钢梁腹板进行加肋能良好地抑制腹板鼓曲,有效提高其极限抗弯承载力;加大加劲肋的尺寸会略微提高其极限抗弯承载力,但刚度略有降低;增加卷边C形不锈钢梁的腹板高度可有效提升其极限抗弯承载力和抵抗变形的能力。

光伏支架高强冷弯C型钢檩条的受弯性能研究

为研究光伏支架中高强冷弯C型钢檩条的受弯性能,对5种布置方式下的LQ550高强冷弯C型钢檩条(下文简称为“C型钢檩条”)开展了跨间6个加载点集中加载试验。建立C型钢檩条有限元模型,并通过试验得到的C型钢檩条受弯性能验证模型的准确性,并依此模型探究檩条相对长细比对其受弯稳定承载力的影响规律。参照GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的规定,分析了撑杆约束对檩条受弯稳定承载力的有利作用。结合实际项目,对采用C型钢撑杆的光伏支架开展现场加载试验。研究结果表明:1)檩条的抗弯刚度和受弯稳定承载力通过在跨间设置撑杆约束后明显提高,且设置C型钢撑杆约束的提高效果强于圆管撑杆。2)C型钢撑杆可视为理想侧向支承,檩条平面外计算长度系数可以根据C型钢撑杆的设置情况取值。3)现场加载试验证明C型钢撑杆对檩条扭转具有良好的约束效果,充分验证了采用C型钢撑杆体系的新型光伏支架结构的适用性。

半刚性冷弯薄壁C形钢框架抗震性能

针对采用半刚性节点连接的双肢冷弯薄壁C形钢框架,采用拟静力试验与有限元模拟相结合的方法,对9榀双层单跨框架进行抗震性能分析。分析了节点螺栓直径、节点板厚度、螺栓间距及节点板加腋大小等参数对框架抗震性能的影响。结果表明:增大螺栓直径、增加节点板厚度和节点板加腋均能提高框架的承载力,改善框架的抗震性能。当螺栓间距小于80mm时,框架的承载力及抗震性能随间距的增大而增大;当螺栓间距大于80mm时,承载力及抗震性能受其影响较小。使用8.8级M16高强度螺栓,框架节点板产生了较大的滑移,建议在框架设计时应对节点螺栓的抗剪承载力进行验算。

冷弯薄壁C型钢PEC柱的承载能力分析

为研究冷弯薄壁带肋C型钢部分外包组合柱(PEC柱)的轴心受力性能,采用非线性有限元分析软件ABAQUS对2组14根带纵向折角肋的冷弯薄壁C型钢PEC柱进行模拟分析,通过模拟得到冷弯薄壁带肋C型钢PEC柱的破坏模式、承载能力、荷载-位移曲线和应力分布.结果表明:混凝土使冷弯薄壁C型钢的屈曲破坏得到很大程度的缓解;冷弯薄壁C型钢对混凝土的约束使混凝土强度得到充分发挥;冷弯薄壁C型钢的强度、刚度和稳定性明显提高.

C形钢分离式隔震装置的力学性能

随着越来越多大跨度桥梁的出现,桥梁结构上部荷载巨大,使得传统橡胶隔震支座的体积越来越大。而钢阻尼器滞回耗能能力强,造价低廉,方便加工和安装,是理想的桥梁减震构件。针对这一现状,在高承载力支座的基础上,研究了一种新型隔震装置,即C形钢分离式隔震装置。这种新型隔震装置具有竖向承载力高、滞回耗能能力强、可以应对任意方向地震作用等特点。本文将隔震装置分为高承载力支座与C形钢阻尼器支座两个部分,分别研究首次卸载及反向加载时支座的力–位移关系曲线,叠加这两部分从而得到隔震装置的恢复力模型。为了研究装置的阻尼性能,对装置进行试验研究,并使用ABAQUS对隔震装置进行数值模拟,结果表明装置理论计算值与有限元分析仿真值吻合良好。

C型金属阻尼器的试验研究

提出了一种新型的C型金属阻尼辐及其与滑动摩擦相组合的新型支座,其金属阻尼辐采用普通Q345B材料制作,价格低廉。对C型金属阻尼辐和C型阻尼辐与滑动摩擦组合支座分别进行了水平25%设计位移、50%设计位移、100%设计位移下6圈的反复加载试验,并对其进行了120%设计位移下单圈超载位移试验,另对阻尼辐进行了11圈水平疲劳试验。试验结果分析表明,C型阻尼辐及其与滑动摩擦相组合的支座具有较高的阻尼性能,阻尼特性稳定,并具有良好的弹塑性变形能力。通过对其100%设计位移的滞回特性曲线分析,前者的力学模型可以采用双线性模型,后者可以采用多线性模型,但后者在设计及制作上有待进一步改进。

C型钢热挤压成型技术研究

AP1000压水堆核电机组是当今世界上最先进的第三代核电技术,C型钢为其冷却水塔结构支架。通过工模具、变形、加热、玻璃润滑等方面的工艺创新,采用卧式挤压机成功将材质为TP304L、直径为准277mm的锻坯挤压成型为C型钢。经检测,C型钢产品尺寸和力学性能均达到了设计要求,并应用于我国AP1000核电站。

冷弯薄壁C形钢的残余应力模拟

残余应力的存在会影响冷弯薄壁C形钢构件的整体稳定性。通过对冷弯残余应力的实测结果和分布规律进行分析,建立了接近实际的冷弯C形钢残余应力计算模型,创建能够描述残余应力分布和大小的初应力文件,通过ANSYS将该文件读入有限元构件计算出冷弯残余应力。计算结果与实测结果吻合良好,证明初始应力文件法模拟冷弯C形钢的残余应力是可行的。

冷弯薄壁C型钢与泡沫混凝土的界面抗剪性能及规律研究

为研究泡沫混凝土密度和横向肋板个数对冷弯薄壁C型钢与泡沫混凝土之间界面抗剪性能的影响,制作了24个试件进行推出试验,其中泡沫混凝土的密度分别为800、1000、1200、1600kg/m^(3),并在型钢翼缘处设置横向肋板,横向肋板数量分别为0、1、2。观察试件破坏情况后得出结论,即在一定的范围内,界面抗剪强度随泡沫混凝土密度的增大而增大,超过一定范围后强度增长缓慢;界面抗剪强度随着横向肋板个数的增加而增加。根据试验得出的数据,统计归纳出特征抗剪强度计算公式,对比计算结果与试验结果,确认公式拟合程度良好,最后得出抗剪强度-滑移本构方程,为完善轻钢-泡沫混凝土组合结构的设计提供理论基础。

12Cr2Ni4钢预备热处理方法对畸变量的影响

本文就12Cr2Ni4钢预备热处理方法对渗碳淬火畸变量的影响进行了试验研究,采用国际上通用的C形畸变试样和按比例缩小的模拟齿轮,对两种不同预备热处理工艺的畸变试样和模拟齿轮进行渗碳淬火的对比试验。测试渗碳淬火的工艺有930℃渗碳及渗后780℃一次淬火和渗碳后820℃二次淬火,试验参数的变化还有不同尺寸的渗碳炉,放置于渗碳炉中不同的高度等。结论是:调质预备的畸变量小于正火回火的畸变量。对于易于变形的工件、对变形要求严格的工件,以及比较重要的工件,预备热处理应优先选用调质工艺。

双拼C型钢梁纯弯性能试验分析

为了研究螺钉间距对双拼C型钢梁抗弯性能的影响,提出适用实际工程的螺钉间距.对4根双拼C型钢梁进行三分点加载纯弯试验来考察其从加载到破坏过程中的力学性能,研究构件的承载能力、变形特征、破坏形态.采用ABAQUS建立双拼C型钢梁的有限元分析模型,改变自攻螺钉间距进行模拟.结果表明,螺钉间距为300 mm的试件延性有所提高,但承载能力变化不明显,螺钉间距为600 mm时对支座和加载点处进行补强,可满足工程设计要求,建议采用自攻螺钉间距为600 mm.

基于C#.NET的贴边钢岔管设计的CAD系统开发与应用

针对水电站贴边钢岔管设计繁琐、工作量大等缺点,开发出了其计算机辅助设计系统。该系统实现了网格智能划分,并能人性化多项指标自由加密网格,生成ANSYS命令流与有限元软件对接;能够在完全独立于CAD系统之外设计,生成DXF文件与CAD软件对接;采用了三种功能模块分离的设计构架,同时采用了子父窗体设计,支持多模型任务同时运算等。最后运用该软件对招徕河水电站工程实例进行了分析,结果表明本系统具有设计速度快,精度高,实用性强等优点,能大大减小贴边岔管手工计算的工作量。

锈损冷弯薄壁C形钢轴压短柱试验研究

研究了锈蚀对冷弯薄壁C形钢轴压短柱承载性能的影响.通过板材单调拉伸试验,研究了锈损冷弯薄壁钢板材的力学性能退化规律;通过对5根锈损C形钢短柱进行轴压试验,分析了其破坏模式、变形特征和承载力,并讨论了锈损C形钢轴压短柱极限荷载的计算方法.研究结果表明:锈损板材屈服平台变短甚至消失,屈服强度随锈蚀率的增大呈线性下降趋势;锈损C形钢轴压短柱的破坏模式为腹板局部屈曲,局部屈曲多发生在腹板最薄弱处;极限荷载随着平均厚度损失率的增大呈线性下降趋势;考虑钢材力学性能退化并利用厚度折减修正的有效宽度法和直接强度法均能较好地预估锈损C形钢轴压短柱的极限荷载,但修正后的直接强度法更接近试验结果,修正后的有效宽度法则偏于保守.

螺栓垫板连接式双肢冷弯C形钢门式刚架抗震性能研究

双肢冷弯C形钢门式刚架是一种新型组合截面门式刚架结构体系,该结构的构件通过垫板和高强螺栓将冷弯型钢拼合成双轴对称截面,便于梁柱节点的连接,有效提升了构件的承载能力。对5个刚架进行拟静力试验,对11个刚架进行有限元分析,以分析梁腹板高度、C形钢厚度、柱翼缘宽度、柱腹板高度、节点板厚度、屋面坡度和刚架跨度7个参数对双肢冷弯C形钢门式刚架破坏形态和抗震性能的影响。分析结果表明,C形钢厚度、柱腹板高度、柱翼缘宽度、刚架跨度对双肢冷弯C形钢门式刚架抗震性能影响显著,并根据正交试验分析结果发现了影响该类结构极限承载力和柱顶破坏位移的参数顺序,得到了两项结果最大时的参数组合,推导出了在适用范围内刚架抗震性能特征极限承载力和柱顶破坏位移的计算公式。

冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算

畸变屈曲是冷弯薄壁型钢构件的主要破坏模式之一,按翼缘模型计算其弹性畸变屈曲应力时需要确定腹板对翼缘的转动约束刚度.现有转动约束刚度计算公式较复杂,求解过程需要进行一次迭代.为了简化计算过程,提出了冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算方法.该方法在Lau和Hancock公式的基础上,结合我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)中关于腹板和翼缘局部屈曲系数的规定而导出的,并根据Lau和Hancock公式计算结果对其进行了修正.与有限条分析值对比表明:该方法可以准确、方便地计算转动约束刚度,能够应用于冷弯薄壁型钢C形截面柱的设计计算.

简支C形钢檩条内嵌式连续化加固技术研究

简支变连续加固方式是解决现有檩条加固方式用钢量大、施工效率低等问题的有效方法。采用有限元软件ABAQUS对不同跨度L的简支C形钢檩条内嵌式连续化加固,搭接长度系数α取值0.02~0.20,根据连续性指标β得出简支C形钢檩条合理的嵌套搭接长度,并对比分析简支C形钢檩条支座处采用螺栓连接和结构胶粘结两种连接方式的连接性能。结果表明:简支C形钢檩条内嵌式连续化加固的搭接长度宜≥10%L且当α取0.10时,内嵌式C形钢檩条的β能够达到90%且能够满足檩条加固要求;综合考虑简支C形钢檩条支座处两种连接方式的施工操作性和加固成本,简支C形钢檩条内嵌式连续化加固可优先选择螺栓连接。