基于截面增大法的扣放角钢焊接加固负载H型钢的轴压承载力研究

负载下焊接加固是既有结构加固的重要形式,然而当前对加固形式及加固效果的研究仍然较为缺乏.因此,提出了一种新型负载焊接加固构造,设计了8组扣放角钢焊接加固H型钢试验.研究了焊接过程中的截面应力重分布规律以及焊接加固H型钢柱的轴压力学性能.试验中加固构件的截面为加固前的1.53倍~1.55倍,焊接加固后构件极限承载增大为加固前的1.74倍~1.90倍;加固构件和原构件协同工作,获得了良好的加固效果,虽然焊接热输入降低了构件焊缝间隔处的屈曲应力,但负载加固的构件表现出相对零载加固构件更高的极限承载力.随后建立并验证了一种新型焊接加固H型钢柱的数值模拟方法,探究了不同截面面积加固构件的加固效果;揭示了不同焊缝间隔以及焊接热效应对加固构件极限承载力的影响,并建立了相应的设计方法.

碳纤维板加固H型钢梁抗剥离夹具研制及应用试验

外贴碳纤维板是钢梁抗弯加固的常用方法,但其端部易因界面应力集中导致剥离破坏,严重影响高性能材料的有效利用,特别是结构加固后的安全服役.为此开发出一种适用于H型钢梁的简易夹具——C形槽板夹,以加强碳纤维板的端部锚固.通过多根带夹碳纤维板加固梁的静力加载试验,验证了此夹具的可靠性,并考察了碳纤维板伸入剪跨段长度与剪跨段长度之比及锚固方式(纯粘、端锚和混锚)对加固效果的影响.研究发现端锚加固不同于纯粘,只要梁的控制截面仍在夹具之间,碳纤维板的极限应力、加固效果及利用效率均随其长度缩短而提高,当碳纤维板长度分别为600、750 mm时,前者极限应变和承载力比后者分别高27.3%和8.1%.由于钢梁表面处理质量较差,混锚加固梁均发生突然剥离,后期退化为端锚加固梁,因而相比端锚加固梁加固效果改善不大,需要提高表面处理质量再做类似研究.尽管如此,相比纯粘加固梁,混锚加固梁采用C形槽板夹后剥离破坏被延迟,抗弯性能大为改善.试验过程中还用压电阻抗法对界面剥离情况进行了检测,结果符合实际.

H型钢孔型设计及轧制规程研究

结合具体孔型设计实例,详细介绍了H型钢孔型设计应遵循的原则及方法,另外介绍了H型钢轧制规程的制定及力能参数的计算,通过力能计算来校核孔型设计的合理性。通过合理最优的孔型设计,保证开坯机和万能精轧机组之间压下变形均匀分配,各项负荷满足设备能力,实现型钢生产的稳定、高效运行,保证生产工艺的合理性。

T型钢连接方钢管柱-H型钢梁节点抗震性能分析

目的为了研究单边螺栓和T型钢连接的方钢管柱-H型钢梁节点的抗震特性,方法采用室内试验和数值模拟分析方法,对1∶2缩尺的边节点进行拟静力试验,并通过ABAQUS有限元软件进行数值模拟,综合分析边节点的滞回特性、承载力、刚度与耗能等力学特性。有限元分析变量为T型钢加肋、梁翼缘狗骨式和梁腹板开圆孔式。结果试验中,节点试件中连接件T型钢参与耗能且其变形最明显,梁、柱构件变形较小。塑性铰主要集中在连接构件T型钢上,T型钢腹板与翼缘交接处出现应力集中状态。试验弹性阶段,节点构件共同抵抗外部作用力。进入塑性阶段,节点损伤逐渐累积至T型钢,使T型钢最终产生塑性破坏而失效。有限元模拟中,T型钢加肋的形式对节点整体承载力影响最大,其中加3号肋的形式使节点承载力的增长量达到最大;梁翼缘狗骨式的形式对节点整体耗能能力影响最大,为44.01%。结论在T型钢上加肋板对节点的承载力和刚度提升较明显,对耗能能力影响不大;梁翼缘狗骨式和梁腹板开圆孔式均能提高节点的耗能能力,节点承载力和刚度基本不变;梁翼缘做狗骨式对节点抗震性能影响最显著。

焊接空心球连接H型钢Z字形螺栓节点静力性能研究

提出了一种新型焊接空心球连接H型钢Z字形螺栓节点(新型螺栓节点),该节点适用于全装配大跨度弦支穹顶结构体系上部网壳连接。该节点的弦杆采用热轧H型钢,方便栓接、施工便捷、制造能耗低,可以实现部品部件到体系的标准化。为了研究新型螺栓节点的静力性能,对该节点进行了轴压、轴拉、纯弯和压弯荷载工况下的有限元分析,研究了该节点在不同荷载工况下的破坏模式、承载力、刚度、延性等力学性能指标,对比分析了新型螺栓节点与焊接空心球连接H型钢焊接节点(焊接节点)的破坏模式和静力性能。研究表明,在轴压和压弯荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆局部屈曲和屈服,在轴拉荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆全截面屈服,在纯弯荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆局部屈曲。新型螺栓节点可以实现塑性铰远离焊缝和拼接区,符合“强连接,弱杆件”的设计要求。

不同接头类型地下连续墙受力特性研究

以浦东机场南区地下交通枢纽工程为例,通过建立数值模型分析了不同地下连续墙接头在基坑工程的应用效果,并对比选择了最佳接头类型。研究结果表明:地下连续墙接头部位的水平位移随着基坑的不断开挖而增大;接头位移在基坑开挖至底部时达到最大值66.3mm,在开挖过程中水平位移较大的部位基本位于基坑的中上部,要预先做好预警工作和应急预案,避免发生大面积渗漏的情况;接头类型不同时,地下连续墙对应部位的水平位移有所差异,选择刚性接头时地下连续墙传递应力的能力更好,承载能力更强,位移变形较小;随着基坑的开挖,地下连续墙采用H型钢接头和十字钢板接头时的水平位移变化趋势基本一致;支撑轴力在接头水平位移有显著降低的第3道混凝土支撑部位时的值较大;地下连续墙接头类型同时会对接头部位的稳定性和基坑支护结构造成较大影响;通过对比,H型钢接头更适用于背景项目。

非对称翼缘H型钢组合梁设计的若干关键因素

非对称翼缘H型钢组合梁是一种优化的组合梁形式,可以提高组合梁的截面抗弯效率,减小工程量,降低碳排量。对非对称翼缘H型钢组合梁的最优截面解析解、截面抗弯效率的影响因素、承载力有效性以及抗弯刚度进行研究。根据荷载分布情况可以确定组合梁施工阶段与使用阶段抗弯承载力比值的限值,由此可以得到满足限值的上翼缘厚度百分比区间,此区间内的抗弯承载力最大值点即为设计控制点。根据上述成果提出了全新的非对称翼缘H型钢组合梁截面设计策略。结合实际工程,对组合梁的经济性进行验证,结果表明,非对称翼缘H型钢组合梁的经济效益显著。

早强水泥基砂浆增强H型钢节点承压能力试验研究

装配式钢结构支护体系在基坑支护中被逐步推广。针对H型钢围檩的局部承压能力低的难题,使用早强水泥基砂浆填充承压节点区。试验研究表明,填充早强水泥基砂浆可以有效约束H型钢翼缘和腹板的屈曲及变形,增强H型钢承压节点的局部承载能力。

塑烧板除尘器在H型钢生产中的应用和研究

首钢长治钢铁有限公司轧钢厂H型钢生产线除尘系统采取塑烧板除尘器,该除尘器是一种高效节能的烟气净化设备,具有除尘效率高、处理烟气量大、使用寿命长等特点,针对该除尘系统的工艺流程、设备参数以及运行过程中的问题及维护要点进行了研究分析,以确保除尘系统后期的稳定运行。

基于机器视觉的智能建造H型钢焊接焊缝轨迹跟踪方法

为了有效提升智能建造H型钢焊接焊缝轨迹跟踪结果的准确性,提出一种基于机器视觉的智能建造H型钢焊接焊缝轨迹跟踪方法,通过机器视觉系统采集智能建造H型钢表面图像,采用非局部均值滤波和双边滤波相结合的方法进行降噪处理;对智能建造H型钢表面图像进行纹理分析,提取图像纹理特征,同时利用图像分割法确定焊缝区域;引入Shi-Tomasi算法进行角点检测,经过拟合直线求交点和逐行扫描获取焊缝坡口信息对应的拐点信息,确定焊缝中心,实现智能建造H型钢焊接焊缝轨迹跟踪。通过实际测试分析证明,所提方法可以准确跟踪焊缝轨迹,且具有较强的实时性,可以有效推进智能建造的发展。

H形钢梁弯曲滞回性能研究与数值模拟优化

为完善H形钢梁在纯弯曲荷载作用下的滞回性能的研究,对2类截面的H形钢梁增加一个多周滞回加载制度下的拟静力试验。此加载制度下的目标耗能量与此试件等幅升幅加载制度下达到峰值荷载时的总耗能量相等,因此对该试件的破坏模式、累积损伤和耗能规律进行分析,验证了原设想中存在的不影响滞回耗能的阈值低于0.02 rad。同时进行了有限元对比分析,对此试验已有模型进行了精细化处理。有限元分析中利用热塑性方法模拟了试件焊接残余应力的变化过程,从而在模型加载过程中引入残余应力的影响,使试件的初始刚度、翼缘局部屈曲发生的时刻、极限荷载后刚度退化有显著改善。

火灾下结构构件远程超温报警装置研究

为实现建筑火灾中结构构件达到耐火极限时进行远程超温报警,利用不同合金材料高温熔化时熔点固定的特性,结合控制器局域网总线技术,研发了结构构件的临界温度远程超温报警装置,并开展了试验验证。采用有限元方法,分析了感温合金在H型钢柱构件上的布置方式。明确了标准升温曲线作用下,H型钢柱达到耐火极限时,柱表面的临界温度影响因素,提出了H型钢柱临界温度计算方法。研究结果表明:研发的报警装置可以实现结构构件达到耐火极限时的超温报警,试验验证了报警装置的有效性;感温合金宜布置在H型钢柱的中部2/3柱高范围内的钢构件表面任意位置;约束方式、荷载比、截面尺寸和长细比对H型钢柱构件表面临界温度的影响较大。

残余应力对建筑高强H型钢梁柱的承载力影响

在建筑领域中钢结构的残余应力是一个不可忽视的因素。为研究其对建筑高强H型钢梁柱的承载力影响,首先进行残余应力分析,确定不同轴屈曲时的临界应力。再将钢材本构关系划分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段,分析不同阶段的应力-应变关系。最后将梁截面划分为多个矩形块,根据平截面假定计算加固梁截面曲率,采用积分法求总弯矩,进而构建构件内部残余应力对承载力的影响模型。结果表明:残余应力对建筑高强H型钢梁和柱的影响均在翼缘两端最明显,且残余应力增加,H型钢柱承载力降低,残余应力越大,承载力下降越明显。

粘贴钢板加固偏压H型钢长柱承载力试验研究

为了研究粘贴钢板加固对H型钢长柱承载力的影响,以粘贴钢板厚度和施加荷载偏心距为变量,制作了3根未粘贴钢板加固H型钢长柱和6根在翼缘纵向通长粘贴钢板加固的H型钢长柱,加固前后钢柱长细比均大于30,并对其进行压弯试验。通过对试验测得的柱中腹板应变、柱中翼缘应变、柱中侧向位移及试验现象进行分析,研究粘贴钢板加固对于H型钢长柱受力稳定性能的影响。结果表明:未经加固的H型钢长柱稳定性较差,在荷载下降段时发生空间弯扭破坏;经过加固的H型钢长柱试件稳定承载力提升显著,胶层在达到极限承载力之前粘接牢固,在荷载下降段时胶层发生剥离,试件发生平面内整体弯曲失稳破坏;并且在其他条件相同情况下,加固试件的偏心距越小,承载力越高,粘贴钢板厚度越大,承载力提升幅度越大。

线棒材和H型钢产品的缺陷组织

选取线棒材HRB400E钢、45钢、Q355B钢中的不合格试样,对其中贝氏体、网状铁素体、魏氏组织、带状组织等缺陷组织产生的原因进行分析。结果表明:采用调整钢材加热温度、出精轧温度、轧后冷却速率等工艺参数的方法,可以避免材料产生缺陷组织。研究结果可为提高钢材产品的合格率提供支持。

H形钢梁腹板开洞的有限元分析与研究

通过H形钢梁腹板开洞的有限元分析,研究了开洞、补强加劲板厚度、长度和半刚性连接对钢梁的承载力和变形能力的影响。结果表明:腹板开洞后,钢梁承载力和刚度显著减小,极限状态为空腹破坏;采用井字形加劲肋补强效果较显著,有效减小了洞口区域的应力集中,提升了结构的承载能力;钢梁承载力随加劲板厚和伸长边的增加而增加,但仅在一定范围内,增加幅度随变化量逐渐减小;相对于铰接,考虑实际体系的半刚性连接后,钢梁刚度和承载力均有所增加,主要控制因素变化为H形钢梁与柱的连接节点。

影响热轧H型钢翼缘厚度均匀性的因素分析与改进

针对热轧H型钢翼缘厚度尺寸不均匀现象,无法满足全截面尺寸的要求,结合马钢大H型钢产线生产工艺装备及流程,分析设备精度和工装条件的影响,并提出修复万能轧机立辊轴承座尺寸,定期校核轧机精度和优化轧边机孔型等改进措施,H型钢翼缘厚度均匀性得到很大改进。

中厚板H型钢高效全熔透焊工艺和焊接材料研究

对中厚板H型钢主角焊缝不开坡口熔透焊工艺及接头焊接工艺与焊接材料进行试验研究,实现了中厚板H型钢主角焊缝不开坡口熔透焊达到熔透要求,拥有良好的无损检测合格率,焊接变形小,生产效率高。通过对焊接接头进行性能检测,结果表明:焊接接头不低于Q355B钢力学性能要求。

盾构穿越区已建结构有限空间内遗留H型钢拔除施工技术

基于杭州地铁9号线钱江路站—渔人码头站区间工程的实践应用,采用了在结构底板上构筑应急防护门后人工挖竖井拔除的方式,成功将地下结构底板下方遗留的H型钢清除。本工法克服了因作业空间小(表现为净空低场地狭小)带来的各种施工限制,有效控制了因地质条件差、地下水丰富、地下水土压力大故而存在潜在的风险,同时也保证了既有地下结构的安全,其可为类似工程提供了一种有效的解决方案。

型钢斜前撑在基坑加固工程中的应用

某一层地下室基坑,原支护形式为悬臂灌注桩,在支护结构施工完成后,由于外部条件变化,保护要求和基坑安全等级提高。为解决后续施工中的变形控制问题,采用了型钢斜前撑对原支护进行加固,即在斜向高压旋喷桩中插入H型钢,端部进入持力层,顶部通过外包混凝土牛腿与冠梁形成受力整体,并采用弧形钢板对中支架,以确保型钢斜前撑的可靠性,从而实现基坑安全与稳定。监测结果表明,型钢斜前撑施工效果显著,各项监测指标均满足规范和权属单位要求,且其施工过程便捷,均采用传统工艺,便于操作,可为类似工程提供参考。