端板攻丝高强度螺栓连接受力性能试验研究

对10.9S级M16、M20高强度螺栓和Q345B端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接受力性能进行试验对比,研究了其在单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,极限承载能力和变形与传统连接方式基本一致;单向受剪时,即使是厚径比为0.8的M20螺栓,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形破坏且攻丝连接件形式早期滑移量明显较小;拉-剪复合受力时,随着拉剪比从0.58增大到1.73,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。因此,为确保端板攻丝牙体无明显破坏,应考虑螺栓与板厚的合理设计,建议M20螺栓在单向受拉和拉-剪复合受力时厚径比不小于0.9d,3种受力状态下高强度螺栓端板攻丝连接方式的承载力与传统连接方式基本一致。试验结果分析可为工程设计提供参考依据。

钢框架梁柱外伸式端板连接的非线性有限元模拟

钢框架梁柱外伸式端板连接作为一种典型的半刚性连接方式,其受力性能较为复杂。为全面了解该连接方式下的受力特性,采用ANSYS Workbench软件建立有限元分析模型,在考虑材料非线性、几何非线性、状态(接触)非线性的情况下,分析连接节点在高强度螺栓预紧力及竖向位移荷载作用下的受力性能。研究结果表明:1)在预紧力作用下,螺栓与端板的接触压力集中分布在螺栓孔的周边,分布面积约为螺栓杆截面面积的10倍;2)设置柱腹板加劲肋及端板加劲肋是外伸式端板连接节点必不可少的构造措施;3)受拉区高强度螺栓受到较大的拉力和剪力,受压区螺栓在弹塑性阶段也会承受较大的剪力。本文成果可为钢框架梁柱外伸式端板连接的分析与设计提供一定的借鉴与参考。

端板式连接节点计算方法探讨

端板式连接节点抗弯、抗剪主要靠高强螺栓提供的预紧力承担,而目前关于高强螺栓的计算方法较多,基于不同计算假定下给出的计算公式有一定差异,尚未统一,为确保项目安全可靠,结构工程师一般选用相对保守的方法进行施工图设计。本文对规范、手册的计算方法进行了梳理,结果表明按照抗弯中心位于“端板形心”假定的螺栓布置结果与《钢结构高强度螺栓连接技术规程》计算方法一致,其算法较抗弯中心位于“受压翼缘中心”更为保守。基于一个项目案例进行了设计对比分析,最后采用ABAQUS有限元软件建立精细化模型,进行典型梁柱连接节点受力详细分析,有限元结果表明,顶部两排螺栓起主要作用,旋转中心靠近受压翼缘中心,高强螺栓拉力分布实际呈非线性,从螺栓拉力角度看,与《钢结构高强度螺栓连接技术规程》计算方法基本一致。本文为端板式连接节点设计提供参考建议。

基于超声纵波法的螺栓连接件轴力测量

为了解决螺栓连接板件的轴力测量问题,基于超声纵波法的测量公式,通过10.9S级M20高强度螺栓的标定试验,获得了轴力与超声纵波声时差之间的特征关系曲线;基于特征关系曲线,对10组螺栓连接板件上的40颗螺栓进行了轴力实测。结果表明:螺栓连接件的轴力值主要分布在130~155 kN的范围内,小于10.9 S级高强螺栓155 kN的设计预拉力值。通过螺栓轴力检测发现,使用超声纵波测量法可以快速获得连接板上的螺栓轴力,可以为螺栓连接板件的施拧验收工作提供数据支持。

钢结构端板连接高强度螺栓应变松弛的试验研究

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的应变松弛问题 ,对其预拉应变进行监测 ,根据试验结果 ,对高强度螺栓终拧后预拉应变随时间的变化规律进行了分析和对比 ,由此对钢结构端板连接中高强度螺栓施工中的扭矩检查提出了建议。

高强度螺栓应变松弛的长时间试验监测

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的应变松弛问题,对8个试件中的31个高强度螺栓的预拉应变进行了45h以上的长时间监测。对高强度螺栓终拧后预拉力随时间变化规律进行了对比,计算了预拉力松弛最终值,由此对钢结构端板连接中高强度螺栓预拉力及其设计值提出了建议。

高强螺栓连接考虑杠杆力作用的设计方法

分析和研究了钢结构高强螺栓受拉连接采用外伸端板或T型接头的破坏机理、杠杆力产生的原因以及杠杆力的计算理论。介绍了我国《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82征求意见稿中关于接头设计考虑杠杆力影响的设计方法。通过算例分析和比较了国内外几种高强螺栓节点连接考虑杠杆力作用的计算方法,为工程设计提供参考依据。

高强螺栓端板连接节点的非线性有限元分析

目的研究高强螺栓对端板连接节点力学性能的影响.方法采用有限元分析软件AN-SYS,考虑螺栓数目、螺栓直径、端板厚度等影响因素,对高强螺栓端板连接中的外伸式节点进行三维非线性有限元分析.结果螺栓数目、螺栓直径以及端板厚度对节点极限承载力都有不同程度的影响.8个螺栓的节点受力较为合理,比6个螺栓的端板连接的极限承载力提高近30%,能充分利用梁柱材料.端板厚度的变化影响节点的初始连接刚度,但对节点的极限承载力影响不大.结论增大螺栓直径可以有效地提高节点的极限承载力.螺栓数目的不同影响节点螺栓的应力变化和各排螺栓屈服的先后顺序.端板厚度的增加在端板较薄时对节点的初始刚度影响明显.

端板连接高强度螺栓群中和轴位置研究

为研究端板连接中高强度螺栓群的中和轴位置变化,对门式刚架外伸式端板连接进行了试验研究与理论计算。试验采用4种梁截面尺寸,选择端板厚度和端板加劲肋作为研究参数,对12个试件进行了单调加载试验,通过在螺栓杆无螺纹区开槽粘贴应变片测量了端板螺栓力的变化情况。理论计算系建立带弹性支座的连续梁模型模拟端板连接,将模型计算结果与试验结果比较分析,结果表明:加载过程中,螺栓群中和轴逐渐从其形心轴向受压区移动,但不超过受压翼缘内侧螺栓中心线;极限状态下,受拉翼缘和端板可简化为等效T型件。根据理论模型,进行了简单的参数分析,研究了撬力、端板厚度和螺栓排列等对连接性能的影响。最后结合试验结果及理论计算,对现有计算方法进行了评价。

新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究

提出了一种新型预应力混凝土梁、连续复合螺旋箍筋混凝土柱及端板螺栓连接的装配式节点,该节点的基本构造为:采用高强螺栓通过外伸端板将梁与柱装配在一起,并在梁柱中均采用连续复合螺旋箍筋,另在梁中配置预应力筋与普通钢筋,普通钢筋通过墩头与端板焊接在一起,且在节点核心区处采用钢板箍替代箍筋。该节点传力明确,且避免了核心区钢筋纵横交错的现象。为研究该节点的抗震性能,通过拟静力试验对该节点的滞回曲线、延性、高强螺旋箍筋对混凝土的约束作用等进行了分析。试验结果表明:节点破坏前,梁端出现了明显的塑性铰,节点具有较好的延性及耗能能力,且柱子和核心区的损坏程度较小,密配高强螺旋箍筋的约束作用能有效地提高构件的抗剪承载力和结构的变形能力。

中美欧高强度螺栓外伸端板连接设计方法比较

为了深入研究外伸端板连接设计方法,本文针对中美欧规范外伸端板连接设计方法进行了比较分析,总结了中美欧规范外伸端板连接设计方法异同.研究结果表明,中美欧规范均采用T型件设计理论对外伸端板连接进行设计,我国《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ82-2011)和美国《建筑钢结构荷载抗力分项系数设计规范》(LRFD)在高强度螺栓连接技术规程中针对外伸端板的连接计算中均引入了破坏模式系数α′以考虑T型件模型的三种破坏形式,欧洲规范EC3则直接按T型件的三种破坏形式进行计算.我国《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ82-2011)针对高强度螺栓外伸端板连接节点首次引入了撬力设计方法,设计方法更加符合工程实际.

螺栓连接钢-混凝土组合T型节点抗震性能的试验研究

设计了三组高强、足尺的螺栓端板连接的钢梁-钢筋混凝土柱组合节点试件,完成了其在低周反复荷载作用下的受力性能试验研究。试验结果表明,该新型组合节点具有优良的抗震性能和优越的施工性,在高强螺栓端板连接设计中应适当加大螺栓承载力的安全储备。

咬合式高强螺栓连接抗剪承载力试验和数值模拟

在传统高强螺栓连接的基础上,研发了新型咬合式高强螺栓连接.进行了4个传统高强螺栓连接和14个咬合式高强螺栓连接的抗剪承载力试验,详细介绍了试验过程,描述了试验现象.试验结果表明,咬合式高强螺栓连接的破坏模式主要为板件错动破坏;连接板表面刨槽处理可大幅提高连接承载力;螺栓预紧力越大,连接承载力越高;连接板的刨槽深度越大,连接承载力越高.建立了有限元模型,将数值分析获得的破坏模式、荷载-位移曲线与试验结果进行比较,验证了二者的一致性,表明数值模型可用于后续大规模数值分析.

外伸端板高强度螺栓抗拉连接设计方法研究

通过建立系列有限元分析模型研究了外伸端板高强度螺栓抗拉连接的力学性能,分析中考虑了不同端板厚度和螺栓直径变化对连接节点受力性能的影响。研究结果表明,高强度螺栓总拉力应由外加荷载引起的螺栓拉力和端板弯曲变形产生的撬力组成。通过分析拟合得到由外加荷载产生的螺栓拉力和螺栓撬力的分布模型和计算公式,并分别给出摩擦型和承压型两种类型的高强度螺栓考虑撬力影响抗拉连接承载力计算公式。

方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点性能研究

提出一种新型穿心高强螺栓-端板方钢管混凝土柱-钢梁节点,并对3个节点试件进行柱端加载的伪静力试验研究。利用三维实体单元,建立同时考虑几何、材料及接触等三重非线性的有限元模型,采用有限元程序ANSYS对节点进行单调荷载和循环荷载作用下的有限元分析。试验及有限元计算结果表明,节点具有很好的强度、刚度、延性和耗能能力。

钢结构端板连接高强度螺栓几种施拧顺序的对比研究

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的施拧顺序对螺栓预紧力的影响,对8个试件有针对性地采用3类不同的施拧顺序对高强度螺栓进行施拧,以进行对比研究。根据试验结果及分析,对钢结构端板连接中高强度螺栓施拧顺序提出了建议。

论高强度螺栓连接的分类和抗拉连接的计算

高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型两类,是依照受剪螺栓连接的两种不同极限状态划分的。《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)(简称03规范)不恰当地把受拉螺栓连接也纳入这两种分类,造成混乱。对此进行讨论,并提出改变分类的建议。受拉螺栓连接中螺栓通常要承受撬力。03规范不直接计算撬力,而是采用降低螺栓抗拉承载力设计值的方法,计算不够精确。《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ 82-2011)虽然给出撬力计算方法,但存在值得商榷之处。在分析的基础上推出撬力的简化计算公式,并提出梁、柱之间抗弯连接的计算方法。最后,还提出了提高高强度螺栓抗拉承载力设计值的建议。

反复弯剪对高强度螺栓端板连接节点抗滑移性能影响——轻型薄壁钢构件高强度螺栓端板式连接系列研究之三

报告了反复弯剪荷载下高强度螺栓摩擦面采用醇酸铁红处理的端板式连接节点的试验结果 ,并与单向静力弯剪荷载下的连接性能进行比较分析。结果表明 ,对低抗滑移系数的高强度螺栓端板式连接 。

铝合金构件高强螺栓牙板连接性能试验

主要对铝合金构件采用高强螺栓牙板连接进行初步试探性的理论分析和试验研究.分析结果表明:连接承载力与螺栓预压力、板件厚度、牙纹规格等因素有关,并初步得出了承载力的计算公式.进行了4组铝合金构件高强螺栓牙板连接的抗剪承载力试验,试验结果表明:高强螺栓牙板连接具有变形小、承载力高等特点,而且较普通的摩擦型高强螺栓连接承载力有明显提高,主要是因为"牙板"增大了受力方向的抗滑移系数.

高强螺栓端板连接的撬力分析与研究

利用有限元软件ANSYS分析和研究了外伸端板高强螺栓受拉连接接头破坏的Mises等效应力云图、端板变形、撬力分布以及螺栓拉力变化及分布。证明了撬力在端板连接中是显著存在的;增加端板厚度及设置加劲肋能够减小撬力影响;撬力的作用使高强螺栓拉力提高,外伸端板高强螺栓拉力的分布是以受压翼缘为转动中心的梯形分布。提出了考虑撬力作用的理论计算公式,算例结果表明,考虑撬力设计的计算公式较为简单并具有较好的设计适用性。