预应力混凝土连续梁悬臂节点施工技术探究

我国每年有不少建筑工程项目会使用预应力混凝土连续梁,由于预应力混凝土连续梁的悬臂构造比较特殊、施工难度较大,故而在施工阶段需要格外注意其施工质量的把控。梳理总结现阶段国内预应力混凝土连续梁悬臂节点的构造特征,掌握相关悬臂节点的受力特点,继而对比分析预应力混凝土连续梁不同悬臂节点的性能,再通过具体的案例分析,为预应力混凝土连续梁悬臂施工提供实践参考。

钢框架柱带悬臂梁段拼接节点的弹塑性分析

通过有限元模拟研究了钢框架柱带悬臂梁段拼接节点在弹性极限状态和塑性状态下的应力分布规律,将其受力性能和变形能力与普通无拼接节点进行对比,分析2种不同连接节点的变形性能和不同连接刚度对节点承载性能的影响.结果表明:虽然带悬臂梁段拼接节点的梁翼缘、腹板均有所削弱,但其初始刚度和极限承载力受影响较小,且弹性刚度高于无拼接的焊接节点;而在塑性极限状态下,带悬臂梁段拼接节点的高强螺栓拼接会出现滑移,其转动能力要高于无拼接节点,可见利用拼接滑移耗散地震能量输入是可行的.

钢框架带悬臂梁段拼接节点的承载特性分析

通过有限元计算研究钢框架带悬臂梁段等强拼接节点与可滑移拼接节点的承载特性,得到两者的弯矩-转角曲线和变形、破坏形态,分析不同拼接强度对节点承载性能的影响。经过分析发现虽然可滑移拼接节点的梁翼缘腹板拼接均有所削弱,但其极限承载力并未降低,且转动能力比等强拼接节点提高34.8%;进一步对可滑移拼接节点的变形进行分析,发现滑移能显著提高节点的塑性转角,并给出滑移对转角贡献的公式,与有限元计算结果吻合较好。在对比分析的基础上,给出钢框架带悬臂梁段拼接节点的"强焊弱栓"设计建议,供设计参考。

悬臂梁-柱植筋节点的疲劳性能试验研究

针对目前实际工程中没有较好的方法来评价化学植筋的疲劳性能,文中通过对3个植筋悬臂梁-柱试件以及1个现浇悬臂梁-柱试件的疲劳加载对比试验,研究在疲劳荷载作用下不同的植筋深度、不同的应力幅对植筋试件疲劳寿命、破坏模式,以及刚度的影响.研究表明,植筋试件的疲劳寿命低于现浇试件的疲劳寿命,同时植筋深度、钢筋应力幅对植筋试件的疲劳寿命有一定影响;疲劳加载后的植筋试件的极限承载力为设计强度的67%~78%,破坏时受拉区植筋未屈服,出现了复合型破坏形式.

钢框架带悬臂梁段拼接节点非线性分析

利用平面杆件结构变分方法,考虑材料的非线性,分别对拼接等强型和拼接削弱型带悬臂梁段拼接节点进行分析,得到两类节点的承载力及弹塑性变形的表达式。为了验证解析方程的可靠性,以某6层钢框架的边节点为原型,确定BASE节点的相关构造参数,削弱其等强拼接进而得到WBS节点的设计参数。对两节点分别进行有限元分析和理论求解,对比发现理论解和有限元解吻合较好,表明所作非线性分析得到的方程可以用于该类型节点单向加载的分析。

装配式带悬臂梁段嵌入式加强型节点抗震性能分析

为深入分析带悬臂梁段嵌入式加强型节点抗震性能,以及节点构件参数变化对节点抗震性能的影响,对带悬臂梁段嵌入式加强型节点进行拟静力分析,计算结果可为该类型节点设计提供优化方案。分别改变节点的螺栓数目、悬臂梁段外伸翼缘厚度、外伸翼缘宽度以及悬臂梁长度4个主要构件参数,获取一系列节点有限元数值计算模型,通过计算分析节点的滞回性能、破坏形态、耗能能力、承载力、刚度退化及应力路径等,将各系列节点的数值计算结果进行对比,分析节点的螺栓数目、悬臂梁段外伸翼缘厚度、外伸翼缘宽度以及悬臂梁长度对节点力学性能的影响。分析结果表明:翼缘螺栓的数目对节点的力学性能影响较小,在等强设计法设计的节点基础上增加翼缘螺栓数目,对节点的力学性能无明显影响,而减少翼缘螺栓数目会降低节点的整体性,节点会提前发生失稳破坏,但节点的承载能力和刚度下降并不明显。增加外伸翼缘的厚度和悬臂梁段翼缘的宽度可以明显提高节点的耗能能力、承载力和刚度,但当外伸翼缘厚度和外伸翼缘宽度达到一定程度后,耗能能力提高不明显,承载力退化较快,节点在弹塑性阶段的刚度退化加快,节点破坏形态也发生改变,但应力集中现象得到缓解,当外伸翼缘宽度过宽时,节点的耗能能力反而开始降低。悬臂梁段的长度对节点的力学性能有一定影响,增加悬臂梁段长度可提高节点的滞回性能、承载能力和刚度,总体上提高效果没有改变外伸翼缘的宽度和厚度提高的效果明显。由于悬臂梁段外伸翼缘厚度和悬臂梁段翼缘宽度对节点的力学性能影响较大,节点设计时建议外伸翼缘厚度和宽度的选取通过截面控制,外伸梁截面面积与中间梁段翼缘的横截面积比值建议在1.10~1.29范围之内。适当增大悬臂梁段外伸翼缘的截面可明显提高节点的耗能能力、承载能力和刚度,但当悬臂梁段外伸翼缘的截面过大时,破坏形态会发生改变,力学性能略有提高,但会加快节点承载力和刚度的退化速度。

基于节点简化理论的带悬臂梁段节点及框架力学性能分析

为提高钢框架实体结构有限元数值计算的效率,采用节点简化理论模型对装配式带悬臂梁段嵌入式节点、装配式加强型带悬臂梁段嵌入式节点、传统带悬臂梁段梁柱连接节点以及带悬臂梁段嵌入式栓焊混合节点进行简化,采用ABAQUS有限元软件对4种节点的简化模型、一层一跨框架简化模型以及框架实体模型分别进行静力分析和拟静力分析,将节点简化模型与节点实体模型、框架简化模型与框架实体模型的计算结果进行对比分析。分析结果表明:1)节点简化模型与节点实体模型在单向静力荷载作用下计算得到的节点刚度、屈服荷载以及极限荷载差值较小,两种模型在循环往复荷载作用下计算得到的节点滞回曲线、骨架曲线以及刚度退化曲线等基本一致,节点简化模型可以很大程度上反映出节点实体模型的力学性能。2)单向静力荷载作用下,框架简化模型和框架实体模型计算得到的结构屈服荷载、极限荷载差值较小,在往复循环荷载作用下,两种框架模型计算得到的框架结构承载力、框架刚度、滞回性能以及耗能能力基本一致,计算结果吻合较好。3)采用节点简化模型和框架简化模型对4种带悬臂梁段节点及框架进行相关计算,计算结果具有一定的精度,与采用节点及框架实体模型相比,分析效率提高了95%以上,大大降低了计算成本。

钢框架带悬臂梁段拼接节点抗震性能参数分析

利用有限单元方法,考虑材料的非线性,分别对拼接等强型和拼接削弱型带悬臂梁段拼接节点进行分析,考察螺栓预拉力、界面摩擦因数、悬臂段长度、螺栓孔形状、梁端构造措施等因素对2类节点抗震性能的影响.结果表明,拼接等强型节点的抗震性能对上述设计参数几乎没有依赖性,而拼接削弱型节点的抗震性能则显著依赖于各参数的改变.将预拉力由P增大为1.2P或将摩擦因数由0.3增大为0.5均造成节点塑性转动能力降低50%以上;将悬臂梁段长度由500mm减为300mm造成滑移荷载降低20.5%,增为800mm则造成螺栓不出现滑移;梁端构造加强引起节点承载力提高16.8%,塑性转角提高17.5%.因此,高强螺栓预拉力、界面摩擦因数、梁端构造措施是影响拼接削弱型节点抗震性能的关键参数,在设计中需重点关注.

快速装配式工字钢钢梁连接的抗剪承载力研究

提出一种快速装配式工字钢梁的悬臂梁段拼接节点,该节点由悬臂梁段、横隔板、加劲肋组成。通过改变加劲肋厚度和肢长、横隔板厚度和锚固长度、T形凸起区长度、剪跨比、截面尺寸、补强方式和试件加载方式。利用ABAQUS软件,分析了该设计节点的破坏模式和受力机理,得到了荷载-位移曲线。研究结果表明:改变上侧加劲肋厚度、T形凸起区长度和补强方式对节点的抗剪承载力影响较大,T形凸起区长度设计为170 mm(T形凸起区长度/腹板高度的一半=0.85)时,或凸起位置设置加劲肋,可以防止集中力位置的腹板发生局部屈曲,且节点抗剪承载力与原截面基本相当;角钢形加劲肋可加强腹板,并有效防止连接部位发生局部屈曲。