新型搭接连接钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

为满足混凝土结构钢筋部品高效高精度装配化施工需求,针对钢筋传统绑扎连接方式存在的局限性,提出适应性强的钢筋新型搭接方式。为验证该搭接方式受力可靠性,以搭接方式、搭接长度及接触与否为变量,设计制作了5组共15个试件。通过典型四点抗弯试验,研究了各试件的破坏模式、荷载-位移曲线及搭接区域钢筋应变变化规律等。试验结果表明,钢筋搭接方式对破坏形态有着较为明显的影响,弯曲裂缝集中出现在截面配筋突变处;在附加搭接钢筋取为两倍搭接长度条件下,所提出的齐头绑扎搭接方式能有效传力;钢筋间接搭接与否对试件承载力、裂缝发展及弯曲破坏形态没有明显影响。

公路改扩建工程路基路面搭接技术

本文以早期公路工程改扩建施工项目为研究背景,阐述了公路改扩建过程中涉及到的新旧路面搭接、路基沉陷、路基防排水、混凝土收缩及通行保障等路基路面搭接方面的重点问题,针对上述问题提出了具体的解决意见。

套筒灌浆搭接及对接接头高应力反复拉压试验

为比较套筒灌浆搭接及对接接头间力学性能差异,进行了41个搭接接头和20个对接接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明:单拉及高应力反复拉压时,两种接头均能实现最大力下总伸长率大于6%、延性系数大于4,强度基本满足规范要求;高应力反复拉压后单拉时,两种接头承载力均有所提高,但接头初始刚度和延性下降;防偏转措施可减少搭接接头残余变形,但其约束刚度有限,搭接接头残余变形略大于对接接头,防偏转搭接接头及对接接头残余变形基本满足规范要求;高应力反复拉压后单拉时,搭接接头套筒中部截面在加载前期纵向受拉、环向受压,加载后期纵向受压、环向受拉,对接接头套筒加载过程中均为纵向受拉、环向受压;高应力反复拉压结束后单拉时,防偏转、不防偏转搭接接头套筒中部截面近钢筋侧最大纵向拉应变分别为对接接头的0.10~0.39倍、0.13~0.18倍,最大环向压应变分别为对接接头的0.09~0.49倍、0.02~0.32倍,搭接接头对套筒材性要求较低;钢筋直径相同时搭接接头材料成本较对接接头降低约35%。

钢筋与ECC的搭接-滑移力学模型研究

针对传统的粘结滑移力学模型未考虑到钢筋间距这一重要因素,导致无法准确预测钢筋搭接结构中的钢筋搭接性能。基于此,设计了针对钢筋间距等因素的钢筋搭接拉伸试验,并探究了钢筋间距对钢筋搭接性能的影响规律。同时,建立了一种考虑钢筋间距的力学模型,并对其进行了准确性和泛化性验证。结果表明,与传统的粘结-滑移力学模型相比,所提出的考虑钢筋间距的力学模型在准确度上最大提高了近50%;对于高延性混凝土-钢筋搭接构件而言,该模型与试验结果之间的相关系数达到了0.95以上;该模型还展现出了良好的泛化性,可以有效地预测超高性能混凝土和普通混凝土的钢筋搭接性能,适用于预测钢筋混凝土搭接构件的搭接性能。

高位定向钻孔抽采瓦斯搭接部位研究与应用

相邻钻场高位定向钻孔合理搭接是保证抽采瓦斯效果稳定、提高钻孔有效利用率的重要环节。根据顶板裂隙带高位定向钻孔抽采瓦斯机理研究结果,通过分析布置高位定向钻孔空间层位、煤层顶板裂隙带分布特征、钻孔轨迹等抽采效果影响因素,确定了实现成功接替的钻孔合理搭接部位,并在党家河煤矿进行了工程应用。应用显示:80~121 m钻孔搭接长度能够满足瓦斯抽采效果,在搭接部位外端点接替使每个钻孔减少钻孔工程量约40 m。

膨润土防水毯搭接界面力学性能的影响因素

膨润土防水毯(geosynthetic clay liner,GCL)作为高防渗柔性土工合成材料,被广泛应用于各类防渗阻污工程中.GCL多幅搭接区经过防绕渗措施处理后亦能表现出较强防渗性,但在地下复杂外力作用下GCL搭接存在受拉失效的潜在问题.针对GCL搭接界面处展开室内抗拉试验,综合分析了搭接参数对GCL搭接处抗拉强度的影响.研究结果表明,GCL搭接界面处抗拉强度随搭接时间的延长先增加后趋于稳定,在90 min时搭接处抗拉强度达到最大值;GCL搭接界面处抗拉强度受膨润土膏涂抹量和搭接宽度的影响明显,保持单位面积膨润土膏量不变,随着搭接宽度增加GCL搭接界面处抗拉强度近似呈线性增加;保持搭接宽度不变,随着单位面积膨润土量增加,GCL搭接界面处抗拉强度呈线性增加;增加搭接宽度同时保持搭接区膨润土膏涂抹总量,不同搭接宽度下GCL搭接界面处抗拉强度基本一致;模拟潮湿环境,对GCL搭接界面喷水处理后,GCL搭接界面处抗拉强度略有下降,且单位面积膨润土膏量越多,搭接界面处抗拉强度损失越少.研究成果可以为GCL搭接界面处理提供指导,为GCL搭接区的完整性提供保障,降低因施工导致GCL垂直防渗墙防渗性能下降的风险.

福州某仿古塔式建筑搭接转换结构分析

延福塔是一栋仿古塔式建筑,建筑外立面层层收进,每层框架柱均不连续。每层各柱均较下层内退160mm。结构上采用环状梁衔接上下层柱,上下层柱在转换梁高范围内形成搭接转换。采用YJK及Midas软件对结构进行分析和设计,重点进行了结构抗震性能设计和搭接块节点分析。结果表明,搭接转换形式力学性能安全可靠,合理地解决了建筑立面的收进要求。

公路改扩建工程路基路面搭接技术研究

本论文旨在探讨公路改扩建工程中的路基路面搭接技术,通过对旧路基路面裂缝处理、旧路基路面铣刨和新路基路面搭接等方面的施工进行深入研究与总结,验证了该技术在实际工程中的有效性和可行性。论文重点关注了路基路面病害情况和路基沉降量的核验,结果显示路基路面搭接技术在公路改扩建工程中具有良好的效果,能够有效解决旧路基路面问题,并确保道路的稳定性和安全性。

搭接中心距对电弧增材熔池流动及熔积层形貌影响的数值模拟

搭接中心距对电弧增材搭接熔积的熔池流动及熔积层形貌有重要影响,为探究其影响机理,建立了钨极气体保护焊(Tungsten inert gas welding, TIG)电弧增材成形过程的三维数值模型,研究了不同搭接中心距对熔池流动及熔积层形貌的影响。结果表明:不同搭接中心距下熔池表面温度峰值相近,约为1900 K,表面流速呈非对称的双峰式分布。当搭接中心距小时,由于第一道焊道的支撑作用,使得第二道焊道横截面熔池流动和形貌不对称,熔池深而窄,熔池流动为单向的顺时针环流,左侧流速普遍大于右侧;随着搭接中心距的增大,第一道焊道的支撑作用逐步减弱,使得搭接焊道横截面熔池流动逐渐变为以第二道焊枪中心线为对称轴,左侧顺时针、右侧逆时针的两个环流,两侧流动逐渐对称,搭接熔池宽度逐渐增大、深度逐渐减小,两焊道逐渐分离并出现波谷,当搭接中心距为6 mm时熔积层形貌最平整。模拟与试验结果基本吻合,本研究结果可为电弧增材工艺参数调控提供理论支撑。

两种厚度的层合板单搭接胶接接头的静力与疲劳性能研究

针对两种厚度的复合材料单搭接胶接接头开展了静力与疲劳试验研究和静力数值分析。用虚拟裂纹闭合技术模拟搭接胶接界面,研究单搭接试件在轴向拉伸载荷作用下的裂纹起始和扩展原理。结果显示:损伤起始时刻,G_(Ⅲ)远远小于G_(Ⅰ),G_(Ⅱ);G_(Ⅰ)随着裂纹长度的增加而减小,G_(Ⅱ)随裂纹长度的增加而增大;界面损伤起始主要受面外剥离力的影响,裂纹扩展主要受滑移剪切力的作用。设计两种厚度的复合材料单搭接胶接接头的疲劳试验,得到了不同疲劳载荷下试件的疲劳寿命,并给出相应裂尖G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C,G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C的值;绘制N-G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C,G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C曲线发现,寿命随G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C增加的递减幅度远远大于随G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C变化的幅度;对比试件胶接界面破坏形式发现,与粘接层较薄试验件相比,粘接层较厚的试验件界面破坏形式较平滑,且胶层破坏面积所占比例较高;随着疲劳载荷值的增加,搭接区域胶层破坏面积所占比例减小,被粘接的复合材料纤维层撕裂面积增加。

Cu和Ni中间层对铝/钢异种金属搅拌摩擦搭接焊接头界面微观组织及剪切性能的影响

采用搅拌摩擦搭接焊(FSLW)对添加Cu和Ni中间层的6061-T6铝合金和QP1180钢进行焊接,研究接头微观组织及力学性能。结果表明, FSLW可以成功制备出成形性良好的Al-Cu-Fe及Al-Ni-Fe接头, Cu粉和Ni粉均与基体结合良好。Cu粉阻隔了Al-Fe之间的元素扩散,接头金属间化合物(IMCs)种类为Al Cu和Al_(3)Cu_(2),无Al-Fe IMCs生成;Ni粉无法完全阻隔Al-Fe之间的反应, IMCs种类为Al_(3)Ni_(2)和Al Fe_(3)。Al-Ni-Fe接头中产生的IMCs与基体之间的平均错配度低于Al-Cu-Fe接头中IMCs与基之间的平均错配度,表明Al-Ni-Fe接头中产生的IMCs与基体之间的结合强度优于Al-Cu-Fe接头中产生的IMCs与基体之间的结合强度,因此Al-Ni-Fe接头剪切强度(7.86 k N)优于Al-Cu-Fe接头剪切强度(4.62 k N)。

铝/钢铆接辅助搅拌摩擦焊搭接接头组织与力学性能分析

目的利用搅拌摩擦焊技术对4mm以上厚度的铝/钢板材进行搭接焊接时,容易出现沿厚度方向温度梯度变化大、工艺窗口急剧变窄等问题,难以获得高质量的焊接接头。针对以上问题,采用铆接辅助搅拌摩擦焊的方法,以提高4mm以上厚度铝/钢板材搭接接头的力学性能。方法采用铆接辅助搅拌摩擦焊的方法实现了7mm厚6061铝合金板和8mm厚Q345钢板的搭接;研究了下压量对接头焊核晶粒尺寸、抗剪切力和显微硬度的影响,并分析了接头界面显微组织。结果随着下压量的增大,各接头焊核晶粒尺寸均呈现先减小后增大的趋势,其中矩形槽焊核晶粒尺寸由11.1μm减小至9.6μm后又增大至12.7μm,不开槽焊核晶粒尺寸由11.7μm减小至10.2μm后又增大至12.4μm。金属间化合物(IMC)层厚度随下压量的增大而增大,接头抗剪切力呈先增大后减小的趋势,当下压量为0.3mm时,矩形槽接头和不开槽接头抗剪切力均达到最大值,分别为17600N和15700N,并且在下压量为0.3mm时矩形槽接头和不开槽接头焊核区平均显微硬度均达到最大值,分别为81.1HV和76.8HV。结论在焊接速度为100mm/min、搅拌头转速为600r/min、轴肩下压量为0.3 mm时,利用铆接辅助搅拌摩擦焊可以提高搭接接头的力学性能,能够有效解决以往4mm以上厚度板材搭接接头力学性能较差的难题。

一种双胎基弹性体改性沥青防水卷材的产品设计及T型缝搭接性能研究

介绍了一种双胎基弹性体改性沥青防水卷材,该产品采用SBS热塑性弹性体作为改性剂,结合优质聚酯胎基布形成7层结构。为解决双胎基设计导致的卷材过厚问题,本产品引入超薄胎基,增强了搭接边的伏贴性,并提升了改性沥青涂盖料的设计用量。研究表明,在T型搭接部位,通过单独热熔施工和采用沥青涂料进行细部增强,可以显著提高搭接部位的粘结性能,进而提升防水系统的可靠性。

滚压螺旋肋灌浆套筒对中搭接性能试验及有限元分析

为响应发展新型、节能、高效的建造方式的要求,提出一种采用滚压加工工艺加工无缝钢管制作而成的螺旋肋套筒,该种套筒具有造价低、制造工艺和施工技术简单的优点,并且加工而成的螺旋肋可大幅提高套筒与灌浆料之间的机械咬合力。在传统灌浆套筒连接接头性能研究的基础上,创新性地提出一种对中搭接套筒连接形式,并采用螺旋肋套筒制作了14个对中搭接灌浆套筒试件,进行单向拉伸试验研究其力学性能。此外,利用ABAQUS进行灌浆套筒试件的有限元模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:套筒连接试件搭接长度取10d时具有足够的锚固性能;套筒内部钢筋应变随距加载端距离的增加而迅速减小,并随外荷载的增加而增大;滚压螺旋肋套筒表面各位置应变均较小,套筒具有足够的安全冗余,靠近钢筋侧的轴向应变大于其他位置,且在套筒中部以轴向拉应变为主,套筒端部以环向拉应变为主;有限元模拟结果与试验结果吻合度较高,模型对于该实验具有一定的适用性。

异质金属熔覆搭接率对Ni60A熔覆层显微组织影响

利用半导体激光器在45钢基体上熔覆Ni60A材料来制作镍基合金涂层的实验方法,研究了熔覆层内部显微组织、物相成分及显微硬度随着搭接率的变化规律,根据实验结果选择合适的搭接率以满足性能要求.结果表明,在搭接率为20%、30%、40%及50%时,随着搭接率的增大,熔覆层搭接区底部组织晶粒逐渐增大,中上部组织晶粒逐渐减小;熔覆层主要物相为γ-Ni固溶体相,还有大量的铬硼化物、碳化物等硬质强化相,并且当搭接率从20%逐渐增大到30%时,主要物相成分逐渐增多,搭接率从30%增大到50%时主要物相成分有所减少;熔覆层的显微硬度变化规律大致与物相成分变化规律相同,同样是在搭接率从20%增大到30%时逐渐增大,在搭接率为20%时显微硬度最低,在搭接率为30%时显微硬度最大,为700 HV,随后当搭接率增大到50%时显微硬度降低至665 HV.根据熔覆层的性能要求,显微硬度要高,组织晶粒要细小均匀,在仅考虑搭接率的变化时,综合分析显微组织、物相成分及性能,选择30%搭接率为最佳.

孔径与压铆力对单铆搭接接头残余应力与剪切性能的影响

铆接是飞机结构装配的重要连接方式,飞机结构失效大多发生在连接孔处,因此对铆接接头质量进行综合评估非常重要。以单铆搭接接头为研究对象,通过有限元仿真分析与拉伸剪切实验研究了不同压铆力与孔径铆接工艺参数组合下的铆接接头孔周残余应力分布和剪切性能。有限元分析结果表明,增大压铆力可以显著扩大孔周的纵向残余压应力分布区域,并使最大纵向残余拉应力位置远离孔边缘;而孔径仅对纵向残余压应力分布区域的影响较为显著。拉伸剪切实验表明,单铆搭接结构的失效形式均为铆钉沿剪切面的瞬时断裂;在孔径为4.20 mm时采用压铆力为21 kN成型的铆接接头的剪切性能最佳,其平均峰值载荷为4.09 kN,与孔径为4.04 mm和压铆力为15 kN参数组合下成型的铆接接头相比,平均峰值载荷提升了约9.36%。增大孔径能够提高单铆搭接接头的剪切性能,但会减小孔周的纵向残余压应力分布区域,给铆接接头的疲劳寿命带来不利影响;适当增大压铆力不仅能扩大残余压应力分布区域,还能提高接头的剪切性能。

双面搅拌摩擦焊消除搭接接头的钩状缺陷研究

对于搅拌摩擦搭接接头来说,焊接过程中搭接界面的弯曲会形成钩状缺陷(Hook)。当接头受外力时,Hook往往会成为接头的薄弱环节,因此有必要将其消除。基于搅拌摩擦搭接焊过程中塑性材料会垂向流动而后挤压周边材料的原理,使用双面搅拌摩擦焊方法对铝合金板材进行搭接,试图消除搭接接头中的Hook;研究了焊接速度对搭接接头组织和性能的影响。结果表明,双面焊接是消除搭接接头Hook的有效方法,当焊速为150、200 mm/min时,接头中的Hook会被完全消除。焊缝区的硬度明显小于母材区的,且硬度最低点位于第二道焊接的热机影响区和热影响区处。随着焊速的提高,接头的拉断载荷先上升后下降,当焊速为100 mm/min时接头的拉断载荷最高,为14.0 kN。拉剪过程中接头呈现两种断裂模式,当焊速小于100 mm/min时,接头呈拉伸断裂模式;当焊速大于150 mm/min时,接头呈剪切断裂模式。

不同搭接形式下铜/钢电磁脉冲焊接界面分析

由于铜/钢的物化参数相差较大,熔钎焊时存在接头脆性、应力集中等问题,本研究借助新型电磁脉冲焊接技术,通过设计锥度或台阶形式的搭接方法,获得了铜/钢焊接接头,并借助界面微观SEM、EDS观察及显微硬度测试,分析不同搭接形式下的接头连接特征。结果表明:直接搭接时界面波形较差,有少量孔隙;台阶搭接时界面波形较大,但是,波形界面存在前后漩涡,且有“熔合区”;锥度搭接时界面为近似均波连接特征。当采用锥度结构设计时,波状界面的扩散区宽度为5μm,两种材料结合相对紧密。界面塑性变形、元素扩散程度决定界面硬度分布,采用锥度搭接设计时金属粒子流能够飞出界面,产生的塑性变形相对较小,其硬度过渡平缓,有利于冶金结合。

430/304不锈钢搅拌摩擦焊搭接接头的组织和力学性能

采用搅拌摩擦焊技术,以1200 r/min的搅拌转速对1 mm厚的430和304不锈钢板进行焊接,研究焊接速度对搭接接头组织和力学性能的影响。结果表明:随着焊接速度增加,接头界面两侧Hook钩尺寸减小,过渡层厚度减小,界面由锯齿状逐步转变为平直状。所有试样均断裂于焊缝附近的430不锈钢母材上,焊接速度为50 mm/min焊接接头的剪切强度最大,搭接接头界面区的冶金反应起主导作用,机械连接起促进作用。

基于X形正反螺纹搅拌针的搅拌摩擦搭接焊材料流动及其影响下的接头成形规律

搅拌针大扎入下板是搅拌摩擦搭接焊(FSLW)常见的工艺方法,但向上弯曲的钩状缺陷会减小接头的有效搭接厚度,不利于获得高承载的接头。为实现钩状缺陷向下弯曲,设计了X形正反螺纹搅拌针并进行搅拌摩擦搭接焊过程材料流动行为的数值模拟,进而研究材料流动与接头成形间的关系。结果表明,在X形正反螺纹搅拌针作用下,焊接过程中焊核区下部与上部的材料分别向上与向下流动,在焊核区中间交汇后向沿水平方向流动;当材料交汇形成的材料集聚区位于原始搭接界面上方时,既可实现钩状缺陷的向下弯曲又可获得大宽度的焊核。在转速为800 rpm且焊速为300 mm/min时,2024-T4铝合金搭接焊接头的拉伸强度达到299.6 MPa,其大于已报道的2000系列铝合金接头强度值。