扩孔螺栓连接型耗能段力学性能试验研究

扩孔螺栓连接型耗能段由短剪切型耗能段和剪切扩孔型螺栓连接组成,可有效地提高耗能段的延性和耗能能力,并减小耗能段损伤,由此提高偏心支撑结构震后功能恢复能力。分别设计1个短剪切型耗能段、3个考虑摩擦滑移的扩孔螺栓连接型耗能段、1个普通扩孔螺栓连接型耗能段试件,并进行低周往复加载研究,得到其变形或破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和力学模型等。试验结果表明,扩孔螺栓连接型耗能段先后经历摩擦滑移和耗能段承载2个过程,且破坏模式和承载力均与纯短剪切型耗能段相同。所得力学模型中,短剪切型耗能段包括弹性、弹塑性和塑性段;考虑摩擦滑移试件包括弹性和滑移段;扩孔螺栓连接型耗能段包括弹性、滑移、弹塑性和塑性段,且在达到相同位移时耗能段变形和损伤将明显减小。最后,对扩孔螺栓连接型耗能段进行有限元分析,可准确模拟其滞回曲线和破坏模式。

预制装配式螺栓连接型轻钢构造柱施工技术研究

预制装配式轻钢结构为满足建筑行业的快速及高效需求而应运而生,其中,螺栓连接型轻钢构造柱作为其重要组成部分,拥有其施工技术独特性。本研究以该施工技术为主要研究对象,通过对螺栓连接型轻钢构造柱的施工过程进行深入分析,以及其施工优缺点的详尽探讨。研究发现,该类型预制装配式轻钢构造柱具有施工简便、周期短、耗能低等优势,但同时也存在连接强度不足、螺栓松动等问题。因此,本研究提出了适用于该类型轻钢构造柱螺栓连接方式的改进方案,并进行了大量试验验证,结果表明改进后的螺栓连接方式可有效提高连接强度,减少螺栓松动情况,提高施工效率,并且降低工程造价。本研究对预制装配式轻钢构造柱的施工技术改进具有重要的参考价值。

一种新型扩孔螺栓连接型消能梁段及其力学性能

罕遇地震下偏心支撑框架结构需合理有效地增大消能梁段的延性和耗能能力,并减小消能梁段的损伤,以使该种结构能更好地适应当前的抗震要求。基于剪切型消能梁段的力学特性和扩孔型螺栓连接的受剪滑移能力,提出一种扩孔螺栓连接型消能梁段。采用校正的有限元方法对扩孔型螺栓连接和扩孔螺栓连接型消能梁段进行详细分析,以明确相应试件的力学性能。研究结果表明,扩孔螺栓连接型消能梁段具有高延性和强耗能等特点,能有效提高偏心支撑框架结构的抗震性能和震后功能恢复能力,并为偏心支撑框架结构的抗震设计提供新的思路和方法。

扩孔螺栓连接型消能梁段的耗能机理及设计方法研究

罕遇地震下,偏心支撑结构需合理有效地增大消能梁段的延性和耗能能力,并减小消能梁段的变形,以有效提高该种结构的抗震性能和震后功能快速恢复能力。本文基于短剪切型消能梁段和剪切扩孔型螺栓连接的力学性能,提出一种扩孔螺栓连接型消能梁段。采用校正的数值分析方法对扩孔螺栓连接型消能梁段进行详细分析,以明确扩孔型螺栓连接和短剪切型消能梁段力学性能的相互影响,揭示其耗能机理,并建立相应的设计方法。研究表明,所提出的扩孔螺栓连接型消能梁段的耗能能力有明显提高,且在达到预期性能时有效减小短剪切型消能梁段的变形和损伤,有效提高了构件的震后功能恢复能力,由此为偏心支撑结构的抗震设计提供新的思路和方法。

带扩孔螺栓连接型消能梁段的Y形偏心支撑结构抗震性能研究

地震作用下,Y形偏心支撑结构需有效增大消能梁段的延性和耗能能力、减小消能梁段的变形,以使其满足"多遇地震、设防地震下无损伤,罕遇地震下损伤较小且震后功能可快速修复"的抗震设防目标。基于短剪切型消能梁段和剪切扩孔型螺栓连接的力学性能,提出一种用于Y形偏心支撑结构中的新型扩孔螺栓连接型消能梁段;采用校正的数值仿真分析法对短剪切型消能梁段、剪切扩孔型螺栓连接、扩孔螺栓连接型消能梁段进行研究,以明确扩孔螺栓连接型消能梁段的力学性能和耗能模式。经对某合理设计的带扩孔螺栓连接型消能梁段的Y形偏心支撑结构分析表明,多遇地震和设防地震下消能梁段无明显变形和损伤,罕遇地震下通过剪切扩孔型螺栓连接和短剪切型消能梁段双重耗能机制,有效提高偏心支撑结构的抗震性能和减小消能梁段的损伤,为偏心支撑结构的抗震设计提供新的思路和方法。

螺栓连接型悬挑脚手架的设计与施工

高层建筑的外脚手架技术是建设部十项新技术之一。在此结合工程实例,介绍了螺栓连接型悬挑脚手架的施工工艺特点、设计计算和堆载实验等。

Ⅱ型截面双层组合梁摩擦型螺栓连接节点弯矩分配系数

为探究Ⅱ型截面双层组合梁摩擦型螺栓连接节点翼缘和腹板的弯矩比,通过对3种腹板螺栓布置形式的Ⅱ型截面双层组合梁连接节点接触面滑移特征和力学传递机理的分析,进行Ⅱ型截面组合梁螺栓连接节点弯矩分配系数研究。结果表明:组合梁摩擦型螺栓连接节点滑移和力学传力过程可分为翼缘外接触面未完全滑移和完全滑移以及翼缘内接触面完全滑移3个阶段;组合梁摩擦型螺栓连接节点接触面承担弯矩与无连接板截面弯矩之和等于该梁截面处的理论弯矩,腹板接触面承担的弯矩主要由其上的水平摩擦力承担;摩擦型螺栓连接节点接触面上的摩擦力随节点滑移而重新分配,腹板螺栓布置形式对连接节点弯矩分配系数影响明显;根据推出的组合梁摩擦型螺栓连接节点的弯矩分配系数计算式所得结果与数值模拟结果吻合良好,最大误差为7.13%,该计算可用于优化螺栓连接设计。

乙烯基酯树脂叶片的根端T型螺栓连接可行性分析

本文对乙烯基酯树脂叶片采用根端T型螺栓连接方式进行力学性能研究,通过静载拉伸实验、力学理论分析以及ANSYS有限元模拟,验证了乙烯基酯叶片根端T型螺栓连接具有足够的机械强度,为乙烯基酯树脂在兆瓦级风机叶片上的应用及叶片低成本化提供了一定的可行性依据。

超500MPa级高强钢承压型螺栓连接承载力试验研究

高强度螺栓承压型连接的承载力来源于钢板与螺栓的接触行为,承载力的发展伴随着螺栓孔周围材料的应力集中和塑性变形。普通钢延性好,可以克服螺栓孔周围应力集中的不利影响,充分发展承压承载力。随着强度增高,钢材的延性降低、变形能力下降,应力集中的不利影响将更突出。因此,需对高强钢构件的承压型连接进行研究。该文以Q550D、Q690D和Q890D三种国产高强钢共制作50组单螺栓试件,其中24组双剪切面试件、16组单剪切面试件,6组孔径变化试件,并与4组Q345B单螺栓试件进行了对比。研究表明:高强钢仍具备足够的延性,能克服应力集中的不利影响,连接破坏模式与普通钢无明显差异;剪切面数和螺栓孔径对不同高强钢承压强度影响较小,但单剪切面的试件更容易出现螺栓剪断,降低连接的延性,限制承压承载力的利用。基于已有试验的结果与中国现行标准《钢结构设计规范》比较,发现螺栓连接的钢板承压强度设计取值偏保守,对于超500 MPa高强钢可适当提高其设计值,以充分利用高强度钢材的材料强度,合理减少螺栓数量。

摩擦型高强螺栓抗剪连接的螺栓单排数量和间距因素分析

在已有试验结果的基础上合理地建立数值模型,对摩擦型高强螺栓的抗剪连接性能进行分析计算,探讨螺栓的数量、间距等对滑移荷载的影响。

高强度钢材高强度螺栓摩擦型连接抗剪承载力试验研究

高强度螺栓摩擦型连接是钢结构连接的主要形式,现行标准规范对其设计和计算方法已有详细的规定,各国规范都给出了不同表面处理方式下的抗滑移系数和预拉力取值等要求,但大多规定都是基于普通强度钢材的试验和应用研究成果,特别是对高强度钢材的抗滑移系数研究更少。完成了4组Q550和4组Q690高强度钢材的高强度螺栓摩擦型连接抗剪试验,监测了48h内螺栓预拉力的变化情况,得到了喷砂和轧制表面两种表面处理方式下的抗滑移系数,并与各国规范进行了比较,发现抗滑移系数实测值低于大多数现行规范建议值。直接使用大部分规范建议值进行高强度钢材高强度螺栓摩擦型连接设计可能偏于不安全。

承压型全螺栓连接节点刚度性能试验研究

以某实际工程为背景,对3个相同的装配式节点试件进行偏心轴向加载试验,分析了节点的承载力情况,研究了节点各肢在面内压弯、面外压弯和面内外同时压弯三种加载情况下的弯曲刚度。试验结果表明,大多数情况下,装配式节点各肢的弯曲刚度随所施加荷载的增加而增大;单独的面内、面外压弯且为双肢加载时,加载至0.4倍和2倍设计荷载时的连接件名义弯曲刚度分别约为加载至设计荷载时的0.7倍和1.3倍。试验节点刚度性能具有显著离散性:单独的面内、面外压弯且为单肢加载时,先加载的A肢连接件弯曲刚度约为后加载B肢的1.85倍;面内压弯时,连接件单肢加载情况下的弯曲刚度约为双肢加载情况下的0.46~6.99倍。

钢结构用10.9S扭剪型高强螺栓连接副紧固轴力偏低原因分析

通过化学成分分析、硬度测试、楔载荷、保证载荷和紧固轴力检验,对某批规格为M20mm×80 mm的10.9S扭剪型高强螺栓连接副紧固轴力偏低的原因进行了分析。结果表明:该批高强螺栓连接副质量合格,但在包装和运输过程中受干燥环境影响,导致其表面磷化膜风化,润滑性下降,轴向摩擦力增大,因而紧固轴力下降。

摩擦型高强螺栓连接性能的有限元分析

针对摩擦型高强螺栓连接的板宽和端距,建立双排摩擦型螺栓连接模型,分析端距和板宽的改变对盖板上的应力大小和应力分布的影响,研究其适用情况。结果表明,在规范范围内双排摩擦型高强螺栓连接件承载力受端距变化的影响很小,板宽增大使承载力近似呈线性增大。因此端距取1.5d0,板宽取7d0。

摩擦型钢结构连接件抗滑移系数的测定

本文主要为高强度螺栓连接件滑移系数的测定提供一种试验方法 ,并对该试验的一个主要参数预紧力

新型部分自复位耗能段的滞回性能与简化力学模型研究

提出一种用于偏心支撑结构中的部分自复位耗能段,主要包括自复位形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)支撑和扩孔螺栓连接型耗能段,具有耗能能力和自复位能力强、构件损伤小、震后功能可恢复等特点。基于部分自复位耗能段的设计方法,合理设计其试验模型,由此得到变形模式和滞回曲线等。随后采用校正的有限元法对部分自复位耗能段力学性能进行研究,主要考虑SMA面积、高强螺栓预拉力和垫片滑移系数的影响。研究结果表明:滑移阶段自复位耗能段中耗能段处于滑移并保持相对静止状态;随后非滑移阶段耗能段开始承载、耗能和非弹性变形等,整个过程中自复位SMA支撑提供耗能和复位能力,以及减小构件残余变形。基于不同因素下的分析结果,提出滑移阶段和非滑移阶段下自复位耗能段简化的力学模型,为偏心支撑结构的抗震设计与分析提供新的思路和理论基础。

高强螺栓连接副在锅炉钢结构中的应用

锅炉钢结构中常用的两种高强螺栓连接副的型式、长度的选取和施工专用工具。

基于随机有限元法的非机动车钢桥摩擦型高强螺栓可靠性分析

摩擦型高强螺栓连接是实现全拆装非机动车钢结构桥梁快速装配化建设的重要构件之一。为研究非机动车钢结构桥梁高强螺栓连接的可靠性能,首先,采用有限元方法建立高强螺栓数值模型,并对模拟方法进行了准确性分析;其次,在此基础上,利用响应面随机有限元法研究了随机变量对高强螺栓结构性能响应的影响,通过随机车流程序计算了非机动车桥梁荷载效应;最后,利用可靠度设计方法研究了钢板梁高强螺栓的抗力分项系数。结果表明:随机变量变异性对高强螺栓不同目标性能有不同程度影响,非机动车荷载作用下的钢桥高强螺栓设计承载力要稍高于现行规范理论公式计算值。

单面攻丝高强螺栓抗剪连接承载性能试验研究

本文针对高强螺栓单面攻丝抗剪连接的承载性能开展了试验研究,分别测得了单个螺栓在摩擦阶段的极限抗剪承载力和在承压阶段的极限抗剪承载力。试验结果表明:攻丝型高强螺栓连接按承压型高强螺栓受剪来设计时,试验测得的螺栓极限抗剪承载力平均值较计算得到的螺栓极限抗剪承载力均有较大的安全储备,可以满足承压型高强螺栓的设计要求;但按摩擦型高强螺栓受剪来设计时,试验得到的螺栓抗剪承载力平均值较按规范计算的抗剪承载力富余量较少,并且试验得到的板件间相对滑移比较大,不能满足摩擦型高强螺栓抗剪时的正常使用极限状态要求。

组合结构螺栓连接件初始弹性行为研究

采用通用有限元分析软件ABAQUS对钢和混凝土组合结构摩擦型高强螺栓连接件初始弹性行为进行分析,有限元模型不考虑钢梁、混凝土板、螺栓连接件等材料非线性,并通过已有的试验结果进行验证。通过已验证的有限元模型,分析比较螺栓、钢梁和混凝土等参数变化对初始弹性刚度的影响,并对抗剪模型和剪拉模型两种工况下的不同向初始弹性行为进行分析。研究结果表明,螺栓直径、混凝土弹性模量以及螺栓预紧力对螺栓连接件的初始弹性刚度有重要影响。