螺纹锚固螺栓连接T形节点火灾后受拉性能研究

通过试验,对新型螺纹锚固螺栓连接T形节点在高温后的拉伸性能进行了研究。此类螺栓直接锚固于带螺纹的螺栓孔内,无需螺帽,非常适合用于闭口截面钢构件的连接。试验采用全周期的加载方式,以考虑火灾高温和荷载大小对节点在火灾后受力性能的影响。对于节点板厚和螺栓直径等参数对节点受灾后受力性能的影响也进行了分析。螺栓孔厚度和螺栓直径共同决定了节点的破坏模式,且对节点的在火灾后的承载力有一定的影响。火灾温度和荷载大小影响了节点的破坏阶段,但是并不改变节点的破坏模式。对于火灾中未发生破坏的节点,极限承载力在冷却后可至少恢复至其常温承载力的80.9%以上,在火灾后仍具有良好的承载能力。

螺纹锚固单边螺栓连接节点火灾后力学性能研究

螺纹锚固单边螺栓锚固于带螺纹的螺栓孔。螺纹锚固单边螺栓无需螺母,能够实现单侧安装,因此非常适用于闭口截面钢构件的连接。了解不同结构在火灾后的受力性能具有重要的工程意义,能够为受火结构的鉴定和修复提供依据。通过试验研究了螺纹锚固单边螺栓连接节点在火灾后的性能,试验中采用全过程的加载方式,模拟了火灾从开始到结束的过程,并考虑了火灾发生时节点承受的荷载大小和火灾温度对于其火灾后残余力学性能的影响。试验结果表明,螺纹锚固单边螺栓连接节点共有两种破坏模式,分别为钢管壁屈服破坏和T形板翼缘屈服伴随螺栓破坏。在火灾前后节点的破坏模式不会发生改变,但增加荷载或提升火灾温度可能会导致节点在火灾过程中提前破坏。对于未在火灾过程中破坏的节点,其冷却后的承载力至少可恢复至常温屈服承载力的90%以上,以及常温极限承载力的89%以上,螺纹锚固单边螺栓节点在火灾后仍具有比较好的性能。

火灾下螺纹锚固螺栓T形连接承载力设计方法

螺纹锚固单边螺栓是指通过带有螺纹的特殊螺栓孔代替螺母,从而实现单侧安装、拧紧功能的一种螺栓。目前关于该种螺栓连接T形节点在常温下不同破坏模式的受拉承载力计算方法已有研究。但在高温条件下节点变形增大,且高强螺栓与普通钢材在高温下的材性折减规律不一致,导致现有的常温计算公式不能直接用于火灾高温情况,目前仍缺少计算该类节点在高温下承载力的计算方法。根据常温下承载力计算公式,结合高温下节点出现大变形的特点,对现有的计算公式进行修正。并根据现有的试验结果对修正公式进行验证,发现提出的设计公式可准确预测不同节点在不同温度下的破坏模式,也可以较为精确地预测其屈服承载力。

螺纹锚固单边螺栓端板连接节点弯剪作用性能研究

现有研究中针对螺纹锚固单边螺栓连接节点的加载工况较为简单,一般为纯弯、纯拉或者纯剪。实际结构节点的抗弯和抗剪承载力之间存在明显相互作用关系,因此需要对节点在弯矩、剪力共同作用下的受力性能与计算方法进行研究。通过试验研究了弯矩和剪力共同作用对于螺纹锚固单边螺栓端板连接节点受力性能的影响,并将单边螺栓连接节点与带螺母高强螺栓连接节点的受力性能进行了对比。借助经过验证的有限元模型补充分析了不同弯矩与剪力大小组合下节点的受力性能,总结出剪力对节点抗弯承载力的影响规律,并得到了节点弯矩-剪力相关承载力。结果表明,剪力造成的钢管螺栓孔变形会进一步削弱螺纹锚固状态,进而降低节点抗拉强度;相较于拉力,剪力对于螺纹锚固单边螺栓连接节点承载力的影响更大。

T形件-钢管螺纹锚固单边螺栓连接受拉性能试验研究

钢结构框架柱采用闭口截面具有截面承载效率高、抗扭模量大等优势。利用螺纹锚固单边螺栓可以解决钢梁-钢管柱无法采用普通高强螺栓直接连接的问题。螺纹锚固单边螺栓是通过在柱壁上加工带有螺纹的螺栓孔,直接将高强螺栓拧紧在柱壁的螺纹孔上来代替传统螺母,实现在钢管柱外侧安装和拧紧。在螺纹锚固单边螺栓双T形节点模型研究的基础上,进一步研究了螺纹锚固单边螺栓连接T形件-钢管的受力机理和破坏模式。对10个采用螺纹锚固单边螺栓连接T形件-钢管节点进行了受拉试验研究,分析和对比了不同节点破坏模式、承载力机理、位移-荷载曲线、屈服承载力和极限承载力等。试验发现:节点共发生了四种破坏,分别为螺纹剪切破坏、管壁局部屈服伴随螺纹剪切破坏、螺栓杆拉断破坏和管壁屈服破坏。当钢管壁厚度较小时,节点发生螺栓孔内螺纹剪切破坏,当管壁较厚,螺栓直径相对较小时,发生螺栓杆拉断破坏,但螺纹孔内螺纹保持完好,表明当螺栓孔内螺纹长度足够时,钢管壁螺栓孔内螺纹具有足够的承载力,螺纹锚固方式可行。同时对比分析了螺栓间距、螺栓直径及管壁厚度对节点承载力的影响。试验结果表明:增大螺栓直径、管壁厚度、螺栓间距等,均可以提高节点的承载力;螺栓间距对节点承载力的影响与钢管壁在螺栓拉力作用下屈服线的形状有关,当螺栓间距较小时,各受拉螺栓对钢管壁的屈服线相互叠加,随着螺栓间距增大,节点承载力明显提高;但当螺栓间距较大,各受拉螺栓对钢管壁屈服线为长圆形,随螺栓间距的增加,节点承载力将保持不变;随着螺栓直径的增加,节点的破坏模式逐渐从螺杆拉断破坏改变为钢管壁螺栓孔螺纹破坏或钢管壁屈服破坏,节点承载能力增加;管壁厚度增加显著提高钢管壁屈服承载力,其增长率与壁厚的增长率近似呈平方的关系。为了避免钢管壁较薄时,管壁螺栓孔内螺纹锚固力不足的问题,进一步研究了钢管内设垫板对螺纹锚固单边螺栓T形件-钢管连接节点受力性能的影响。试验结果表明:垫板增加了螺纹锚固长度,加强后的节点承载力显著提高,有效地避免螺纹剪切破坏,但初始刚度变化不大。

单边螺栓连接T形件-钢管节点高温下及高温后受拉性能

通过试验,研究螺纹锚固单边螺栓连接节点在高温下及高温后的受拉性能,并与标准高强螺栓连接节点进行比较.在高温试验中,采用恒温加载和恒载升温2种方式,研究不同温度及荷载比对节点破坏模式及承载力的影响;在高温后试验中,研究火灾阶段的温度及荷载对节点破坏模式和承载力的影响.试验结果表明,单边螺栓连接T形件-钢管节点存在4种典型破坏模式,且高温下和高温后节点的破坏模式均不会发生改变.随着温度升高,节点承载性能下降明显,但试验节点在屈服前均未出现钢管柱壁上的螺纹破坏.在高温后试验中,节点的残余承载力与常温下基本相同,表明节点在火灾后仍具有良好的承载力.节点发生端板屈服伴随螺栓破坏时的单边螺栓性能与标准螺栓相近.根据试验结果,提出单边螺栓节点高温下的承载力计算方法,所提公式的计算结果与试验结果吻合较好.

钢管壁哑铃形屈服线模式及承载力计算方法

基于组件法将钢梁-钢管柱螺纹锚固单边螺栓平齐端板连接简化为T形件-钢管模型,并利用参数化的有限元模型分析了T形件-钢管节点在单向拉伸荷载作用下钢管壁平面外受拉性能,发现了钢管柱壁新型的哑铃形屈服线模式。通过虚功原理,建立了钢管壁发生该屈服线模式的塑性极限承载力的计算方法。对不同参数的T形件-钢管节点钢管壁平面外受拉承载力进行了有限元分析,钢管柱壁塑性极限承载力的计算结果与有限元分析结果基本吻合。

多联多跨“T”构群悬浇施工管控措施研究

受当前大气污染防治影响,材料供应短缺、冬季停工,造成工期紧张,对大规模的悬浇梁T构群需进一步加强现场管控,研究新的资源配置,优化各标准块的施工周期,对同步施工的悬浇梁合龙顺序计算、调整,并采用二次张拉锚固系统,通过工艺创新的挂篮轨道锚固精轧螺纹钢转换器、0#块内模+支撑体系设计形式等加快施工进度、降低施工成本,确保工程质量、安全及进度。