方形耐候钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

为研究方形耐候钢管混凝土短柱的轴压力学性能,首先设计并开展了4根轴压短柱试验研究。进而采用Abaqus有限元软件建立方形耐候钢管混凝土短柱有限元模型并进行数值分析。数值模拟结果表明,轴压短柱直至破坏共经历了3个阶段:弹性段、弹塑性段和破坏段。其破坏模式均为柱中局部屈曲。耐候钢拉伸性能试验特征与低碳钢的力学性能相近,有限元建模采用低碳钢本构关系可准确模拟方形耐候钢管混凝土短柱的轴压力学性能。钢管内焊接拉筋能有效改善钢管对核心混凝土的约束作用,进而提高轴压短柱的极限承载力和延性。最后,方形耐候钢管混凝土短柱轴压力学性能与普通钢管混凝土短柱无异。

考虑半刚性的耐候钢角钢K形节点抗弯性能有限元分析

耐候钢角钢K形节点是输电铁塔中的重要节点,其受力性能直接影响耐候钢输电铁塔的承载能力。以输电塔角钢K形节点的试验数据为依据,通过增大有限元模型单元接触面摩擦系数以及螺栓与螺栓孔的间距来反映钢材的耐候钢电化学腐蚀特性。以能够与试验现象和试验数据拟合良好的有限元模型为基础,分析螺栓直径、螺栓间距、主角钢厚度、主角钢肢宽、偏心距和节点板厚度的变化对耐候钢角钢K形节点抗弯性能的影响。研究结果表明:螺栓直径和螺栓间距对节点抗弯性能的影响最大,与螺栓直径为16 mm时相比,螺栓直径为18 mm、20 mm和22 mm时节点承载力的增幅分别为28%、52%和64%;与螺栓间距为70 mm时相比,螺栓间距为80 mm、90 mm和100 mm时节点承载力的增幅分别为8.46%、17.85%和34.28%。主角钢厚度和主角钢肢宽对节点抗弯性能影响有限,偏心距和节点板厚度对节点抗弯性能影响不大。

铝硅合金化耐候钢的晶粒细化和组织控制

通过热模拟试验研究了铝硅合金化耐候钢在形变强化相变及冷却过程中的组织演变规律。结果表明,其组织演变符合低碳钢形变强化相变的基本规律,形变温度较低时,铁素体转变量较高,晶粒尺寸较小。奥氏体晶粒细化促进形变强化相变过程的发生。经高温奥氏体和形变强化相变两道次变形并控制后续冷却工艺可以获得细晶铁素体和不同第二组织——直接淬火为铁素体(F)+马氏体(M),以30℃/s冷却为铁素体(F)+贝氏体(B),以2℃/s冷却为铁素体(F)+珠光体(P)。当冷却速度大于30℃/s时,细晶铁素体长大不明显。

Nb含量对高磷耐候钢力学性能的影响

通过显做组织分析、拉伸试验和冲击试验，研究了Nb含量（0～0．090％）对经两相区轧制后的高磷耐候钢的组织形貌、强度和冲击韧性的影响。结果表明：随着Nb含量的增加，高磷耐候钢显微组织的条带状分布减弱，均匀性变好，埔服强度和抗拉强度均尤增大后趋于稳定，纵向冲击功先升高后降低，横向冲击功则先降低后升高。含0．042％Nb的高磷耐候钢，其显微组织的条带状分布明显减弱，平均晶粒尺寸最小，屈服强度和抗拉强度最大，纵向冲击功最大，而横向冲击功最小。当高磷耐候钢的Nb含量达到0．090％时，其显微组织中已无明显的条带状分布，与含0．042％Nb的高磷耐候钢相比，强度相当，冲击韧性的各向异性得到明显改善。

圆端形耐候钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

研究目的:为研究耐候钢管混凝土的受力性能,本文结合4根耐候钢管混凝土轴压短柱试验展开研究,采用ABAQUS有限元软件进行模拟计算,并结合试验和有限元方法分析比较耐候钢管混凝土轴压短柱与普通钢管混凝土轴压短柱力学性能的差异。研究结论:(1)耐候钢材拉伸性能试验表明耐候钢材与碳素钢的力学性能相似,文中采用的钢材本构关系对耐候钢适用;(2)增加内约束箍筋后,对耐候钢管混凝土轴压短柱的极限承载力、延性以及钢管对混凝土的约束作用均有较大幅度的提高;(3)耐候钢管混凝土短柱试验研究、有限元分析结果均表明耐候钢管混凝土轴压短柱静力力学性能与钢管混凝土试件无显著差异;(4)本研究成果可为耐候钢管混凝土短柱力学性能研究提供借鉴。

高性能结构钢材与钢结构体系研究与应用

城乡建设领域的绿色发展和"十四五规划"对高性能结构材料、结构构件及结构体系的低碳、节能、环保提出了更高要求。对高性能结构钢材(包括高强钢、耐候钢、耐火钢、抗震耐蚀耐火钢)的基本特征和高温力学特性进行了分类和梳理,对高性能钢材基本构件及其连接的高温承载性能研究现状进行了总结和分析,对基于高性能钢材的建筑和桥梁结构体系发展趋势和应用前景进行了展望,对基于高性能钢材的组合结构体系研究提出了相关建议。

一种Q355级别高磷耐候钢板的开发

通过对高磷耐候钢性能要求和工艺特点的分析,基于低成本思路进行以Cu、P为基的合金成分设计,并制定了相应的关键生产工艺控制措施,成功开发出综合性能优良的Q355级别高磷耐候钢板。试制钢板屈服强度达到420 MPa以上,抗拉强度达到520 MPa以上,-20℃A_(kV)达到170 J以上,耐大气腐蚀性指数I超过7.0,且钢板表面质量和板形控制较好。

焊接箱型截面构件在不同焊缝熔深下承载力性能试验研究

为了有效改善大跨度桥梁中管翼缘焊接箱型截面构件的耐久性问题,提出采用耐候钢代替普通钢的管翼缘箱型截面梁;同时,为了研究耐候钢管翼缘焊接箱型截面构件填充混凝土后,在全熔透和部分熔透条件下的单轴承载力性能,开展了焊接矩形截面在3种不同焊缝熔深下的耐候钢管混凝土截面轴压短柱试验研究;分别测试每个试件在单轴压力作用下的静态应变、动态应变,以及竖向位移和侧向位移;对比构件承载力的试验结果及理论分析结果,得出不同熔深下焊接箱型截面管翼缘组合构件的承载力性能。研究结果表明:1)耐候钢管翼缘焊接箱型截面构件的全熔透焊缝承载力高于部分熔透焊缝承载力。2)构件开裂时的竖向位移值,全熔透构件比部分熔透构件大;不同熔深下构件的横向位移值,测点L4随轴压荷载的增大而增加,测点L3随轴压荷载的增大先增加后减小。3)构件内部混凝土应变值,开裂时全熔透构件比部分熔透构件突变小;构件表面钢材竖向应变,整体受压,且随荷载增大而增大;构件表面钢材横向应变,整体受拉,局部在顶部四角位置受压。

Q235B钢和含Cr耐候钢在文昌海洋大气暴露的锈层特征与耐蚀性

采用腐蚀失重法、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EMPA)等技术研究了暴露在文昌海洋大气环境中的Q235B钢和3Cr钢的锈层特征和耐蚀性。结果表明:Q235B钢的腐蚀深度大于3Cr钢的;随暴露时间的延长,两种钢的腐蚀深度均增大,大气暴露时间为1.5a时,3Cr钢的相对腐蚀率明显下降。Q235B钢锈层存在较多裂纹,3Cr钢锈层致密,耐蚀性好。Q235B钢中Cl元素的富集降低了材料的耐蚀性,而3Cr钢中合金元素Cr富集在内锈层,Cl元素基本被阻滞在外锈层,提高了耐蚀性。

运宝黄河大桥主梁设计与施工关键技术

运宝黄河大桥主桥为(110+2X 200+110) m波形钢腹板低塔斜拉桥,副桥为(48+9X 90+48) m波形钢腹板刚构一连续组合体系桥。主桥主梁为整体式单箱五室截面,腹板采用波形钢腹板—混凝土腹板混合形式(中间2道为混凝土腹板,其余4道为波形钢腹板),中间箱室采用混凝土横隔板,两侧箱室采用钢横隔板;副桥主梁为分幅式单箱单室截面,腹板采用波形钢腹板;波形钢腹板与混凝土顶板采用双开孔板连接件连接,主桥中腹板与混凝土底板采用焊接角钢的翼缘型结合部,主副桥边腹板与混凝土底板采用外包型结合部,可提高结合部耐久性;波形钢腹板采用耐候钢,无需进行防腐涂装,节省后期维修养护成本。主桥采用挂篮悬臂浇筑施工,副桥采用钢腹板自承重架设工法,提高了施工效率和安全性。

含铜钢的研究现状及展望

随着工业技术的发展与进步,各行业对高性能钢材的需求逐渐增强。作为一种重要的合金元素,铜加入钢材中能改善其性能。目前含铜钢主要包括耐候钢、抗菌不锈钢以及高强度钢,并且已应用于众多领域。结合含铜钢的特点与制备研究现状,指出制备含铜钢/钢材复合材料是未来含铜钢发展的主要方向。

含P耐候钢激光焊接工艺研究

研究了在含P耐候钢冷轧连续生产过程中激光焊接工艺对焊缝组织和力学性能的影响。结果表明,冷轧前对钢板激光焊缝进行焊后加热处理,可以减少焊缝中针状铁素体、马氏体或贝氏体等脆性组织的含量,减少P元素在晶界上的偏析,从而降低焊缝与母材之间力学性能的差别,提高了焊缝抵抗冷轧轧制过程开裂的风险。在工业产线上进行耐候钢的批量冷轧轧制,激光焊接后采用10 kW功率进行后加热处理,未出现断带问题,大压下量轧制后焊缝质量良好。

高湿热环境下隔震支座连接板防腐技术经济分析

以建筑隔震支座的上下连接板作为研究对象,通过查阅相关研究文献及现场调研,发现目前使用有机涂层作为长效防腐方案在特殊的海洋大气环境下并不能满足工程的耐久性要求,并且有可能导致隔震支座整体失效的风险.使用方案比较分析法对重度防腐涂层保护、热喷涂保护及使用耐候钢3种不同方案进行技术经济对比,从全寿命周期费用评估角度得出在我国南方沿海地区隔震支座上下连接板,应优先选用耐候钢的技术政策建议.

大直径开口钢管桩在强风化岩中的承载力分析

依托湖北黄冈某码头工程,通过土赛效应分析对大直径开口钢管桩桩基承载力桩端阻力计算方法进行修正,并根据静载试桩和高应变动测试桩进行验证。

高强耐候钢承压型螺栓连接受力性能试验研究

为研究高强耐候钢承压型螺栓连接的受力性能、影响因素及规范计算公式的适用性,对23个高强耐候钢螺栓连接的受力性能进行静力拉伸试验研究和数值模拟,研究端距、边距、螺栓间距和螺栓预紧力对连接破坏模式、承载力和变形能力的影响,确定了高强耐候钢承压型螺栓连接的破坏模式界限。结果表明:破坏模式受边距e2和端距e1共同影响,随着e_(1)/d_(0)(d0为孔径)的增加,e_(2)/d_(0)≤2.0和e_(2)/d_(0)>2.0的连接(有限元模型)芯板破坏模式分别由撕裂破坏转变为净截面破坏、由剪出破坏逐渐转变为撕裂破坏;承压应力系数均随e1/d0的增加而增加,根据边距不同,增加到某一水平后趋于平稳,双螺栓连接间距与承压应力系数正相关;GB 50017—2017《钢结构设计标准》中对于高强耐候钢螺栓连接承压承载力预测偏保守,ANSI/AISC 360-16中不考虑螺栓孔变形时对应的计算承载力与试验和有限元分析结果最为接近;撕裂破坏与剪出破坏端距边距比界限值在0.72~0.79之间,而撕裂破坏和净截面破坏之间的界限值则在1.26~1.57之间。

珠江口强风化地层长大钢管桩承载性能试验研究

结合港珠澳大桥桥梁试桩工程,采用高应变法和静载法进行2根大直径开口钢管桩的竖向承载性能现场试验。钢管桩桩端在不同标高时进行了多次高应变试验,在打到设计标高后进行了锚桩反力架法静载试验。试验结果表明,大直径开口钢管桩采用适当的锤击设备,桩端能沉入强风化岩层,且桩身能保持完整状态。试桩在岩石风化程度、岩石强度等方面差异较小。2根高应变测试结果相差不大,与锚桩反力架法静载试验结果接近但仍存在一定差异,说明在工程实践中采用高应变法对长大钢管桩的承载力进行测试可行,但仍要重视锚桩反力架法静载试验结果与高应变法结果的对比分析。按规范推荐的桩端土塞效应系数计算公式计算得到的桩端土塞效应系数与实测值存在一定的偏差,因此进行桩端土塞效应系数的计算时,应注意对计算结果和计算方法的选取。

一种低成本铝硅耐候钢的研制

通过模拟研究连续冷却相转变行为和抗大气腐蚀机制,开发了不含贵重合金元素的低成本的铝硅耐候钢,其抗大气腐蚀能力比SPA-H和SM490-A分别提高了15%和72%,这得益于锈层内部富集的Al形成的FeAl2O4。大压下量轧制搭配空冷可得到细晶粒多边形铁素体组织,确保了钢板高强高韧性匹配:Re≥400MPa;Rm≥500MPa;-40℃KV≥100J。