纵向钢筋C型卡槽连接单向拉伸力学性能

为提高装配式纵向钢筋连接的施工效率,提出了C型卡槽连接方式,制作9个连接件并进行单向拉伸试验,观察其破坏形态,研究试件荷载-位移曲线、应变发展过程,分析不同锚固板直径对连接件连接性能的影响;基于混凝土局部受压计算公式,推导出C型卡槽连接钢筋的承载力计算公式,并给出不同锚固板直径与带锚固板钢筋直径的适配表。结果表明:锚固板直径为43 mm和48 mm的连接件发生带锚固板钢筋拉断破坏,荷载-位移曲线与单根钢筋拉伸的荷载-位移曲线相似,均能满足JGJ 107—2016和ACI 318对接头的强度要求;锚固板直径为38 mm的连接件是依据JGJ 256—2011选取锚固板直径,试验过程中发生带锚固板钢筋拔出破坏,证明按照规程取值,锚固板直径偏小,无法满足连接要求;锚固板直径为38 mm的连接件其荷载-位移曲线呈现波浪形,承载力虽小于前两者,但仍具有较好的延性和较高的残余承载力;所有连接件的C型卡槽在整个受力过程中应变值较小,始终处于弹性阶段,C型卡槽环向应变表现为压应变,C型卡槽连接钢筋承载力的理论计算结果与试验结果相符。

C型外包花纹钢-混凝土界面粘结强度推出试验研究

为探究带拉条式C型外包花纹钢-混凝土的粘结强度及粘结滑移性能,考虑钢板的花纹高度、混凝土强度、拉条间距、截面宽度和翼缘截面形式对试件粘结强度的影响,设计制作了12个带拉条的C型外包花纹钢-混凝土推出试件。分析各试件的破坏过程、荷载-滑移曲线、钢板应变沿纵向分布规律及特征粘结强度;综合考虑各影响因素,统计回归得出特征粘结强度的计算公式。研究结果表明:增大花纹高度是改善粘结性能最有效的途径;特征粘结强度随着混凝土强度的增大呈增大趋势,随着截面宽高比和拉条间距的增大呈减小趋势;在同等条件下,翼缘内翻试件的粘结性能优于翼缘外翻试件;特征粘结强度的回归公式能够较好地拟合试验结果。

纵向V型肋卷边C形不锈钢梁抗弯承载力试验研究

为研究在冷弯薄壁C形不锈钢梁腹板增设纵向加劲肋后对其极限抗弯承载力的影响,本文考虑腹板高度、高宽比以及加劲肋尺寸的不同,进行4组试件的对照试验研究。结果表明:对卷边C形不锈钢梁腹板进行加肋能良好地抑制腹板鼓曲,有效提高其极限抗弯承载力;加大加劲肋的尺寸会略微提高其极限抗弯承载力,但刚度略有降低;增加卷边C形不锈钢梁的腹板高度可有效提升其极限抗弯承载力和抵抗变形的能力。

冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究及有限元分析

为探究冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁受弯性能,制作并设计了5个不同断面组合形式的组合梁试件,并对其进行抗弯性能试验研究,分析其承载性能、破坏机理。在试验基础上,通过有限元分析软件ABAQUS对此组合梁进行非线性分析,对其进行参数分析,研究材料、尺寸对组合梁性能的影响。基于试验研究与有限元模拟分析,建立冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的承载力模型,对其承载力、刚度进行理论分析。结果表明:各组合梁的主要破坏形式均属于延性破坏;采用ABAQUS建立的组合梁有限元模型能较好地模拟冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的受力过程。随着C型钢屈服强度的增加,极限荷载最高提高56.5%;C型钢厚度每增加1mm,极限荷载平均提高28.5%;截面高度每增加50mm,极限荷载提高20%左右。但是提高混凝土的强度等级对组合梁的承载力影响较小;推导出了适用于此种冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的抗弯承载力及其刚度计算方法,发现计算结果与试验结果吻合较好。

光伏支架高强冷弯C型钢檩条的受弯性能研究

为研究光伏支架中高强冷弯C型钢檩条的受弯性能,对5种布置方式下的LQ550高强冷弯C型钢檩条(下文简称为“C型钢檩条”)开展了跨间6个加载点集中加载试验。建立C型钢檩条有限元模型,并通过试验得到的C型钢檩条受弯性能验证模型的准确性,并依此模型探究檩条相对长细比对其受弯稳定承载力的影响规律。参照GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的规定,分析了撑杆约束对檩条受弯稳定承载力的有利作用。结合实际项目,对采用C型钢撑杆的光伏支架开展现场加载试验。研究结果表明:1)檩条的抗弯刚度和受弯稳定承载力通过在跨间设置撑杆约束后明显提高,且设置C型钢撑杆约束的提高效果强于圆管撑杆。2)C型钢撑杆可视为理想侧向支承,檩条平面外计算长度系数可以根据C型钢撑杆的设置情况取值。3)现场加载试验证明C型钢撑杆对檩条扭转具有良好的约束效果,充分验证了采用C型钢撑杆体系的新型光伏支架结构的适用性。

冷弯薄壁C型钢与泡沫混凝土的界面抗剪性能及规律研究

为研究泡沫混凝土密度和横向肋板个数对冷弯薄壁C型钢与泡沫混凝土之间界面抗剪性能的影响,制作了24个试件进行推出试验,其中泡沫混凝土的密度分别为800、1000、1200、1600kg/m^(3),并在型钢翼缘处设置横向肋板,横向肋板数量分别为0、1、2。观察试件破坏情况后得出结论,即在一定的范围内,界面抗剪强度随泡沫混凝土密度的增大而增大,超过一定范围后强度增长缓慢;界面抗剪强度随着横向肋板个数的增加而增加。根据试验得出的数据,统计归纳出特征抗剪强度计算公式,对比计算结果与试验结果,确认公式拟合程度良好,最后得出抗剪强度-滑移本构方程,为完善轻钢-泡沫混凝土组合结构的设计提供理论基础。

简支C形钢檩条内嵌式连续化加固技术研究

简支变连续加固方式是解决现有檩条加固方式用钢量大、施工效率低等问题的有效方法。采用有限元软件ABAQUS对不同跨度L的简支C形钢檩条内嵌式连续化加固,搭接长度系数α取值0.02~0.20,根据连续性指标β得出简支C形钢檩条合理的嵌套搭接长度,并对比分析简支C形钢檩条支座处采用螺栓连接和结构胶粘结两种连接方式的连接性能。结果表明:简支C形钢檩条内嵌式连续化加固的搭接长度宜≥10%L且当α取0.10时,内嵌式C形钢檩条的β能够达到90%且能够满足檩条加固要求;综合考虑简支C形钢檩条支座处两种连接方式的施工操作性和加固成本,简支C形钢檩条内嵌式连续化加固可优先选择螺栓连接。

碳纤维板加固H型钢梁抗剥离夹具研制及应用试验

外贴碳纤维板是钢梁抗弯加固的常用方法,但其端部易因界面应力集中导致剥离破坏,严重影响高性能材料的有效利用,特别是结构加固后的安全服役.为此开发出一种适用于H型钢梁的简易夹具——C形槽板夹,以加强碳纤维板的端部锚固.通过多根带夹碳纤维板加固梁的静力加载试验,验证了此夹具的可靠性,并考察了碳纤维板伸入剪跨段长度与剪跨段长度之比及锚固方式(纯粘、端锚和混锚)对加固效果的影响.研究发现端锚加固不同于纯粘,只要梁的控制截面仍在夹具之间,碳纤维板的极限应力、加固效果及利用效率均随其长度缩短而提高,当碳纤维板长度分别为600、750 mm时,前者极限应变和承载力比后者分别高27.3%和8.1%.由于钢梁表面处理质量较差,混锚加固梁均发生突然剥离,后期退化为端锚加固梁,因而相比端锚加固梁加固效果改善不大,需要提高表面处理质量再做类似研究.尽管如此,相比纯粘加固梁,混锚加固梁采用C形槽板夹后剥离破坏被延迟,抗弯性能大为改善.试验过程中还用压电阻抗法对界面剥离情况进行了检测,结果符合实际.

钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱静力性能的影响研究

钢骨混凝土柱的受力性能受诸多因素影响,钢骨截面延展性是其中的一个重要影响参数。本文首先定义了钢骨截面延展性系数D,以及截面模量影响因子α和约束混凝土影响因子β,用于定量描述钢骨截面延展程度;通过一组含钢率为15%的SRC柱单调压弯试验和有限元数值分析,考察了钢骨截面延展性对构件承载能力和延性性能的影响。研究表明:1高含钢率SRC柱的荷载-位移曲线变化稳定,试验现象发展平缓,承载力高,延性好;2SRC柱的承载力随截面模量因子和约束混凝土因子的增大而线性增加,承载力与截面延展性系数D有良好的线性变化关系;3试件加载后期的剩余承载力随钢骨截面延展性的提高而提高;4结合试验和数值分析结果,推导了高含钢率SRC柱的钢骨翼缘与腹板厚度比限值,并提出了若干设计建议。

轴心受力H型钢PEC组合柱承载能力分析

近年来国内对型钢混凝土组合结构的研究应用已经非常广泛,但就型钢混凝土部分外包组合柱的研究仍较少。为了研究H型钢混凝土组合截面部分外包组合柱(PEC组合柱)的极限承载力、稳定性及刚度,利用有限元ANSYS软件,对3组共18根构件(12根PEC组合柱,6根H型钢柱)进行单向轴心受压模拟试验,观察了试件加载后的变形情况及截面应力云图,提取数据绘制出型钢对混凝土的约束曲线。根据模拟结果分析了试件的强度承载力、稳定性承载力及刚度等力学性能。为了验证模拟的可靠性,选取1 m不同截面的两根PEC组合柱进行轴向加载试验。结果表明:PEC组合柱具有较好的变形能力;PEC组合柱的强度承载能力、稳定性及刚度比单独型钢柱均有提高;混凝土对防止型钢柱的局部屈曲起良好作用;型钢对混凝土的约束能力随型钢的高宽比的减小而增加;试验结果与模拟结果吻合较好,证实了模拟的可靠性。研究为后续的试验研究提供了合理的理论依据和参考。

钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱滞回性能的影响研究

在"钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱静力性能的影响研究"的基础之上,该文通过一组含钢率为15%的SRC压弯构件反复加载试验,结合理论分析和有限元数值计算,研究了钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱骨架曲线、滞回曲线、耗能能力和延性等抗震性能指标的影响,并分析了钢骨、钢筋和混凝土相互作用的机理。研究表明:1构件承载能力和耗能能力随钢骨截面延展性系数D提高而线性增加;2承载能力、耗能能力、延性和卸载刚度均随钢骨截面模量因子α的增大而显著增大;承载能力随约束混凝土因子β线性增加,但β对滞回曲线和变形能力的影响很小;3在加载后期,钢骨翼缘的局部屈曲和混凝土压溃退出工作是导致承载力下降的主要原因;构件的后期承载力、延性和耗能主要依赖于钢骨的贡献。

冷弯薄壁C型钢PEC柱的承载能力分析

为研究冷弯薄壁带肋C型钢部分外包组合柱(PEC柱)的轴心受力性能,采用非线性有限元分析软件ABAQUS对2组14根带纵向折角肋的冷弯薄壁C型钢PEC柱进行模拟分析,通过模拟得到冷弯薄壁带肋C型钢PEC柱的破坏模式、承载能力、荷载-位移曲线和应力分布.结果表明:混凝土使冷弯薄壁C型钢的屈曲破坏得到很大程度的缓解;冷弯薄壁C型钢对混凝土的约束使混凝土强度得到充分发挥;冷弯薄壁C型钢的强度、刚度和稳定性明显提高.

C形钢分离式隔震装置的力学性能

随着越来越多大跨度桥梁的出现,桥梁结构上部荷载巨大,使得传统橡胶隔震支座的体积越来越大。而钢阻尼器滞回耗能能力强,造价低廉,方便加工和安装,是理想的桥梁减震构件。针对这一现状,在高承载力支座的基础上,研究了一种新型隔震装置,即C形钢分离式隔震装置。这种新型隔震装置具有竖向承载力高、滞回耗能能力强、可以应对任意方向地震作用等特点。本文将隔震装置分为高承载力支座与C形钢阻尼器支座两个部分,分别研究首次卸载及反向加载时支座的力–位移关系曲线,叠加这两部分从而得到隔震装置的恢复力模型。为了研究装置的阻尼性能,对装置进行试验研究,并使用ABAQUS对隔震装置进行数值模拟,结果表明装置理论计算值与有限元分析仿真值吻合良好。

基于C#.NET的贴边钢岔管设计的CAD系统开发与应用

针对水电站贴边钢岔管设计繁琐、工作量大等缺点,开发出了其计算机辅助设计系统。该系统实现了网格智能划分,并能人性化多项指标自由加密网格,生成ANSYS命令流与有限元软件对接;能够在完全独立于CAD系统之外设计,生成DXF文件与CAD软件对接;采用了三种功能模块分离的设计构架,同时采用了子父窗体设计,支持多模型任务同时运算等。最后运用该软件对招徕河水电站工程实例进行了分析,结果表明本系统具有设计速度快,精度高,实用性强等优点,能大大减小贴边岔管手工计算的工作量。

半刚性冷弯薄壁C形钢框架抗震性能

针对采用半刚性节点连接的双肢冷弯薄壁C形钢框架,采用拟静力试验与有限元模拟相结合的方法,对9榀双层单跨框架进行抗震性能分析。分析了节点螺栓直径、节点板厚度、螺栓间距及节点板加腋大小等参数对框架抗震性能的影响。结果表明:增大螺栓直径、增加节点板厚度和节点板加腋均能提高框架的承载力,改善框架的抗震性能。当螺栓间距小于80mm时,框架的承载力及抗震性能随间距的增大而增大;当螺栓间距大于80mm时,承载力及抗震性能受其影响较小。使用8.8级M16高强度螺栓,框架节点板产生了较大的滑移,建议在框架设计时应对节点螺栓的抗剪承载力进行验算。

C型钢热挤压成型技术研究

AP1000压水堆核电机组是当今世界上最先进的第三代核电技术,C型钢为其冷却水塔结构支架。通过工模具、变形、加热、玻璃润滑等方面的工艺创新,采用卧式挤压机成功将材质为TP304L、直径为准277mm的锻坯挤压成型为C型钢。经检测,C型钢产品尺寸和力学性能均达到了设计要求,并应用于我国AP1000核电站。

C型金属阻尼器的试验研究

提出了一种新型的C型金属阻尼辐及其与滑动摩擦相组合的新型支座,其金属阻尼辐采用普通Q345B材料制作,价格低廉。对C型金属阻尼辐和C型阻尼辐与滑动摩擦组合支座分别进行了水平25%设计位移、50%设计位移、100%设计位移下6圈的反复加载试验,并对其进行了120%设计位移下单圈超载位移试验,另对阻尼辐进行了11圈水平疲劳试验。试验结果分析表明,C型阻尼辐及其与滑动摩擦相组合的支座具有较高的阻尼性能,阻尼特性稳定,并具有良好的弹塑性变形能力。通过对其100%设计位移的滞回特性曲线分析,前者的力学模型可以采用双线性模型,后者可以采用多线性模型,但后者在设计及制作上有待进一步改进。

12Cr2Ni4钢预备热处理方法对畸变量的影响

本文就12Cr2Ni4钢预备热处理方法对渗碳淬火畸变量的影响进行了试验研究,采用国际上通用的C形畸变试样和按比例缩小的模拟齿轮,对两种不同预备热处理工艺的畸变试样和模拟齿轮进行渗碳淬火的对比试验。测试渗碳淬火的工艺有930℃渗碳及渗后780℃一次淬火和渗碳后820℃二次淬火,试验参数的变化还有不同尺寸的渗碳炉,放置于渗碳炉中不同的高度等。结论是:调质预备的畸变量小于正火回火的畸变量。对于易于变形的工件、对变形要求严格的工件,以及比较重要的工件,预备热处理应优先选用调质工艺。

冷弯薄壁C形钢的残余应力模拟

残余应力的存在会影响冷弯薄壁C形钢构件的整体稳定性。通过对冷弯残余应力的实测结果和分布规律进行分析,建立了接近实际的冷弯C形钢残余应力计算模型,创建能够描述残余应力分布和大小的初应力文件,通过ANSYS将该文件读入有限元构件计算出冷弯残余应力。计算结果与实测结果吻合良好,证明初始应力文件法模拟冷弯C形钢的残余应力是可行的。

冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算

畸变屈曲是冷弯薄壁型钢构件的主要破坏模式之一,按翼缘模型计算其弹性畸变屈曲应力时需要确定腹板对翼缘的转动约束刚度.现有转动约束刚度计算公式较复杂,求解过程需要进行一次迭代.为了简化计算过程,提出了冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算方法.该方法在Lau和Hancock公式的基础上,结合我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)中关于腹板和翼缘局部屈曲系数的规定而导出的,并根据Lau和Hancock公式计算结果对其进行了修正.与有限条分析值对比表明:该方法可以准确、方便地计算转动约束刚度,能够应用于冷弯薄壁型钢C形截面柱的设计计算.