冷弯薄壁型钢-结构防火一体板自攻螺钉连接性能试验研究

开展冷弯薄壁型钢-结构防火一体板自攻螺钉连接抗剪性能试验研究,完成35个典型试件单调拉伸及低周往复加载试验,分析结构防火一体板厚度、螺钉直径、螺钉端距及加载角度等因素对其抗剪性能的影响。结果表明:不同加载角度及螺钉端距的试件呈现不同的破坏模式,主要包括板材端部撕裂破坏、板材孔壁承压破坏、板材被拉断破坏等,且破坏时试件的自攻螺钉存在不同程度的倾斜。对于试验端分别采用直径为4.8、5.5 mm螺钉的试件,试件的峰值荷载及延性系数与螺钉直径无明显相关性,弹性刚度随着螺钉直径增大而显著提升;随着螺钉端距由15 mm增大至25 mm,试件的弹性刚度无明显变化,而峰值荷载和延性系数提高了约35%;随着板厚由12 mm增大到20 mm,试件的峰值荷载提高了约40%,弹性刚度提高了约90%,延性系数降低了约30%;与加载角度为0°的试件的特征参数相比,加载角度为45°时,试件弹性刚度提高了约100%,峰值荷载及延性系数无明显差别;加载角度为90°时,试件弹性刚度及峰值荷载无明显差别,延性系数降低了约40%。

蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点抗震性能研究

目的 提出一种蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点,探究节点抗震性能及不同因素对其影响规律,为相关设计提供借鉴。方法 理论分析蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点传力机制,建立并验证蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点ABAQUS模型,研究端板厚度、开孔率对节点初始转动刚度、承载能力、耗能能力、延性、刚度退化及破坏形式影响规律。结果 蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩最终由柱腹板与正向端板抗弯、柱翼缘与侧向端板抗剪承担;剪力最终由高强摩擦型螺栓连接面间摩擦力承担;端板厚度及开孔率越大,节点耗能进入蜂窝梁耗能阶段越早,连接刚度足够时节点抗震性能主要取决于蜂窝梁。结论 提出了蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩路径传递分配系数计算方法,建议节点端板厚度应大于1倍柱翼缘厚度,开孔率取值为60%~65%。

模块式加筋挡土墙的筋板连接试验研究与强度分析

筋材与面板的连接强度是影响模块式加筋挡土墙稳定性的重要因素之一。为了探究模块式加筋挡土墙的合理连接方式,设计并制作了平面式、锯齿式和自嵌式3种筋板连接方式。通过拉拔试验测试了3种连接方式的连接强度发展规律和失效模式,再以此基础建立了摩擦型筋板连接的强度计算方法并进行实例分析。结果表明:3种筋板连接方式的连接强度具有基本相同的发展规律,都属摩擦型连接;相同法向应力和表观接触长度下,平面式筋板连接的强度最低;自嵌式连接在线性段的强度高于锯齿式连接,而后者的强度极限高于前者;界面法向应力和筋材锚固长度对连接强度具有重要影响,并存在临界效应:当法向应力小于法向应力临界值且锚固长度小于临界长度时,界面强度与法向应力呈线性关系,筋板连接以筋材拔出而失效;当法向应力大于临界值或锚固长度大于临界长度时,强度包络线为一条水平线,筋板连接以筋材机械损伤后断裂而失效;平面式筋板连接的强度包络线线性段过坐标原点,而锯齿式和自嵌式筋板连接存在一种界面黏聚力;基于试验结果建立了摩擦型筋板连接的强度表达式和模块式加筋挡土墙筋板连接的稳定性分析方法,并进行了实例分析。

不锈钢端板攻丝高强度螺栓连接抗拉承载力分析

下文对新型不锈钢端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接抗拉受力性能进行试验对比,并对不锈钢端板攻丝连接进行有限元分析,研究其破坏形态、受力机理和极限承载能力。分析结果表明:随着攻丝端板板厚的增加,连接件破坏形态由攻丝端板破坏转向螺栓第一排螺纹处拉断破坏,揭示了新型不锈钢端板攻丝连接形式的破坏机理,且攻丝连接件极限承载力达到了传统连接理论值,表明连接件的可靠。

叠合板式综合管廊侧墙连接节点面外抗震性能试验研究

叠合板式综合管廊属于半装配式结构,其接缝数量少,抗渗性能优越,应用前景广泛。为了研究采用灌浆套筒连接和浆锚搭接连接两种连接方式的叠合板式综合管廊侧墙在面外荷载作用下的抗震性能,该文开展了采用两类连接方式的足尺侧墙模型的面外低周反复试验,并与管廊现浇侧墙构件作对比。通过分析试件破坏模式、裂缝分布以及受力性能指标,初步揭示了不同连接方式对叠合板式侧墙面外抗震性能的影响。研究表明:叠合板式试件与现浇试件抗震性能基本一致,滞回曲线均较饱满,极限承载力与刚度退化规律基本一致,满足装配式结构等同现浇的抗震设计要求;两类叠合板式管廊侧墙试件延性系数分别为7.05和8.50,均具有良好的面外延性,满足我国抗震设计规范中变形能力要求;采用浆锚搭接连接的叠合板式试件与采用灌浆套筒连接的叠合板式试件相比,滞回曲线更加饱满,变形能力好,但峰值抗侧承载力低,相同侧向位移下损伤破坏严重;两种连接方式的均可有效传递钢筋应力直至构件破坏。

端板攻丝高强度螺栓连接受力性能试验研究

对10.9S级M16、M20高强度螺栓和Q345B端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接受力性能进行试验对比,研究了其在单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,极限承载能力和变形与传统连接方式基本一致;单向受剪时,即使是厚径比为0.8的M20螺栓,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形破坏且攻丝连接件形式早期滑移量明显较小;拉-剪复合受力时,随着拉剪比从0.58增大到1.73,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。因此,为确保端板攻丝牙体无明显破坏,应考虑螺栓与板厚的合理设计,建议M20螺栓在单向受拉和拉-剪复合受力时厚径比不小于0.9d,3种受力状态下高强度螺栓端板攻丝连接方式的承载力与传统连接方式基本一致。试验结果分析可为工程设计提供参考依据。

大跨度齿板连接木桁架搁栅楼盖竖向振动性能试验研究

为研究齿板连接木桁架搁栅楼盖的人致振动响应,对12m跨度齿板连接木桁架搁栅楼盖振动性能进行了足尺试验研究,分析了横撑和隔墙对木楼盖振动特性、楼盖刚度的影响,分析了单人步行荷载和自由落体冲击荷载作用下木楼盖的振动响应。结果表明:木楼盖前三阶振型符合预期,单跨木楼盖的基本自振频率在8Hz以下,低于连跨形式木楼盖的基本自振频率;安装横撑和设置隔墙都可以增加木楼盖的前三阶频率;在不同位置安装横撑均可提高木楼盖的刚度,减小木楼盖的静态挠度,均匀安装4排横撑可将楼盖中心静态挠度降低47.5%;不同方向步行荷载激励下木楼盖的振动响应略有不同,纵向行走而致的振动响应较大,横向较小,安装隔墙后木楼盖中心的振动响应能降低40%左右;木楼盖的纵向振动传递大于横向和斜向两个方向,安装隔墙有助于木楼盖振动的传递。

车辆荷载作用下微开裂LEM-SHCC路桥连接板受力性能研究

为掌握微开裂LEM-SHCC路桥连接板在车辆荷载作用下的受力性能,首先进行混合两种PVA纤维长度(8mm和12mm)LEM-SHCC材料的基本材性(弹性模量、抗压强度及抗拉性能)试验,分析PVA纤维长度对LEM-SHCC材料性能的影响,其次制备混合两种PVA纤维长度的LEMSHCC路桥连接板,研究其在系统温度荷载作用下的吸纳变形能力、裂缝分布规律以及受力特点,随后在微开裂的LEM-SHCC路桥连接板最不利位置模拟车辆荷载作用,研究车辆荷载作用下微开裂LEM-SHCC路桥连接板变形特性,最后进行LEM-SHCC路桥连接板的敏感参数(包括PVA纤维长度、板厚、基层顶面当量回弹模量等)有限元对比分析。研究结果表明:采用混合两种PVA纤维长度LEM-SHCC材料较使用单一纤维LEM-SHCC材料的抗压强度和弹性模量分别提高32%和36%,抗拉初裂应力和极限抗拉强度分别提高51%和8.8%;低周反复拉/压混合两种PVA纤维长度的LEM-SHCC路桥连接板,板面裂缝靠近张拉端多而密,靠近锚固端少而间距大,卸载后表面裂缝可自行闭合,且LEM-SHCC板张拉端和锚固端的内力随着张拉次数的增加而减小;微开裂LEM-SHCC路桥连接板随着车辆荷载增加竖向变形增大,回弹弯沉为0.235mm,小于计算弯沉0.345mm,满足路桥连接板的强度要求;当LEM-SHCC材料的PVA纤维长度为10mm,LEM-SHCC板的设计厚度为150mm,基层顶面当量回弹模量为800MPa时,LEM-SHCC板的最大伸长量、最大应力、拉伸损伤等各项性能最优,该研究成果为LEM-SHCC路桥连接板的设计提供参考。

贴敷约束阻尼层的螺栓连接板半解析动力学建模及减振分析

在太空环境中太阳翼帆板的振动难以抑制,因此太阳翼帆板的减振研究至关重要。利用双搭接螺栓连接板结构模拟太阳翼帆板的展开状态,研究了通过贴敷约束阻尼层对其进行振动抑制的方法。创建了贴敷“H型”约束阻尼层双搭接螺栓连接板结构的半解析动力学模型,包含:利用层间剪切变形原理,推导了约束阻尼层结构的应力应变关系,用复模量表征黏弹性层的阻尼特性;考虑螺栓的影响区域,提出用复面弹簧单元和修正质量模拟双搭接螺栓结合部的刚度、阻尼和质量特性;引入正交多项式作为位移容许函数,利用拉格朗日方程和Hamilton原理建立了局部贴敷“H型”约束阻尼层的螺栓连接薄板的动力学方程。进行了实例研究,通过组建的试验系统证明了所创建的复合结构半解析模型在求解固有特性及振动响应参数方面的合理性,同时试验及半解析模型计算结果均证明约束阻尼层对双搭接螺栓连接板具有减振效果。最后,基于所创建的半解析模型分析了贴敷面积及约束阻尼层厚度对双搭接螺栓连接板减振效果的影响。

采用拉缝板连接的现浇框架填充墙抗震性能试验研究

为研究拉缝板连接的现浇PVC管空心填充墙对结构抗震性能的影响。试验设计了6榀足尺单层单跨混凝土框架试件,其中:2榀空框架,2榀无拉缝板刚性连接的PVC管空心填充墙框架和2榀有拉缝板柔性连接的PVC管空心填充墙框架,通过对各试件进行低周反复荷载试验,研究了拉缝板连接的现浇填充墙框架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能比和刚度退化等抗震性能指标。同时对拉缝板进行抗压承载力试验和材料拉伸试验。结果表明:加入PVC空心填充墙能提升框架的初始刚度和承载力;有PVC结构拉缝板的试件组的抗震性能介于空框架与无PVC结构拉缝板的试件组之间,加入PVC结构拉缝板能一定程度提高框架的耗能能力,减缓整体框架刚度退化。

螺栓连接板式拼装混凝土综合管廊受力性能分析

螺栓连接板式拼装混凝土综合管廊由底板、侧壁和顶板组成,其中侧壁通过底板预留螺栓钢筋连接。为研究该预制拼装方案综合管廊的受力性能,对其下部边节点及现浇对比试件开展了足尺低周反复荷载试验研究。在试验基础上,基于ABAQUS有限元分析软件建立板式拼装混凝土综合管廊下部边节点有限元分析模型,进一步开展腋角高度、轴压比对该拼装方案的力学性能影响分析。试验结果表明,在低周反复荷载作用下,预制和现浇试件均为侧壁受弯破坏,具体表现为侧壁端部受弯破坏;预制试件承载力比现浇试件低7%。有限元分析结果表明,腋角明显提升节点承载力,相较于无腋试件,当腋角高度为150mm时,模型正反向承载力分别提升4.5%和13.6%;当腋角高度为250mm时,试件正反向承载力分别提升12%和27%;轴压比对节点承载力影响较小,随着轴压比增大,模型由侧壁端部受弯破坏转变为底座端部受弯破坏。

竹集成材齿板连接试验研究

为了研究采用国产齿板连接的竹集成材(laminated bamboo lumber,LBL)节点的力学性能,参照《木结构试验方法标准》(GB/T 50329-2012)的相关规定,对136个LBL齿板节点开展了齿板连接试验,确定了其齿板抗拉强度设计值、齿板抗剪强度设计值、板齿强度设计值和板齿抗滑移强度设计值。结果表明,齿板取向(θ)对LBL齿板节点的力学性能有显著影响,当齿板主轴由与荷载平行(θ=0°)转为与荷载垂直(θ=90°)时,齿板抗拉强度、板齿极限强度和抗滑移强度均得到提高。现有木结构设计规范提供的板齿强度计算公式明显高估了LBL齿板节点在齿板非正交于荷载方向(θ≠0°和90°)下的板齿极限强度与抗滑移强度。基于齿板取向,提出了LBL齿板节点的板齿强度计算公式,预测误差明显减小。与胶合竹(glued laminated bamboo,glubam)齿板节点的对比表明,布置横向竹条是改善LBL齿板节点连接性能的合理方法。

橡胶改性纤维增强水泥基复合材料桥面连接板受拉性能研究

为对比分析低弹性模量的橡胶改性ECC(Rubberized Engineered Cementitious Composite)制成的桥面连接板与普通ECC桥面连接板的受拉性能,本文设计了两个同尺寸的橡胶改性ECC和普通ECC桥面连接板。试验结果表明:橡胶的加入,在相同配筋的情形下,ECC桥面连接板受拉时多缝开裂的现象更加明显,而对其最大抗拉承载力的影响甚微。另外,通过有限元模拟分析比较了配置FRP筋和钢筋时不同变形受力特点,有限元模拟结果表明,FRP能有效降低ECC连接板最大主应力,增强其多缝开裂特性。

超深基坑内支撑立柱与底板结构连接做法的设计与应用

依托星河雅宝高科创新园四A地块项目,面对其东北角和东南角内支撑立柱穿过底板结构,后期施工可能造成底板抗浮受力薄弱和存在渗水隐患的问题,经过方案比选,决定在立柱周围焊接两层钢板并将其底板钢筋与环板进行焊接,确保底板一次成型,最终解决了底板抗浮受力薄弱和渗水隐患的难题。

木-混组合梁R-ECC连接板受弯性能有限元分析

为研究高延性橡胶粉水泥基复合材料(R-ECC)在木-混组合连续梁负弯矩区中的适用性,对木-混组合梁R-ECC连接板和混凝土(RC)连接板的受弯性能进行了有限元对比分析,设计了10组不同参数的R-ECC连接板,探究了连接板厚度、无粘结层区长度、配筋率及配筋方式等主要影响参数对木-混凝土组合连续梁负弯矩区R-ECC连接板受弯性能的影响,并与已有的试验结果进行对比分析。研究结果表明:同设计参数的R-ECC连接板的抗弯承载力有限元结果与试验结果较吻合,且优于RC连接板;连接板厚度和配筋率对木-混组合梁抗弯承载力影响较大,而无粘结区长度和配筋方式对其影响不大。

基于数值模拟的车钩连接板FSW残余应力及变形分析

为探究地铁车钩连接板搅拌摩擦焊(FSW)后残余应力和焊接变形,文中基于固有应变法对6005A-T6铝合金车钩连接板进行数值模拟,进行车钩连接板结构FSW试验,采用钻孔法和测量样板法分别对其进行残余应力和变形测试,将所得结果与模拟结果进行对比。结果表明:模拟结果与试验结果分布趋势一致,相比实测值,有限元分析残余应力结果最大误差在10%以内,变形最大误差在0.5 mm以内。焊接顺序对车钩连接板结构焊后残余应力、变形均有较大影响,2种常用焊序中A焊序(FSW点固-单外延伸板侧FSW-双外延伸板侧FSW)更优。

循环荷载作用下装配式ALC外挂墙板新型连接节点试验研究

为研究不同连接构造下装配式蒸压轻质加气混凝土(ALC)外挂墙板与主体结构在低周往复荷载下的抗震性能,开展了拟静力试验,设计了两种由螺栓连接的新型连接节点,并与外挂钩头螺栓节点进行了对比试验,分析了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、强度退化系数、割线刚度及等效黏滞阻尼系数等抗震指标的差异,并通过有限元软件建立了两种新型节点的数值模型。结果表明:两种新型节点通过滑移机制减缓了地震作用对主体结构的影响,在承载力和抗震性能方面均有明显提高,所建立的模型准确性较高,验证了设计节点的合理性。

炼厂管廊架螺栓连接板等不规则钢结构的长效防腐措施

某炼厂处于湿热海洋大气腐蚀环境影响中,厂区管廊架钢结构螺栓连接板部位出现较严重的腐蚀现象,常规油漆防腐效果不理想,实现不了长效保护。氧化聚合包覆防腐技术克服了油漆涂装防腐的局限性,防护年限长,贴合性高,致密性好,一次到位,综合维护成本低,安全保障性高,是针对像管廊架钢结构螺栓连接板等不规则部位的最佳长效防腐维护方案。

端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌动力性能研究

为研究端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌的动力性能,本文采用拆除构件法研究中柱失效下的端板连接蜂窝梁平面钢框架的抗连续性倒塌动力性能分析,并研究不同端板厚度、开孔率、首孔距离及孔形等参数对其抗连续性倒塌动力性能的影响。结果表明:中柱失效后,随失效柱的位移增加,蜂窝梁首孔处逐渐形成塑性铰,结构内传力路径重分布,使其重新维持稳定,并未发生连续倒塌。失效点极限竖向位移为419.1 mm,失效柱第三层极限水平位移为25.7 mm。端板厚度对其抗连续性倒塌性能影响较大,端板厚度为6 mm时,失效柱两侧蜂窝梁极限竖向转角达到7.34˚,结构发生连续性倒塌,建议端板厚度为10~14 mm之间。开孔率和首孔距离对连续倒塌性能影响较小,开孔率对其极限位移影响为正相关,推荐开孔率在50%~70%之间,首孔距离对其极限位移影响为正相关,推荐首孔距离在0.5~1.5 h之间。正六边形孔端板连接蜂窝梁平面钢框架相较圆孔形会更加稳定。基于位移法,提出适合端板连接蜂窝梁平面钢框架结构的动力放大系数为1.2。

钢框架梁柱外伸式端板连接的非线性有限元模拟

钢框架梁柱外伸式端板连接作为一种典型的半刚性连接方式,其受力性能较为复杂。为全面了解该连接方式下的受力特性,采用ANSYS Workbench软件建立有限元分析模型,在考虑材料非线性、几何非线性、状态(接触)非线性的情况下,分析连接节点在高强度螺栓预紧力及竖向位移荷载作用下的受力性能。研究结果表明:1)在预紧力作用下,螺栓与端板的接触压力集中分布在螺栓孔的周边,分布面积约为螺栓杆截面面积的10倍;2)设置柱腹板加劲肋及端板加劲肋是外伸式端板连接节点必不可少的构造措施;3)受拉区高强度螺栓受到较大的拉力和剪力,受压区螺栓在弹塑性阶段也会承受较大的剪力。本文成果可为钢框架梁柱外伸式端板连接的分析与设计提供一定的借鉴与参考。