钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪性能试验研究

为研究高强螺栓作为钢-预制UHPC组合梁剪力键的抗剪性能,共设计15个推出试件,探究螺栓间距和螺栓数量对试件的破坏模式、荷载-滑移曲线、极限承载力、延性和初始抗剪刚度的影响。试验结果表明,推出试件的主要破坏模式为螺栓剪力键剪断,同时在螺栓剪切面下端有局部UHPC受压剥落,UHPC预制板只在剪力槽四周出现细微裂缝。减小螺栓间距会导致试件的抗剪性能降低;而增加螺栓数量可以有效地提高试件的抗剪性能,但也会导致单栓初始抗剪刚度下降。分析国内外现行钢-混凝土组合梁中剪力键的抗剪承载力计算公式,并以此提出一条更适用于钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪承载力计算公式。对比提出公式的计算值与试验值,两者的平均比值、标准差和变异系数分别为1.02、0.02和0.02。

上拔荷载作用下装配式输电线路岩石群锚基础受力特性研究

为解决传统岩石群锚基础材料耗量大、运输不便的问题,提出一种新型装配式输电线路岩石群锚基础。采用有限元方法建立新型群锚基础的三维精细化数值模型,研究上拔荷载作用下群锚基础受力特性,分析锚杆间距、长度及直径等参数对新型群锚基础锚杆内力的影响规律。结果表明:锚杆内力在钢骨架连接处最大,随深度增加逐渐减小;锚杆距群锚基础形心越远,其内力越大;锚筋长度相同时,随着锚杆间距的增大,锚杆内力呈逐渐变小的趋势,而锚筋长度及直径对内力的变化影响较小。将数值计算结果与规范计算结果进行对比发现:处于与水平荷载方向相反且与群锚中心相距最远的两根锚杆的规范计算结果与数值计算结果吻合度高,其余锚杆两种计算结果的吻合度相对较低。

Stability control of gate groups in deep wells

In order to study stability control methods for a deep gate group under complex stresses,we conducted field investigations and analyses of reasons for damage in the Xuzhou mining district.Three reasons are proposed:deep high stress,improper roadway layout and support technology.The stability control countermeasures of the gate group consist of an intensive design technology and responding bolt-mesh-anchor truss support technology.Our research method has been applied at the -1000 m level gate group in Qishan Coal Mine.Suitable countermeasures have been tested by field monitoring.

打磨机器人的打磨头螺栓组系统可靠性分析

在使用螺栓组连接的整体结构中,螺栓组的可靠性直接影响整体结构的可靠性.传统的螺栓组可靠性分析方法认为螺栓参数是确定的,而在实际工况中螺栓参数具有一定的随机不确定性,从而产生较大误差.为准确评估螺栓组的可靠性,以某打磨机器人的打磨头螺栓组为例,建立打磨头有限元分析模型并进行静力学分析,通过螺栓连接实验验证螺栓连接有限元模型的准确性;将螺栓组视为系统,考虑螺栓参数随机性的影响,以螺栓最大应力值是否超过屈服极限为判别条件建立极限状态函数,结合Kriging模型拟合方法进行可靠性分析,探究系统可靠度随螺栓预紧力的变化规律.结果表明,螺栓组系统可靠度受到随机因素的影响,由多个螺栓共同决定,并随螺栓预紧力增大而减小.

钢箱梁桥腹板螺栓群偏心剪切力学仿真分析

研究目的:长期以来,钢箱梁连接处螺栓群是钢桥连接处结构受力变形的研究热点,螺栓群的破坏模式与力学分析是研究难点。本文依托国道G102线秦皇岛市区段钢箱梁桥,对腹板连接处的高强度螺栓群进行在偏心剪切力作用下的受力分析,以提高钢桥螺栓群节点的安全性。研究结论:(1)在偏心剪力作用下改变偏心距时,腹板处连接的螺栓群中每排螺栓所受应力的分布具有相似性,但对于螺栓群变形有较大影响,偏心距越大,受影响的螺栓变形量越大,且每增加1 mm偏心距,受影响的螺栓变形增加7.32%;(2)在无支撑条件下的梁段连接处的高强度螺栓群最不利受力位置为偏心剪力同侧;(3)在确保结构安全的条件下,可以适当减少连接板中部的螺栓排数;(4)通过研究得出了钢箱梁腹板螺栓群在各工况下的受偏心剪切力状态,研究成果可为钢箱梁桥腹板螺栓群设计、施工与监测提供理论支撑与应用价值。

自由锚杆纵向超声导波特性理论计算与试验研究

基于超声导波技术的锚杆无损检测对保障工程安全具有重要意义。利用解析勒让德多项式方法研究自由锚杆纵向超声导波传播和衰减特性,该方法克服了传统勒让德多项式方法因含有大量数值积分计算致使求解时间长的问题,计算效率得到极大提高。计算钢杆的纵向导波群速度和衰减,与已有文献结果比较,证明此方法的正确性;与传统多项式方法对比,揭示此方法的高效性。通过试验研究自由锚杆导波传播特性,测得导波群速度值,与理论结果进行比较。结果表明:自由锚杆L(0,3)-L(0,10)模态下的衰减最小值和群速度最大值均随模态阶数增大而增大,且衰减最小值与群速度最大值在同一频率处。导波衰减值与回波振幅之间存在对应关系,衰减值越小,端面回波幅值越大。

数显扭矩扳手用于螺栓群松动检测的试验研究

随着装配式钢结构的大力推广应用,钢结构节点采用螺栓群连接的方式越来越普遍,无论是新建建筑检验验收还是既有建筑检测评估,对螺栓群松动的检测需求越来越大。数显扭矩扳手用于螺栓群松动检测时具有操作方便、可实时显示扭矩值,并具备报警功能、可实现检测与整治一体化、可自动保存数据等优点。本研究制定了数显扭矩扳手用于螺栓群松动检测的工作流程,并通过室内试验验证了该方法的可靠性和实用性,后续可在实际工程中进行推广应用。

端部锚固锚杆预应力场分布特征研究

为探明端部锚固预应力锚杆在隧道围岩中所形成的压缩带应力分布特征,先结合室内试验和数值模拟手段分析单根预应力锚杆作用下的围岩响应;然后,采用ABAQUS软件研究不同预应力大小、长度及间距的锚杆群在马蹄形隧道围岩中形成的径向应力的分布规律,并对压缩带内径向应力分布规律进行进一步分析探讨。研究结果表明:1)端锚型锚杆预应力所形成的压缩带主要集中在未锚固段围岩中,而锚固段围岩中由于锚杆剪力作用会形成拉应力集中区;2)随着锚固长度的增加,压应力区明显减小,全长锚固时,仅在垫板端附近极小范围内形成压应力区,无法较好地发挥预应力的扩散效果;3)群锚预应力形成的连续压缩带厚度随间距减小明显增大,但随长度增大变化不明显;4)短锚杆更易在杆长范围围岩内形成连续压缩带,而长锚杆无法在整个杆长范围围岩内形成压缩带,其应力扩散效果有限。

环槽铆钉连接副抗腐蚀性能及夹紧力群铆试验研究

环槽铆钉连接副具有抗腐蚀性能好、夹紧力稳定性高等优点,为给环槽铆钉连接副在桥梁工程中的应用提供参考,以采用环槽铆钉的钢桁梁桥——廊坊市光明道立交桥为背景,对环槽铆钉连接副抗腐蚀性能及群铆效应对夹紧力的影响进行研究。分析环槽铆钉连接副工作原理和抗腐蚀机理,通过中性盐雾试验研究不同腐蚀时间下环槽铆钉连接副的抗腐蚀性能,并与传统高强度螺栓进行对比,采用群铆顺序试验研究环槽铆钉连接副在桥梁节点全数量铆接中群铆效应对夹紧力的影响。结果表明:在中性盐雾试验中环槽铆钉连接副的铆钉与套环配合区域几乎无锈蚀,环槽铆钉连接副较高强度螺栓连接副表现出更优异的抗腐蚀性能;群铆顺序试验中环槽铆钉连接副夹紧力衰减约1.48%,具有优异的夹紧力稳定性,满足钢结构桥梁节点对紧固件的要求;环槽铆钉可采用从节点中心向另一端逐步铆接的顺序。

基于ABAQUS群锚锚栓锚固效果影响模拟分析

旧桥体外预应力加固是一种重要的桥梁加固方式,随着体外预应力在加固方面的广泛应用,为了能够较为准确地确保其加固效果,其锚固端锚固系统锚栓受力分析显得尤为重要。通过ABAQUS/Explict建立3D锚栓锚固系统模型,并通过对不同有效锚固深度及锚栓间距下锚栓应力结果进行分析,从而可得出较为合理的有效锚固深度及锚栓间距,研究方法与结果可对工程实践提供一定的指导与借鉴。

特厚煤层综放工作面大断面切眼支护技术

为了解决塔山煤矿综放工作面跨度10 m切眼的支护难题,采用理论分析、数值计算方法确定了大跨度切眼的支护形式为高强度锚杆、组合锚索、W钢带、金属网、混凝土联合支护,以形成群锚封闭效应,维护切眼巷道围岩的稳定性和安全性。试验中锚索锚固力达140~160 kN,锚固区内顶板最大离层值7 mm,顶底板移近量最大值38 mm,试验结果表明,设计提出的锚杆-组合锚索-混凝土支护提高了支护结构的整体承载力,有效控制了切眼巷道围岩的变形,保证了大断面切眼的安全使用。

基于ADAMS的某大型液压挖掘机建模与仿真分析

以某大型液压挖掘机作为研究对象,其设计中采用多排螺栓组将底架和履带梁固定,利用Pro/E软件建立各部件三维模型,转换格式并导入ADAMS软件中,添加约束完成液压挖掘机虚拟样机模型的建立。基于ADAMS软件的液压挖掘机动力学仿真分析能够真实地模拟该挖掘机各联接处在工作中的受力情况,选取6种典型工况进行仿真分析,得出工作中行走架联接螺栓组受载最大的螺栓组位置及其受力曲线,为该液压挖掘机行走架联接螺栓组的强度校核及疲劳寿命计算提供依据,同时也为行走架联接螺栓组的优化及可靠性设计提供参考。

螺栓缺失对摩擦型高强螺栓传力性能的影响

针对钢桁梁桥摩擦型高强螺栓接头出现的螺栓缺失问题,采用ANSYS软件对其进行了有限元分析,通过试验结果与数值计算结果的对比对有限元模型进行了校正,针对不同的螺栓缺失工况,对螺栓缺失对各排螺栓传力比、拼接板应力和芯板应力的影响进行了分析。结果表明:螺栓缺失对高强螺栓接头传力比和拼接板应力造成的影响分别局限在2倍和1倍螺栓间距范围之内,但会造成剩余螺栓传力比增加,当第1排螺栓全部缺失后,第2排螺栓的传力比可增大3.5倍以上;在螺栓缺失处,拼接板应力明显减小,最多可减小50%,但未缺失处应力没有明显改变;随着螺栓缺失数量增加,传力性能下降,芯板应力沿轴向和横向均有所增加,但变化不大,在4%以内。

水下螺栓组连接引入装置动力学仿真及试验研究

为解决水下石油管道法兰连接机具20个螺栓同时引入螺母的难题,根据水下管道法兰连接机具作业需求,设计了螺栓引入装置,通过设置弹簧、尼龙导向套和橡胶支撑环,保证螺栓可靠地引入螺母。针对水下作业环境,建立了螺栓引入螺母碰撞过程的数学模型。运用ADAMS动力学仿真软件,建立螺栓引入装置系统多体动力学模型,并对其作业过程进行动力学仿真,得到了螺栓引入螺母过程的速度、位移曲线,为机具的实际作业运动控制提供依据。碰撞过程的仿真结果表明,单组螺栓与螺母的碰撞力为173.9N,弹簧最大压缩量为5.1mm,满足系统设计要求。在螺栓引入装置试验样机上进行螺栓引入试验,结果表明螺栓能成功引入螺母,验证了螺栓引入装置结构设计的合理性。

预紧力和螺栓位置对螺栓群连接构件的影响

为研究螺栓群连接构件的力学性能,以某高速列车中较具代表性的螺栓群连接构件为研究对象,利用非线性有限元接触算法和等效外载法施加预紧力,分别对不同螺栓预紧力和不同螺栓布置位置情形下的连接构件进行仿真.通过对孔周应力的比较,得出最佳螺栓布置位置和螺栓预紧力.

基于MATLAB的螺栓组联接的可靠性优化设计

有密封性要求的螺栓组联接设计在工程中占有非常重要的地位,为了能找到一种简便实用的设计方法,本文研究了基于MATLAB平台的螺栓组联接可靠性优化设计的新方法。建立了螺栓组联接的设计模型,描述了利用MATLAB优化工具箱解决螺栓组联接设计问题的具体方法。通过实例计算,结果表明该方法简单有效、编程量小,非常适合工程技术人员使用。

港珠澳大桥桥塔与吊具连接高强螺栓群受力分析

为了解港珠澳大桥江海直达船航道桥风帆型桥塔吊装过程中桥塔与吊具连接高强螺栓群的受力状况,提出较为合理的桥塔吊装连接方案,以该桥桥塔Z10号节段吊装连接为例进行分析。采用ANSYS建立桥塔Z10号节段及吊具有限元模型,取0°、45°和90°3种典型吊装模态对高强螺栓群进行受力分析。结果表明:在水平至垂向吊装过程中,吊臂与桥塔采用高强螺栓群连接,满足不了吊装要求。为此,采取用高强度钢拉杆组件替换部分受力过大的高强螺栓等措施加强吊具与桥塔连接的可靠性。采取加强措施后高强度钢拉杆最大拉应力为947MPa、径向剪应力为586MPa;高强螺栓群最大拉应力为829 MPa、径向剪应力为395 MPa,均满足吊装要求,该方案已得到成功应用。

受剪状态下化学锚栓群锚系统承载力

为了研究化学植筋式后锚固群锚系统抗剪承载力的影响因素,通过4组化学锚栓群锚系统受剪破坏性试验,研究在不同边距、不同间距下系统抗剪承载力情况.通过观察试件的破坏形式、测试破坏荷载以及有限元分析,结果表明:边距大小影响化学锚栓群锚系统破坏形式和锚栓位移,边距小会发生脆性破坏而边距大则发生延性破坏;植筋间距大小会影响群锚系统锚栓之间相互作用.间距小时,同一排锚栓产生的应力相互影响,裂缝会向锚栓深度方向上扩展,间距大时同一排锚栓的产生应力相互独立,开裂后混凝土形成两个独立楔形体.通过对比规范计算结果、有限元分析结果和试验结果,验证了现行规范关于抗剪承载力设计的可靠性.

运用ANSYS的复杂受力螺栓组联接失效分析

针对某自动扶梯驱动基座的T型螺栓组联接断裂失效问题,运用ANSYS workbench有限元分析软件建立其有限元模型。采用以螺栓中心点等效应力作为判定每条螺栓承担载荷的方法,结合事故过程和现场情况,对两种不同工况下的螺栓组联接进行静力学分析。结果表明,失效原因主要是螺栓防松脱措施不当,部分螺栓松脱后导致其他螺栓承担载荷严重不均,承担载荷较大的螺栓杆或螺栓头局部区域等效应力超出材料的屈服极限而断裂失效。断裂螺栓及断裂位置均与事故现场情况符合,验证了有限元分析的正确性,也以量化的方式论证了事故原因。

20～1000kHz超声导波用于锚杆锚固质量检测的探索

为使超声波无损检测技术应用于锚杆锚固质量的检测，采用理论分析和实验室测试的方法对超声导波在锚杆中的传播规律进行了研究。在20—1000kHz导波频率范围内，对不同锚固质量的锚固锚杆进行了扫频，并根据实验结果得出了群速度随频率变化曲线。研究结果表明：频率较低时，同一频率导波在不同锚固质量的锚杆传播的群速度不一样，可用于锚杆锚固质量的检测；频率较高时，它们的群速度几乎一致，可用来检测锚固锚杆的长度，但存在一些可用于锚杆锚固质量检测的导波。