内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能,基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件,通过拟静力试验研究节点的破坏机理,并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响,对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明:所有试件均在梁端形成塑性铰破坏;该破坏模式下,节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性;内置芯柱时,试件承载力提高但延性降低;随着FRP管厚度增加,节点初始刚度和耗能能力均得到提升;相比原试件,更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明:节点域组合柱以受弯变形为主,两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。

高强钢在工程结构中的应用进展

当前,高强钢已经在工程中得到应用,并取得良好效果.然而,由于相关的研究还不够深入,在一定程度上制约了其应用和发展.本文首先介绍了高强钢在国内外工程结构中的应用状况;然后总结了高强钢结构关键问题的研究成果,着重介绍了高强钢螺栓连接节点力学性能的研究成果;最后指出了高强钢螺栓连接节点的研究需要着重考虑的几个问题.现有的研究表明,高强钢螺栓连接节点具有较好的受力性能及延性,而现有规范不完全适用于此类节点的设计,尤其对于节点转动能力的估计等偏于保守,不利于此类节点的应用,进而也不利于高强钢结构优势的发挥.

钢管混凝土柱-钢梁单边高强螺栓端板连接框架的拟静力试验研究

为获悉半刚性钢管混凝土框架结构在地震作用下的抗震性能和破坏机理,进行2榀两层单跨钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架试件的拟静力试验,包括1个圆形和1个方形钢管混凝土框架。研究柱截面类型和端板类型对框架破坏形式和抗震性能的影响。详细地观察了框架在低周反复荷载作用下的受力全过程和破坏特征,分析此类结构的滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、耗能能力等抗震性能指标,并结合现有规范评价结构的延性。试验结果表明,此类半刚性连接钢管混凝土框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,其延性系数μ=2.41-3.75,能量耗散系数E=0.823-0.955;在柱截面含钢率相同条件下,方钢管混凝土框架试件的极限承载力和耗能能量均高于圆钢管混凝土框架试件;梁柱节点采用单边高强螺栓端板连接具有典型的半刚性特征,连接可靠和耗能效果好。研究成果将为我国装配式组合结构设计理论与应用提供科学依据。

高强螺栓连接钢梁-混凝土柱组合节点的抗震性能

提出了一种螺栓端板连接的钢梁-钢筋混凝土柱新型组合节点,为了研究这种新型节点的抗震性能,对两组足尺试件进行了模拟地震加载试验。试验结果表明,两组试件均具有较高的承载力、良好的延性和耗能能力,它们的延性系数都超过4。由于试件JD02采用了比试件JD01更厚的端板、更大直径的高强螺栓,破坏形态由JD01的螺栓断裂变成JD02螺栓断裂同时还发生梁铰破坏。结果表明,JD02具有更高的承载力、更大的延性和更好的耗能能力。由试验结果可看出,这种新型节点具有优良的抗震性能;影响其抗震性能的主要因素是高强螺栓的预拉力和端板的厚度。

联肢钢-混凝土组合剪力墙端板螺栓式钢连梁抗震性能研究

我国高层建筑已经进入广泛应用钢-混凝土组合剪力墙的阶段。由钢-混凝土组合墙肢耦合而成的联肢组合墙中,由于钢构件预埋于墙肢边缘区域,给传统连梁的应用带来了困难。为了开发出适用于联肢钢-混组合剪力墙的连梁形式,将钢结构中常用的端板螺栓连接构造引入,利用其构造简单、易于施工且抗震性能良好的优点,连接钢连梁与组合剪力墙。以连梁长细比为主要参数,设计并制作5个采用端板螺栓连接的双肢组合剪力墙试件和1个传统直插式的小比例双肢钢筋混凝土剪力墙试件,进行低周往复拟静力加载试验,以考察端板螺栓连接钢连梁的受力特征、滞回性能、刚度与强度退化特征以及破坏模式。利用有限元分析方法对试验过程进行数值模拟并与试验结果对比。结果表明,端板螺栓连接钢连梁能够达到较高的延性水平和较大的耗能能力,刚度、强度退化不明显。试验加载过程的剪力-侧向位移骨架曲线与有限元分析结果吻合较好。

钢结构高强度螺栓端板连接研究现状(Ⅰ)

回顾与总结了钢结构高强度螺栓端板连接在常温及火灾下的性能与设计研究的现状与进展,包括连接分类、试验、简化方法承载力与初始抗弯刚度计算、设计方法、有限元分析、以及连接弯矩-转角曲线数学模型化等方面的研究。本文是第一部分。

方钢管混凝土框架抗震性能试验研究与非线性有限元分析

为研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的抗震性能,制作了3榀方钢管混凝土框架试件,通过低周反复荷载试验,研究了框架的抗震性能,分析了轴压比、梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响。在考虑几何、材料及接触非线性的基础上,采用有限元软件ABAQUS 6.10对试验框架进行了低周反复荷载作用下的精细化数值模拟。与试验结果的比较表明,数值分析结果与试验结果吻合较好,具有较好的精度,可用于方钢管混凝土框架的分析。基于数值分析结果,剖析了框架梁柱连接节点、柱脚等关键受力部位的应力发展过程,明确了框架的受力机理和破坏机制。

钢结构高强度螺栓端板连接研究现状(Ⅱ)

回顾与总结了钢结构高强度螺栓端板连接在常温及火灾下的性能与设计研究的现状与进展,包括连接分类、试验、简化方法承载力与初始抗弯刚度计算、设计方法、有限元分析、以及连接弯矩-转角曲线数学模型化等方面的研究。本文是第二部分。

梁柱外伸端板连接螺栓受力分析

目的研究钢结构梁与柱之间外伸式端板连接中摩擦型高强螺栓的受力特性.方法采用考虑接触和螺栓预拉的非线性有限单元法对不同构造的梁柱外伸端板连接进行分析.结果得到了连接中各螺栓所受拉力与外荷载之间的关系.受压区螺栓拉力变化不大,受拉区螺栓拉力随着弯矩增加而增大.结论在整个加载过程中梁受拉翼缘内、外侧螺栓所受拉力相差不大.因端板变形产生的撬力增大螺栓受力,对于端板外伸部分未设置加劲肋和设置三角形加劲肋的连接来说,可分别按照撬力比为0.3和0.2设计螺栓.

冷弯方钢管柱-H型钢梁外伸端板单向螺栓连接节点性能试验研究

为研究冷弯方钢管柱-H型钢梁外伸端板单向螺栓(hollo-bolt)连接节点的静力性能,对3个足尺寸的边柱节点进行了静力加载试验,试验研究参数为端板厚度和柱壁厚度。通过分析试验现象得到了不同端板厚度、柱壁厚度下单向螺栓连接节点的静力性能及破坏机理等,绘制了弯矩-转角曲线,对节点核心区各组件的应力-应变曲线进行了详细的分析。研究结果表明:随端板厚度增加,节点承载力不断增加,当端板厚度达到16mm后,端板厚度不再是节点承载力控制的主要因素;在其他条件不变的情况下,柱壁厚度对节点承载能力及转动能力有显著影响,柱壁厚度增加可有效提高节点刚度和承载能力。节点的极限转角较大,节点具有良好的变形能力,破坏形态主要有端板弯曲变形、单向螺栓套筒剪断和柱壁鼓曲变形破坏3种。

不同连接方式对钢梁钢柱节点抗爆性能的影响

研究爆炸荷载作用下钢梁钢柱节点的动力学性能,对有效预防整体结构的连续性倒塌具有重要意义。先利用有限元分析软件ANASYS/LS-DYNA对爆炸荷载作用下的钢梁进行数值模拟,并与Amr的实验结果进行对比以验证模型和所用材料参数的合理性;然后研究采用不同连接方式(狗骨式连接和端板螺栓式连接)对钢框架梁、柱节点抗爆性能的影响。研究表明:与端板螺栓式连接相比,在相同爆炸荷载作用下,狗骨式连接时节点的最大应力较小,梁跨中节点的最大挠度最大。由于狗骨式连接在梁的上、下翼缘处进行了一定的削弱处理,使得较长的梁段能同时进入塑性阶段,可有效保护节点。在相同爆炸荷载作用下,端板螺栓式连接时,节点的承载能力和抗塑性变形能力要优于狗骨式连接。

方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

对3个单跨两层1∶3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,研究了十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,并与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙比较。对比了框架梁柱内隔板式节点与穿芯高强螺栓-端板节点对结构性能的影响。得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标等,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能。结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有良好的抗震性能;十字加劲肋限制了薄钢板剪力墙的面外变形,提高了其承载力与耗能能力,但对整体刚度影响较小;穿芯高强螺栓-端板节点提高了结构的承载力与刚度。

隧道装配式空间网架螺栓端板节点力学特性及施工技术体系研究

为解决复杂城市环境下浅埋大断面隧道施工进度慢、机械化程度低、安全风险高等难题,借鉴"及时支护,强支护"的控制理念,设计出一种高强度、大刚度的装配式空间网架支护结构。为明确该结构作为隧道初期支护的变形特性和力学机制,优化构造参数,该文综合考虑主肢钢管直径和壁厚参数变化的影响,开展空间网架螺栓端板节点构件的抗弯承载性能研究,就变形破坏形态、极限承载力、弯曲挠度及应力应变演化规律进行了深入分析。研究结果表明:在整个荷载-挠度历程曲线中,空间网架结构经历了弹性增长阶段、塑性发展阶段和最终破坏阶段;增加钢管直径和壁厚,均能不同程度上提高结构的极限承载力和抗弯刚度,改善构件的应力应变状态,其中钢管壁厚对新型支护结构的力学性能影响更为显著;现场试验表明空间网架整体受力呈现"上大下小""不均匀对称"的特点,拱肩及拱顶部位应力普遍较大,拱腰部位次之,下台阶拱脚最小;拱架安装机械化显著提升了立拱效率,提高了机械化作业水平,保障了施工安全。研究成果不仅丰富了地下结构支护形式,还为该结构在相关工程中的结构设计、参数优化及推广应用提供借鉴。

钢管柱-钢梁螺纹锚固单边螺栓端板连接受力性能

在钢管柱柱壁和内置H形钢翼缘上设置带有螺纹的螺栓孔,来替代传统梁柱端板连接中高强螺栓的螺母。将高强螺栓直接拧紧在螺纹孔上,可实现钢管柱-钢梁节点的单边连接,简化安装过程。采用有限元方法研究了带有内置H形钢的螺纹锚固单边螺栓端板连接钢管柱-钢梁节点的破坏模式和承载力,并分析了钢管柱柱壁厚度、内置加强H形钢翼缘厚度和高强螺栓直径对节点受力性能的影响。分析结果表明:内置H形钢翼缘板上螺栓孔内的螺纹增大了螺栓孔对高强螺栓的锚固,有效地避免节点发生螺栓拔出破坏;当螺纹所在钢板的厚度大于螺栓直径时,螺纹孔对高强螺栓能提供足够的锚固力,避免发生螺栓拔出破坏;节点破坏模式主要为钢梁端板破坏和高强螺栓破坏。

外伸式端板螺栓连接节点的有限元分析

利用有限元ANSYS对外伸式端板螺栓连接节点受力性能进行了分析,从改变端板厚度和螺栓直径方面进行了节点受力性能研究,提出了钢框架结构设计节点时可按构造形式划分螺栓受力模型。

螺栓T形端板连接钢管混凝土柱拉拔性能研究

为研究螺栓T形端板连接钢管混凝土柱的拉拔性能,进行了8组螺栓端板连接件的静力加载试验,得到钢管和螺栓之间存在的3种典型破坏模式:钢管截面破坏、钢管管壁破坏和螺栓破坏,对比分析了螺栓锚固、螺栓种类、混凝土、钢管截面尺寸、管壁厚度和孔距对连接节点拉拔承载力的影响。研究结果表明:螺栓锚固和钢管管壁厚度对承载力的影响最为显著;螺栓相对于钢管壁受力的强弱关系决定了破坏模式,在钢管截面破坏和钢管管壁破坏模式下,连接件的拉拔性能较好,在螺栓破坏模式下则相反。

红布金矿采矿工艺的改进措施

红布金矿在上向分层尾砂充填法矿房中成功的应用了钢筋网麻袋片做隔离墙新工艺.为解决矿房顶板稳固性问题,采用改变矿房上采顺序、钢板锚杆、一井三用三项措施;同时采用进路式混凝土底柱工艺.

对翘曲弯矩区域内的预制空心板的半刚性组合节点建模

利用ABAQUS软件建立三维有限元模型,模拟预制空心板的半刚性组合节点。所有的组合节点和构件的连接条件全部采用三维连续单元建模。模型中考虑了非线性材料特性和非线性几何性能。介绍了一个模拟螺栓端板连接件的简化方法,并验证了其有效性。这个针对纵向剪力传递的模拟方法可以准确模拟出现裂纹后纵向钢筋的塑性状态。作者选择了不同的材料来模拟混凝土板,并采用弹塑性材料特性来准确模拟连接件的弯矩-转角曲线。将数值计算结果与试验数据对比,两者具有很好的一致性。

方钢管混凝土柱—钢梁节点的性能研究

采用ANSYS有限元程序,建立了方钢管混凝土柱—钢梁螺栓型端板节点的非线性有限元模型,将其结果与文献的理论公式计算结果进行比较,结果与理论公式吻合,论证了有限元模拟的有效性,并通过几组不同的非线性模型,探讨了各类组件对节点力学性能的影响。

暗挖隧道SRG拱架节点抗弯性能及参数影响机制研究

为解决软弱围岩暗挖隧道变形控制技术难题,满足高承载力和高稳定性的支护需求,研发出了一种新型装配式空间网架(SRG)支护结构。节点作为整环结构受力及变形的薄弱部位,其力学特性对准确评价整体承载性能至关重要,为了探明不同节点形式的性能差异,针对SRG拱架开展了螺栓端板节点、组合套筒节点和无节点构件的纯弯室内足尺试验和数值模拟,对比分析了各构件的变形过程和破坏形态,建立了弯矩-曲率函数方程,定量评价了节点抗弯刚度及承载力。系统分析了端板厚度、套筒长度、钢管壁厚等参数对螺栓端板节点、组合套筒节点及无节点试件力学性能的影响规律,明确了节点参数影响机制,提出了拱架节点参数合理取值及设计建议。此外,依托广州地铁暗挖隧道工程开展了SRG拱架的现场应用。结果表明:螺栓端板节点具有较高的韧性和承载能力,在加载过程中节点力系传递明确,受力变形稳定,可作为SRG拱架优选的节点类型;组合套筒节点具有较好的延展性和后期变形能力,在加载过程中组合套筒受力状态良好,未产生明显变形;端板厚度增加,试件的屈服承载力增幅明显,厚度由15 mm增至25 mm,承载力相应提高了14.6%;采用“上3下4”螺栓布置方式的节点构件,其屈服承载力与“上5下6”螺栓布置方式仅相差3.1%;相较于格栅拱架支护,SRG拱架的整体性有所增强,围岩控制效果得到明显改善,拱顶沉降值和周边收敛分别减少了31.6%和31.4%,研究结果可为今后类似工程的设计与施工提供借鉴。