马鞍山长江公铁大桥Z3号桥塔施工关键技术

巢马城际铁路马鞍山长江公铁大桥主航道桥为(112+392+2×1120+392+112)m三塔钢桁梁斜拉桥,Z3号桥塔为超高多肢钢-混组合塔,高308 m。上塔柱钢结构高87.5 m,分13个吊装节段,最重505 t;中、下塔柱混凝土结构高217.5 m,分38个节段液压爬模施工;钢-混结合段高3 m,内部采用PBL键+剪力钉+高强度钢锚杆+高强度混凝土结构形式。在中塔柱设置钢管临时横撑控制塔柱线形及应力;下横梁采用落地支架法分层施工,与对应塔柱同步浇筑;钢-混结合段混凝土采用C60细石补偿收缩混凝土+高强度灌浆料,保证了混凝土施工质量;采用工厂“2+1”立体匹配制造、“提升站+运输栈桥”钢塔节段转运等技术,并研制15000 t•m超大型塔吊,实现了钢塔柱大节段的制造、整体滩地运输和吊装;钢塔节段间采用栓焊组合连接形式,通过设置工艺隔板、双面坡口等措施控制了钢塔焊接变形;利用定位桁架临时锁定钢塔合龙段实现了钢塔的精确合龙,定位桁架受力及变形均满足要求。

H型钢梁柱栓焊连接节点的有限元研究

栓焊连接有两种常用设计方法:简化设计法和精确设计法。基于工程算例,对两种计算方法得出的栓焊连接节点进行ABAQUS建模分析,研究两种计算方法下连接节点的受力特征。

高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

提出一种用于装配式剪力墙结构的螺栓连接的干式连接方法,即预制墙板上预埋钢件,上、下层墙体通过高强螺栓和预埋钢件进行连接。为研究高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对1个现浇试件和2个高强螺栓连接试件进行拟静力试验,对试件的破坏特征、滞回性能、变形能力、承载能力、耗能能力及延性等进行分析。结果表明:高强螺栓连接装配式剪力墙有效实现了剪力墙构件的工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,抗震性能良好。现浇试件RCSW、钢筋焊接试件DCSW1、钢筋环绕型试件DCSW2的极限位移角分别达到了1/60、1/60和1/41;钢筋焊接试件DCSW1的裂缝开展形态、受力性能及破坏形态与现浇试件RCSW相似,耗能曲线基本一致,耗能能力接近;钢筋环绕型试件DCSW2的屈服荷载、峰值荷载和极限荷载均小于RCSW和DCSW1,墙体塑性变形偏小,耗能能力偏低。

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。

基于温度载荷作用的螺栓拆卸工艺

针对维修保养中时常遇到的螺栓拆卸困难的问题,在参考大量国内外学者对温度载荷下螺栓预紧力的影响的相关理论研究基础上,文章提出了一种基于温度载荷作用的螺栓拆卸工艺,利用温度载荷作用下使螺栓预紧力减小的原理,采用电弧焊点焊加热的形式来拆卸螺栓,可以有效解决因紧固螺栓咬死、黏连、锈蚀,以及螺栓六角头严重腐蚀而导致螺栓难以拆卸的问题。该方法易于操作,有效避免了传统螺栓拆卸方法的弊端。

加固用钢结构栓焊并用连接承载性能研究

栓焊并用连接节点在钢结构加固工程中具有很好的应用前景,但螺栓连接与焊接连接的刚度和延性的差异,使得栓焊并用连接受力性能复杂,其承载能力并不是螺栓连接与焊接的简单叠加。进行了高强度螺栓摩擦型连接与侧端部角焊缝并用连接试件承载性能的试验研究,得到了摩擦型高强度螺栓连接与角焊缝焊接的并用连接试件的承载力与螺栓和焊缝承载力的关系,分析了栓焊并用连接节点的承载性能。结果表明,高强度螺栓摩擦型连接与侧焊缝焊接连接在一定的强度范围内可以很好地共同工作。根据试验结果提出了栓焊并用连接节点的设计建议。

钢框架树状柱节点整体设计研究

本文采用梁柱焊接节点和梁拼接节点的设计方法对树状柱节点进行设计,通过算例分析发现常规设计方法无法满足树状柱的抗震要求,提出了对树状柱进行整体设计的必要性。最后提出拼接点位置选取的建议,供设计参考。

动态组合载荷作用下螺栓连接结构松动机理研究

针对动态拉压与剪切组合载荷作用下随动装置回转机构的螺栓连接发生松动现象,采用虚拟样机技术和有限元分析方法,研究失效机理及其影响因素。基于虚拟样机技术,提取回转机构故障螺栓连接结构的载荷;用有限元方法分析螺栓连接结构的螺栓数量、预紧力、连接件厚度、弹簧垫片的影响规律;建立数字化分析的评价指标体系,指导防松措施改进设计。以某型随动装置回转机构螺栓改进设计研究为例,基于数字化设计分析技术进行了螺栓连接松动机理研究,结论表明,改进设计与实际工程相符,螺栓连接结构不再发生松动失效。

钢框架梁柱栓焊连接组合节点抗弯承载力分析

为了得到钢框架组合节点抗弯承载力的计算方法,采用"组件法",借鉴已有对各组件承载力的研究结果,计算抗弯承载力时考虑了包括钢梁柱屈曲、混凝土局部受压、腹板抗剪、栓钉剪切等因素对节点承载力的影响。根据足尺试验中组合截面应变分布特征,用两种方法推导出栓焊连接组合节点正负弯矩承载力公式。与现有试验数据的比较说明,公式可以较准确且偏保守地计算节点抗弯承载力,方便于设计应用。

钢梁栓-焊混合连接节点性能试验

为实现工业化建筑快速施工的目标,设计了钢梁现场翼缘对接栓-焊混合连接节点.此节点在拼接处梁的下翼缘及近下翼缘的腹板上焊接法兰板,通过高强度螺栓连接;法兰板上部焊接加劲板,加劲板同时焊接于梁腹板上;腹板采用高强度螺栓连接,上翼缘待腹板和下翼缘安装完成后现场俯焊.为考察此节点在地震作用下的极限承载力、滞回性能及失效模式等性能,设计了3个试件进行单向及低周往复加载试验.试验结果表明,梁节点具有很好的延性转动能力,转角最大可达0.095rad,延性转动后摩擦型螺栓变成承压型高强度螺栓,强度还有一定的提高.最终节点失效是由于连接法兰板的螺栓松动,法兰板缝隙发展,导致螺栓滑丝松动而失去承载能力.

不同跨度比下栓焊刚性连接梁柱子结构抗倒塌性能试验研究

以钢框架中3个不同跨度比(1∶0.6、1∶1.0、1∶1.4)的栓焊刚性连接梁柱子结构(两跨三柱型)为研究对象,通过单调静力加载试验研究了连续倒塌条件下梁柱子结构的破坏模式、力学形态和抗力机理。试验结果表明,试件表现出多次、间断性破坏特征,先是失效柱与梁受拉翼缘连接处断裂,进而因跨度比不同有所差异:等跨试件边柱梁柱节点处梁端受拉翼缘发生断裂;不等跨试件短梁受拉翼缘与边柱连接附近处发生断裂,短梁先于长梁失效。3个试件的变形形态相似,其抗力机制发展过程可划分为梁机制阶段、梁受弯向受拉转化的过渡阶段和悬链线机制阶段。试件的多次局部破坏使其呈现出多个荷载峰值点,在梁机制阶段荷载随跨度比增大而减小,之后等跨试件因上下梁的协同工作可提供高于梁机制阶段的承载力,而不等跨试件由于短梁先于长梁失效而长梁的悬链线效应未能充分发挥,荷载峰值依次降低,即等跨结构较非等跨结构在大变形时具有更好的传力机制,有利于提高结构的抗倒塌承载力。

装配式钢框架柱法兰栓焊连接节点受力性能试验研究与有限元分析

为研究一种新型法兰栓焊连接柱节点在多高层钢结构中的工程应用,对3个法兰连接足尺模型试件进行了静力加载试验,并建立ABAQUS有限元模型对其进行对比论证以及理论分析。分析结果表明:新型法兰栓焊连接节点受力性能良好,对比传统法兰连接节点其刚度和承载力均有所提升;新型法兰栓焊连接节点的破坏模式有所改善。得出了不同焊缝尺寸下新型法兰栓焊连接节点的螺栓与焊缝承受弯矩的受力分配比,试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。

公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头的疲劳荷载

为评定公轨两用钢桁桥下层轨道横梁与焊接整体节点连接头在交通荷载作用下的疲劳损伤累积,对该细节在桥梁设计寿命内车辆荷载所产生的疲劳荷载谱的计算方法进行了研究。在对桥梁的车辆荷载进行分析的基础上,参照各国相关规范,建立了代表桥梁设计寿命内真实运营状况的疲劳荷载模型,并通过全桥三维有限元分析模拟计算该连接细节所承受的荷载历程。依据疲劳损伤累积理论,确定了公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头验证性疲劳试验的试验荷载。结果表明:该连接细节的疲劳损伤荷载基本不受上层汽车的影响,主要取决于轻轨,可以通过直接将轻轨计算结果乘以一定的提高系数得出。

焊缝与螺栓混合连接梁柱钢节点的残余应力有限元分析

考虑温度变化对钢材物理性能和力学性能的影响,以热-弹塑性理论为基础,建立梁柱节点顶底角钢焊缝、螺栓混合连接的三维仿真模型.利用有限元分析软件ANSYS模拟钢结构梁柱节点在焊接和冷却阶段的温度场,并求解得到残余应力的分布.结果表明,焊缝区域主要以拉应力为主,残余应力在焊缝和螺栓等不同部位的分布不同.最大残余应力出现在顶角钢与梁翼缘的焊缝处,最小残余应力出现在柱与角钢连接处,分别是设计强度值的220.8%和11.45%,与《钢结构设计规范》中的规定基本相符.

栓焊混接梁柱刚性节点加固的设计与分析

在美国北岭地震和日本阪神地震中,很多钢结构框架的梁柱栓焊混接节点都发生了不同程度的破坏;震后国外对受损节点的修复和加固进行了深入研究,而我国在这方面的研究还相对滞后。本文简要介绍了栓焊混接梁柱刚性节点破坏的主要原因和现在国外常用的加固方法;并根据国外的试验结果,通过一个算例分析,比较了国内外规范和加固前后设计计算栓焊混接节点的不同之处。计算结果显示,对节点的适当加固能够有效地提高节点的抗震性能,有限元计算结果证实了这一点。

钢框架梁柱栓-焊混合连接极限弯矩的计算

在工程设计中,当钢框架中梁柱连接采用栓焊混合连接时,往往被认为是全刚性连接,但随着研究的深入,有成果表明此种连接的承载性能会随着其连接构造尺寸的改变而发生一定的变化.以前人的研究成果为基础,对钢框架中梁柱栓焊混合连接的极限弯矩提出了计算方法;同时,采用四参数方程来描述此种连接的M-θ关系曲线.

桥式起重机主端梁连接技术研究

针对桥式起重机主端梁连接技术对桥架的重要影响,阐述了现有产品当中主要的主端梁连接形式,从安全可靠性能、端梁模块化、桥式起重机整机制造、运输及储存等角度对主端梁连接采用搭接、半搭接及对接形式的优点和不足进行了详细分析,为桥式起重机主端梁连接设计提供了参考。

削弱梁端的方钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点的有限元分析

对内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点提出了三种新型的梁端削弱方式,应用通用程序ANSYS对其进行三维非线性有限元分析,将计算结果与无削弱节点、狗骨式节点的分析结果进行对比。研究结果表明:翼缘开孔和翼缘腹板同时开孔的削弱方式能使梁端塑性铰明显外移,防止连接节点脆性破坏,可供实际工程设计参考。

以教学效果为中心的钢结构连接教学研究

基于"以教学效果为中心"的教学思想,采用表格对比、图例对比等多种方法,开展钢结构连接的教学研究。教学实践表明,此次探讨的讲授方法可以促进学生深刻理解《钢结构设计规范》(GB50017—2003)中的相关条文,较为扎实地掌握课堂上讲授的知识,为今后从事结构设计、施工等工作奠定扎实的基础。

采用钢梁翼缘对接栓焊节点的钢框架动力响应分析

基于一种新型钢框架连接节点——钢梁现场翼缘对接栓焊节点的半刚性性能,对其连接的钢框架进行非线性动力时程分析,探讨采用此新型节点的钢框架的动力特性。在计算模型中将栓焊节点简化为弹簧单元,采用有限元软件ANSYS研究连接刚度及不同地震波对钢框架模态、层间位移角、加速度、层间剪力等的影响,并与采用普通焊接节点的钢框架的动力性能进行对比分析。结果表明,采用此新型节点的钢框架的结构侧移值较焊接钢框架有所增加,但基底剪力值降低60.6%,层间剪力减小2~3倍。新型节点初始转动刚度小于普通焊接节点,因此钢框架的基本自振周期明显增大。综合分析结果,此新型节点是一种力学性能良好的节点,其连接的钢框架体系符合抗震要求,可应用于地震区域。