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。

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。

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。

基于三参数模型的方钢管柱-H型梁单向螺栓端板连接节点承载力研究

单向螺栓可较好地解决封闭截面内使用普通螺栓带来的施工不便和焊缝连接易发生脆性断裂等问题。为探索方钢管柱与H型梁单向螺栓端板连接节点的承载性能和影响因素,分别对梁柱平齐式端板连接节点和梁柱外伸式端板连接节点进行静力加载试验。试验通过校准有限元模型,发现两组数据吻合度较高,对此通过改变方钢管柱、H型梁和端板的截面参数与单向螺栓的直径建立了有限元模型进行承载力分析。研究结果表明:梁高度、柱壁厚度和螺栓直径对梁柱平齐式端板连接节点和梁柱外伸式端板连接节点的初始刚度和极限弯矩都有较大影响;梁柱外伸式端板连接节点的初始刚度和极限弯矩还受端板的宽度和厚度的影响。最后基于三参数模型拟合出初始刚度、极限弯矩和形状系数的近似公式,为此类节点在工程中的应用提供了参考。

新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究

提出了一种新型预应力混凝土梁、连续复合螺旋箍筋混凝土柱及端板螺栓连接的装配式节点,该节点的基本构造为:采用高强螺栓通过外伸端板将梁与柱装配在一起,并在梁柱中均采用连续复合螺旋箍筋,另在梁中配置预应力筋与普通钢筋,普通钢筋通过墩头与端板焊接在一起,且在节点核心区处采用钢板箍替代箍筋。该节点传力明确,且避免了核心区钢筋纵横交错的现象。为研究该节点的抗震性能,通过拟静力试验对该节点的滞回曲线、延性、高强螺旋箍筋对混凝土的约束作用等进行了分析。试验结果表明:节点破坏前,梁端出现了明显的塑性铰,节点具有较好的延性及耗能能力,且柱子和核心区的损坏程度较小,密配高强螺旋箍筋的约束作用能有效地提高构件的抗剪承载力和结构的变形能力。

钢结构端板连接高强度螺栓应变松弛的试验研究

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的应变松弛问题 ,对其预拉应变进行监测 ,根据试验结果 ,对高强度螺栓终拧后预拉应变随时间的变化规律进行了分析和对比 ,由此对钢结构端板连接中高强度螺栓施工中的扭矩检查提出了建议。

外伸端板高强度螺栓抗拉连接设计方法研究

通过建立系列有限元分析模型研究了外伸端板高强度螺栓抗拉连接的力学性能,分析中考虑了不同端板厚度和螺栓直径变化对连接节点受力性能的影响。研究结果表明,高强度螺栓总拉力应由外加荷载引起的螺栓拉力和端板弯曲变形产生的撬力组成。通过分析拟合得到由外加荷载产生的螺栓拉力和螺栓撬力的分布模型和计算公式,并分别给出摩擦型和承压型两种类型的高强度螺栓考虑撬力影响抗拉连接承载力计算公式。

钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓连接节点静力性能试验研究

通过对8个钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓连接节点进行轴拉及弯剪加载试验,考察了约束拉杆构造措施对节点核心区整体性的影响规律,同时对单边螺栓的工作性能进行了分析研究.试验结果表明:单边螺栓具有良好的力学性能,工作性能安全可靠;方钢管混凝土柱设置约束拉杆能有效限制管壁变形,显著提高节点核心区整体性,减少破坏区域;圆钢管因为管壁稳定性较好,设置约束拉杆对改善节点力学性能效果不明显;穿芯螺栓节点核心区整体性最好;在弯剪加载条件下,单边螺栓节点表现出良好的转动能力.试验结果可供同类研究参考与比较.

高强度螺栓应变松弛的长时间试验监测

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的应变松弛问题,对8个试件中的31个高强度螺栓的预拉应变进行了45h以上的长时间监测。对高强度螺栓终拧后预拉力随时间变化规律进行了对比,计算了预拉力松弛最终值,由此对钢结构端板连接中高强度螺栓预拉力及其设计值提出了建议。

高强螺栓端板连接节点的非线性有限元分析

目的研究高强螺栓对端板连接节点力学性能的影响.方法采用有限元分析软件AN-SYS,考虑螺栓数目、螺栓直径、端板厚度等影响因素,对高强螺栓端板连接中的外伸式节点进行三维非线性有限元分析.结果螺栓数目、螺栓直径以及端板厚度对节点极限承载力都有不同程度的影响.8个螺栓的节点受力较为合理,比6个螺栓的端板连接的极限承载力提高近30%,能充分利用梁柱材料.端板厚度的变化影响节点的初始连接刚度,但对节点的极限承载力影响不大.结论增大螺栓直径可以有效地提高节点的极限承载力.螺栓数目的不同影响节点螺栓的应力变化和各排螺栓屈服的先后顺序.端板厚度的增加在端板较薄时对节点的初始刚度影响明显.

端板连接高强度螺栓群中和轴位置研究

为研究端板连接中高强度螺栓群的中和轴位置变化,对门式刚架外伸式端板连接进行了试验研究与理论计算。试验采用4种梁截面尺寸,选择端板厚度和端板加劲肋作为研究参数,对12个试件进行了单调加载试验,通过在螺栓杆无螺纹区开槽粘贴应变片测量了端板螺栓力的变化情况。理论计算系建立带弹性支座的连续梁模型模拟端板连接,将模型计算结果与试验结果比较分析,结果表明:加载过程中,螺栓群中和轴逐渐从其形心轴向受压区移动,但不超过受压翼缘内侧螺栓中心线;极限状态下,受拉翼缘和端板可简化为等效T型件。根据理论模型,进行了简单的参数分析,研究了撬力、端板厚度和螺栓排列等对连接性能的影响。最后结合试验结果及理论计算,对现有计算方法进行了评价。

外伸端板连接端板加劲肋设计及有限元研究

目的为解决工程中使用的端板加劲肋设计不合理的问题.方法从两方面推导和归纳了端板外伸加劲肋的强度设计公式:避免梁翼缘、加劲肋和端板之间应力传递不均;保证梁翼缘内外侧螺栓拉力的均衡.并考虑了三角形加劲肋较矩形板的折减.应用有限元软件ANSYS研究了节点弯矩转角曲线、螺栓拉力变化及梁翼缘内外侧螺栓拉力分配系数.结果研究表明:工程中常用的端板加劲肋强度和刚度均较低,会过早屈服和屈曲;应用笔者设计的端板加劲肋能够有效提高节点抗弯力臂,延缓梁受压翼缘屈曲,将梁内塑性铰转移到加劲肋尾部.结论ANSYS计算结果表明,端板加劲肋设计公式设计出的加劲肋较工程中常用的加劲肋能起到更好地加劲作用;并且该设计公式简单实用.

多高层钢框架梁柱半刚性连接性能

对多高层钢结构框架梁柱半刚性连接的形式之一——外伸端板高强螺栓节点连接的受力性能及设计方法进行了介绍和分析,认为初始连接刚度仅与节点的构造形式有关,并总结了梁外伸端板厚度的计算方法.

不同种类螺栓的不锈钢端板连接节点抗震性能试验研究

端板连接是门式钢架和多层钢框架中常用的节点形式,而目前少有针对不锈钢结构端板连接节点的相关研究.本文对4种类型的螺栓(镀锌高强度螺栓10.9级、8.8级,奥氏体不锈钢螺栓A4-70、A4-80)和不同端板厚度的不锈钢结构外伸式端板连接节点进行循环荷载下的破坏试验,研究其节点破坏形态、承载力及延性,并与有限元计算结果进行对比.试验结果表明:不锈钢螺栓端板连接节点的滞回曲线呈Z形,且其耗能系数仅为镀锌高强度螺栓端板节点的40%,;当端板较薄时,节点的抗震性能均有显著提高;通过有限元分析与试验结果的比较,验证了有限元模型的正确性.研究结果表明,所有试件的滞回曲线均具有不同程度的滑移捏缩现象,不锈钢螺栓端板连接节点、端板越薄时捏缩现象越明显,因此需从设计上加以改进,同时不锈钢摩擦面的处理工艺也需进一步开发,以提高不锈钢面的抗滑移系数.

螺栓连接钢-混凝土组合T型节点抗震性能的试验研究

设计了三组高强、足尺的螺栓端板连接的钢梁-钢筋混凝土柱组合节点试件,完成了其在低周反复荷载作用下的受力性能试验研究。试验结果表明,该新型组合节点具有优良的抗震性能和优越的施工性,在高强螺栓端板连接设计中应适当加大螺栓承载力的安全储备。

端板连接节点对门式刚架整体性能的影响分析

传统钢结构设计中将高强螺栓端板连接作为刚性节点,而实际情况下这种连接形式与计算结果有差异.采用有限元方法针对8种不同计算跨度的轻型门式刚架建立了三维整体有限元模型,分析了高强螺栓端板连接的节点刚度对门式刚架内力和位移的影响.计算结果表明,高强螺栓端板连接是一种半刚性连接形式,节点刚度对门式刚架整体结构的内力和变形将产生较大影响,在门式刚架的分析和设计中,应考虑节点半刚性的实际影响.

外伸式端板螺栓连接中的撬力分析

采用考虑接触问题的有限单元法对外伸式端板螺栓连接中普遍存在的撬力问题作分析,重点探讨端板接触面中挤压力的大小、分布规律以及影响撬力的主要因素。结合工程应用提出了减小撬力作用和考虑撬力影响的设计建议和方法。

钢结构端板连接高强度螺栓几种施拧顺序的对比研究

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的施拧顺序对螺栓预紧力的影响,对8个试件有针对性地采用3类不同的施拧顺序对高强度螺栓进行施拧,以进行对比研究。根据试验结果及分析,对钢结构端板连接中高强度螺栓施拧顺序提出了建议。

新型卷边钢板组合PEC柱-钢梁中节点抗震性能试验研究

为研究新型卷边钢板组合PEC柱-钢梁连接节点的抗震性能,采用端板预拉对穿高强螺栓连接方式,以组合柱布置方式与梁端削弱截面设置作为设计参数,设计制作了3个中节点1∶1.6缩尺模型,对其进行低周循环荷载试验,重点分析试件的滞回性能、承载能力与转动刚度退化、延性与耗能能力和破坏模式。试验结果表明:新型卷边钢板混凝土组合PEC柱较好满足了"双向等刚度"的要求;预拉对穿螺栓的设置使节点域充分实现混凝土斜压带传力功效,相应降低对节点域钢柱腹板的抗剪要求,且所有试件均表现出不同程度的自复位功能与良好的耗能能力;所有试件在承载能力下降至85%之前,节点转动均超过了0.035弧度;试件破坏模式为钢梁削弱截面或连接部位附近截面屈服。