带悬臂梁段拼接的梁柱连接节点试验分析

通过对两个带悬臂梁段拼接的梁柱连接试件的设计和循环加载试验结果的对比分析 ,指出可以利用接触面的滑移和螺栓与孔壁的挤压来消耗能量 ,减少地震作用向梁柱焊缝的输入 ,提高连接的抗震性能。最后 ,根据分析结果提出了设计建议。

钢梁螺栓拼接设计方法的分析与建议

介绍了国内外有关钢梁拼接在静力和地震荷载作用下的设计方法 ,并进行了分析和比较 ,最后提出了拼接点位置的确定 ,抗震设计时螺栓的选择以及非抗震设计时弯矩和剪力在梁翼缘、腹板之间的分配等建议 ,供设计参考。

带Z字形悬臂梁段拼接的装配式钢框架节点抗震性能分析

为了解决传统结构装配化程度较低的问题,提出一种适用于装配式钢结构的带Z字形悬臂梁段拼接的梁柱节点,在对6个节点进行低周往复试验的基础上,对其进行了拟静力和静力有限元分析.获得了梁端和拼接区的弯矩转角曲线以及节点的破坏模式,并和试验结果进行了对比.得到了接触面摩擦力、孔壁挤压力以及螺栓拉力的变化规律,分析了螺栓数目、螺孔直径、节点加劲肋形式和框架梁形式对节点抗震性能的影响.通过对拼接区加载过程中各个状态的受力分析,构建了拼接区的弯矩转角关系模型.研究结果表明:减少翼缘高强螺栓数目在不显著降低节点承载能力的前提下提高了节点延性和塑性转动能力;翼缘和腹板螺孔开大孔和节点使用三角形垂直加劲肋对节点抗震性能影响很小;拼接区的上下翼缘板件之间滑移并不是同时开始的;加载过程中大部分螺栓的拉力都会有一定程度的损失.

钢-混凝土结合梁悬索桥剪力钉滑移效应

钢-混凝土结合梁由钢梁、混凝土板和剪力连接件组合而成,这三者在结合梁受力过程中分别存在不同程度的剪切变形,导致钢梁和混凝土板界面之间的相对滑移效应。本文基于ANSYS有限元技术,对世界上首座3塔4跨地锚式悬索桥——武汉鹦鹉洲长江大桥建立三维空间有限元全桥模型,通过有限元模型拼接技术将标准节段的精细化模型嵌入鱼刺梁式的杆系模型中,研究最不利工况状态下标准节段中预制桥面板与钢主梁之间剪力键的滑移效应。计算结果表明:在设计的移动荷载下,鹦鹉洲大桥最大的单钉剪力值为20.6 kN,仅为其设计承载强度的34.3%,最大滑移量值为0.086 mm;在1.5倍设计移动荷载下,最大的单钉剪力值为27 kN,为其设计承载强度的44.9%,最大滑移量值为0.163 mm。鹦鹉洲大桥现有剪力连接栓钉工作性能良好,承载富余较大。

钢框架带悬臂梁段拼接节点的承载特性分析

通过有限元计算研究钢框架带悬臂梁段等强拼接节点与可滑移拼接节点的承载特性,得到两者的弯矩-转角曲线和变形、破坏形态,分析不同拼接强度对节点承载性能的影响。经过分析发现虽然可滑移拼接节点的梁翼缘腹板拼接均有所削弱,但其极限承载力并未降低,且转动能力比等强拼接节点提高34.8%;进一步对可滑移拼接节点的变形进行分析,发现滑移能显著提高节点的塑性转角,并给出滑移对转角贡献的公式,与有限元计算结果吻合较好。在对比分析的基础上,给出钢框架带悬臂梁段拼接节点的"强焊弱栓"设计建议,供设计参考。

拼接板厚度对框架中钢梁高强螺栓拼接性能的影响

拼接板厚度是高强螺栓摩擦型连接中的一个重要参数.采用有限元分析方法,同时考虑材料、几何和接触状态3个非线性,对框架结构中钢梁高强螺栓拼接采用不同拼接板厚度时的性能,进行单调和循环荷载作用下的模拟研究.结果表明:采用较薄的拼接板时,试件的拼接区滑移出现得早,拼接板的塑性屈曲变形也变大;在设计中加大拼接板的厚度则不会对拼接区的性能造成明显影响.

“互”形装配式节点受力性能的有限元研究

"互"形装配式刚性节点将梁上、下翼缘拼接板交错布置在拼接梁与悬臂梁的外侧,拼接板与梁的焊缝均在工厂完成,现场只进行高强螺栓连接的一种节点形式。为了研究该新型装配式刚性节点的力学性能,通过改变翼缘拼接板宽度、厚度和摩擦系数设计了3组试件,应用ABAQUS软件进行有限元模拟分析。结果表明:拼接板厚度越大试件极限承载力越大,耗能越好;拼接板宽度对试件的受力性能影响不大;摩擦系数对试件的耗能影响明显,摩擦系数越大试件耗能性能越好。综合来看,"互"形装配式刚性节点具有良好的耗能和延性机理。此外,还将有限元结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。

抗滑移系数对框架中钢梁高强度螺栓拼接性能的影响研究

抗滑移系数是高强螺栓摩擦型连接中的一个重要参数。本文对框架中高强螺栓拼接采用不同抗滑移系数时的性能,以及接触面的抗滑移系数大于和小于设计值时的性能,进行了单调荷载和循环荷载作用下的研究。结论表明:采用不同抗滑移系数设计的拼接节点,其性能差别很小,在设计时可不予考虑;接触面抗滑移系数大于或小于设计值,将直接导致拼接区的滑移出现和耗能性能的不同,但对拼接的极限承载能力并无影响。

钢框架梁端加强-螺栓全拼接节点的抗震性能有限元分析

本文应用有限元软件ABAQUS对钢框架梁端加强-螺栓全拼节点的抗震性能进行了分析,分析中考虑了几何非线性、材料非线性、接触非线性、高强螺栓的预拉力、包辛格效应等多种因素的影响,结果表明钢框架梁端加强-螺栓全拼节点可以很好的实现塑性铰的外移,具有良好的塑性转动能力和耗能能力。

螺栓拼接钢梁的抗弯性能

对具有螺栓拼接的H型钢梁进行抗弯性能试验.考虑了拼接板上不同螺栓数量对节点性能的影响,研究了拼接节点的破坏特点、抗弯强度和刚度.研究发现拼接螺栓的初始滑移对节点后续阶段的承载力和刚度产生了明显不利的影响,拼接截面应变分布不再符合平截面假定;相比无拼接H型钢梁,翼缘拼接板受力更大,钢梁挠度更大;翼缘拼接板先于H型钢梁翼缘进入屈服,但是拼接节点的极限弯矩试验值可达到H型钢梁的全截面屈服弯矩的计算值;螺栓滑移后的拼接节点不能简单地按照刚接处理.提出了考虑节点转动刚度影响的H型钢梁挠度计算方法与公式,并得到了试验数据的验证.

钢框架带悬臂梁段拼接节点非线性分析

利用平面杆件结构变分方法,考虑材料的非线性,分别对拼接等强型和拼接削弱型带悬臂梁段拼接节点进行分析,得到两类节点的承载力及弹塑性变形的表达式。为了验证解析方程的可靠性,以某6层钢框架的边节点为原型,确定BASE节点的相关构造参数,削弱其等强拼接进而得到WBS节点的设计参数。对两节点分别进行有限元分析和理论求解,对比发现理论解和有限元解吻合较好,表明所作非线性分析得到的方程可以用于该类型节点单向加载的分析。

角钢–双T型纵横梁拼接节点承载特性研究

拼接节点作为钢桁架结构重要的连接部位,其承载力和刚度是影响钢桁架整体结构安全性和稳定性的重要因素。本文结合大直径钢桁架筒仓施工支撑平台设计提出两种角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,为研究其承载特性,采用静力加载试验和有限单元法,对这两种拼接节点进行研究,分析相同受力和相同约束等条件下带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点的抗弯刚度、极限荷载及破坏模式,以确定较合理的角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,实现大直径钢桁架筒仓施工支撑平台的装配化施工。研究结果表明:相同约束条件下,当荷载达到150 kN时,试验测得带腹板连接板拼接节点的位移比带腹板端板拼接节点的位移小–1.73%,且其抗弯刚度比带腹板端板拼接节点高8.76%。采用有限单元法对带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点进行数值模拟,当荷载达到极限荷载200 kN时,带腹板端板拼接节点塑性变形较大,最后带腹板端板拼接节点先于构件发生剪切破坏;当荷载达到极限荷载220 kN时,带腹板连接板拼接节点塑性变形较大,最后构件先于带腹板连接板拼接节点发生压屈破坏。带腹板连接板的拼接节点更符合"强节点弱构件"的节点设计原则,满足大跨度钢桁架节点拼接要求,其研究成果为钢桁架整体结构性能的研究提供理论依据。

钢梁拼接的摩擦型高强度螺栓连接的计算

本文阐明了在钢结构的设计计算中常用的钢梁拼接的摩擦型高强度螺栓连接的计算方法的不足及原因，并从内力传递与分配的角度（即传力途径）出发，给出了符合受力要求，且更为经济合理的设计与计算方法．

接缝加强的无腹筋预应力UHPC拼接梁抗弯性能研究

接缝是无腹筋预应力UHPC拼接梁受力的薄弱位置,对梁的整体受力有不利影响,提出采用钢板对接缝进行加强,利用有限元软件ABAQUS,考虑仅在接缝底部进行加强、在接缝底部和侧面均加强两种方式,对UHPC拼接梁的抗弯受力性能进行数值分析,得到破坏形态、荷载-位移曲线、应力等计算结果,并与UHPC整浇梁、接缝未加强UHPC拼接梁进行对比分析.结果表明:经过接缝加强的UHPC拼接梁能达到整体受力的效果,荷载-位移曲线与整浇梁基本重合,在接缝底部和侧面均贴上钢板的方式加强效果更好.

U形钢板-混凝土组合梁拼接节点受拉试验研究

空腹夹层板结构的U形钢板-混凝土组合下肋梁采用装配化施工时,将拼接节点设置于跨中位置具有受力明确、施工方便的优点,但拼接节点处的较大拉力也使其成为整个结构的薄弱区域.为研究U形钢板-混凝土组合下肋梁拼接节点的力学性能,设计了5组U形钢板-混凝土组合梁拼接节点足尺试验模型,开展了拉力荷载下的静载试验,通过与有限元模型进行对比分析,明确了拼接节点在拉力作用下的内力分布规律与破坏模式,揭示了栓钉布置形式、混凝土强度、钢筋直径等因素对拼接节点力学性能的影响规律.研究发现:U形钢板-混凝土拼接节点约71%荷载由U形钢板承担,29%荷载由纵向钢筋承担,且拉力作用下节点内力沿试件长度方向分布并不均匀;在极限荷载作用下,组合梁拼接节点的混凝土将发生劈裂破坏,U形钢板最大应力达到屈服强度的95%以上,并与混凝土发生剥离.此外,通过对比分析5组试件的试验结果以及有限元参数化分析结果,发现随着栓钉数量的增加,节点极限承载力提高4%~8%,且U形钢板底板应力随栓钉数量的增加而增加;而提高混凝土强度和增大面筋直径可减小U形钢板的应力,但减小幅度较小.

悬臂梁段拼接节点耗能的刚性钢框架时程分析

在带悬臂梁段拼接的刚性钢框架中,如果将梁的高强螺栓拼接节点设计得弱一些,可以利用其摩擦消耗地震能量。文中首先根据已有的节点试验研究,提出该类拼接节点2种典型的滞回模型,并通过对试验构件滞回性能的数值模拟,验证所提出模型的有效性。将该模型用于模拟框架结构中的拼接节点,利用SAP2000对框架结构进行弹塑性时程分析,研究耗能拼接节点对框架结构整体抗震性能的影响。研究结果表明,利用拼接耗能的钢框架可以提高结构的耗能能力,从而改善结构的抗震性能。

螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构抗震性能评估

为了增强传统钢框筒结构(Steel framed-tubed structures,SFT)的抗震性能和震后功能可恢复能力,提出了螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构(Steel framed-tubed structures with bolt-splice-connected repairable link beams,SFT-RLB)。首先给出了SFT-RLB结构构件的设计方法;然后基于OpenSEES平台提出了整体结构的弹塑性数值模型建模方法,通过子结构试验结果验证了有限元模型的准确性;继而设计了SFT和SFT-RLB结构算例,对比了2种结构的弹性和弹塑性性能;最后采用IDA方法对结构算例的抗地震倒塌能力进行评估。分析结果表明,SFT-RLB结构主要通过耗能梁段发展塑性耗散地震能量代替裙梁端部形成塑性铰,其耗能能力和变形能力均明显优于SFT结构。大震作用下,裙梁中设置的耗能梁段充分进入塑性耗散地震能量,可以有效地减小结构的基底剪力和层间侧移角,从而降低结构的地震作用,减轻主体构件的损伤程度。SFT-RLB的残余层间侧移角小于试验测得的可允许更换残余侧移角,证明结构具有震后功能可恢复潜力。算例SFT-RLB的修正倒塌储备系数ACMR远大于允许值ACMR10%(βTOT),揭示了SFT-RLB结构具有足够的抗倒塌能力储备。

利用钢梁拼接耗能的框架结构抗震性能研究

在以往试验和拼接节点弯矩-转角模型的基础上,对弯矩-转角模型进行修正并提出了新的划分标准。将修正后的模型赋予框架中的拼接单元,并通过有限元计算,研究了该型结构的破坏形态、荷载-位移曲线、滞回曲线及耗能性能等,检验了该型结构的抗震性能。分析表明,利用钢梁拼接耗能的框架结构在弹性阶段与纯框架性能相同,塑性阶段利用拼接区接触面的滑移和螺栓孔壁的挤压来消耗能量,提高了结构的抗震性能。

一种端板拼接钢梁节点受力性能分析

以高强螺栓外伸端板拼接梁节点为研究对象,采用有限元模拟计算得到了节点在单调加载下的剪力—滑移曲线和弯矩—转角曲线,呈现出节点连接的半刚性;分析了端板厚度、螺栓直径、加劲肋对节点受力性能的影响,得出结论:增加端板刚度及螺栓直径有利于节点承载力和变形能力的提高。

快速装配式工字钢钢梁连接的抗剪承载力研究

提出一种快速装配式工字钢梁的悬臂梁段拼接节点,该节点由悬臂梁段、横隔板、加劲肋组成。通过改变加劲肋厚度和肢长、横隔板厚度和锚固长度、T形凸起区长度、剪跨比、截面尺寸、补强方式和试件加载方式。利用ABAQUS软件,分析了该设计节点的破坏模式和受力机理,得到了荷载-位移曲线。研究结果表明:改变上侧加劲肋厚度、T形凸起区长度和补强方式对节点的抗剪承载力影响较大,T形凸起区长度设计为170 mm(T形凸起区长度/腹板高度的一半=0.85)时,或凸起位置设置加劲肋,可以防止集中力位置的腹板发生局部屈曲,且节点抗剪承载力与原截面基本相当;角钢形加劲肋可加强腹板,并有效防止连接部位发生局部屈曲。