1300 MPa High Strength Steel for Bolt with Superior Delayed Fracture Resistance

By the increase in Mo content,the addition of microalloying elements V and Nb and by reducing the contents of Mn,P and S based on the composition of steel 42 CrMo,we have developed a 1 300 MPa-grade high strength steel(ADF1)for bolts.The sustained load bending test,sustained load tensile test and stress corrosion cracking test have been carried out to evaluate the delayed fracture resistance of steel ADFl and commercial steel 42 CrMo.The results showed that steel ADF1 has superior delayed fracture resistance to that of 42 CrMo steel.It's concluded that the superior delayed fracture resistance of ADF1 is mainly due to the increase of tempering temperature,fine homogeneously distributed MC carbide and fine prior austenite grain size.

建设项目钢结构安装施工方案及工艺研究

钢结构作为建筑的主体承重构件能广泛应用于高层建筑、飞机场等大型基础设施建设中,起重机等机械设备在桥梁承重中,具有稳定性的优点。基于项目工程概况,分析钢结构在工程建设中的重难点并设计整体施工方案,具体分析重点安装技术在项目中的应用,以期实现钢结构建筑的提质增优,顺利合龙,并为工程的顺利进行提供保障。

新型承插式螺栓连接柱-柱节点抗拉性能研究

为实现模块化钢结构单元房间的上下连接,提出一种新型承插式螺栓连接柱-柱节点,以有无注浆、承插深度为参数设计并制作3个足尺节点试件,并对其进行抗拉试验,分析了各节点的破坏形态、应变分布以及承载能力等,探讨了该新型节点的抗拉性能.建立了数值分析模型,进行了轴拉荷载作用下的受力性能参数化分析,研究了承插深度、螺栓直径及内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响.基于高强螺栓的抗剪承载力,提出了适用于该新型节点的抗拉承载力计算公式.研究结果表明:该新型节点可将轴向拉力有效传递至高强螺栓,试件破坏时均出现高强螺栓群被剪断,灌浆节点试件发生破坏时,出现钢材与灌浆料界面的黏结破坏及螺栓周围局部灌浆料的压碎;高强螺栓群在拉力荷载作用下呈端部螺栓受剪较大、中心螺栓受剪较小的分布,试件破坏时,各螺栓承受的剪力趋于相等;灌浆节点与无浆节点相比,灌浆料与高强螺栓协同工作性能良好,弹性阶段最大摩擦力平均值提高64.4%,极限抗拉承载力提高14.1%;承插深度由300 mm增至500 mm,节点极限抗拉承载力提高80.9%;承插深度和螺栓直径对节点抗拉承载力影响较大,内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响较小;根据提出的节点抗拉承载力计算公式得到的计算值与有限元模拟值吻合良好.

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。

可拆卸式钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键的抗剪性能试验

试验共设计16个推出试件,探究螺栓直径、螺栓等级、螺栓预紧力和剪力键类型对钢-预制超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁中高强螺栓剪力键抗剪性能的影响.试验结果表明,推出试件以剪力键剪断为主要破坏模式.螺栓剪力键的抗剪性能随螺栓的直径和螺栓等级的增大而提高;螺栓预紧力仅对初始抗剪刚度有影响;相比于传统焊钉剪力键,螺栓剪力键的单栓抗剪承载力有所下降,但整体抗剪性能仍满足结构性能要求.结合试验结果和国内外规范公式,提出一条更精确的计算公式用以预测钢-预制UHPC组合梁中螺栓剪力键的抗剪承载力.

钢桥高强度螺栓抗延迟断裂研究

为有效管控钢桥高强度螺栓(高栓)延迟断裂的发生,采用现状调研、有限元法和试验研究等方法分析高栓断裂原因,研究高栓用钢抗延迟断裂性能提升措施,并研发了高栓轴力精准监控技术。结果表明:高栓延迟断裂比例极低,但属于关键问题,应尽量避免;高栓断裂位置多在螺栓头与直杆、直杆与丝杆、丝杆与螺母交界处应力集中部位,超拧会显著增加延迟断裂概率,高栓材料强度高使其氢脆敏感性大、应力集中,这是导致高栓氢致延迟断裂的主要原因;建议既有10.9级高栓用钢抗拉强度上限采用1190 MPa,研制的新型高栓用钢SRQS1可有效提升原材料的抗延迟断裂性能;研发的钢桥高栓连接施工智能管控系统及提出的基于超声波测量的在役高栓轴力测试方法,为高栓施工期和运营期轴力的精准监控提供了重要支撑。

模块化钢结构单元房承插式节点弯剪性能研究

为实现钢结构建筑模块化施工,提出一种新型承插式对穿螺栓连接柱-柱节点,该节点的组成构件在工厂预制,在施工现场仅需采用高强对穿螺栓拼装。通过对3个足尺节点试件进行弯剪试验,研究节点在弯剪受力状态下的受力特征、破坏模式、弯矩-转角关系及应变发展,对比节点内外套筒嵌套深度、套筒内有无注浆对节点极限承载力和初始刚度的影响。结果表明:该类节点初始转动刚度大、受弯性能好,满足欧洲规范3中刚性连接的要求,适用于钢结构模块化建筑;高强螺栓的紧固作用及内外套筒嵌套区域的“杠-撬作用”在一定程度上限制了节点域刚度发展;内套筒与端板焊接处焊缝质量和强度对节点承载性能影响较大,宜采用与钢材等强度设计;节点内外套筒嵌套深度为400 mm时,注浆与不注浆相比,初始转动刚度提高142%,承载力提高19%;承插深度减小可使节点内套筒应变发展变缓,但影响程度有限。采用ABAQUS有限元软件建立的考虑接触效应的实体单元非线性有限元模型可以很好地模拟该类节点的受力性能。进一步对该类注浆节点进行参数分析,结果表明:增加内、外套筒厚度可以提高注浆节点承载能力、初始刚度,但内套筒影响更为显著;套筒嵌套深度对注浆节点初始转动刚度和承载能力影响很小。

飞轮螺栓断裂原因

某42CrMo钢飞轮螺栓在使用过程中发生掉头断裂现象,采用宏观观察、扫描电镜和能谱分析、金相检验、化学成分分析、硬度测试等方法对螺栓断裂原因进行分析。结果表明:在螺栓的生产过程中,氢原子渗入到螺栓的浅表层,在后续使用时,这部分氢原子与拉应力的共同作用导致螺栓发生氢脆延迟断裂现象。

关于钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副的分析

针对钢结构螺栓连接副应用中的腐蚀问题,分析了耐候钢高强度螺栓的应用优势。基于我国耐候钢高强度螺栓的研发和应用现状,对GB/T 43151-2023《钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副》标准进行解析,并提出了耐候钢高强度螺栓的研发方向和建议。

高强螺栓连接系统管廊架设计

通过设计实例,介绍了某油气站场系统管廊架的结构设计过程,着重讲述了系统管廊架高强度螺栓连接的结构布置、节点设计、强度计算等方面的主要设计经验和建议,总结了高强度螺栓连接的优缺点和设计注意事项,为同类工程的设计提供了详实的参考依据。

基于深度学习的钢桥螺栓关键点识别方法

为解决钢结构桥梁高强度螺栓数量多、脱落风险高和人工检查效率低的难题,基于深度学习技术研发了一种通过定位螺母(螺栓头)6个角点和1个中心点来识别高强度螺栓关键点的识别方法。首先,通过实际工程拍摄与数据增强方法,构建了公路钢桥大六角头高强度螺栓数据集。然后,设计并搭建了以ResNet50为主干网络的模型,将标注后的训练集转换为热力图并对模型进行训练,进而提出了钢桥节点螺栓编号规则与算法。最后,以正确关键点百分比与准确率为评估指标对训练得到的模型性能进行了评估,利用新采集的螺栓图像对模型进行关键点定位试验和不同光线下鲁棒性试验,并结合实际工程对关键点的识别精度进行了验证。研究结果表明:室内试验和实际工程中模型螺栓的识别率均为100%,且现场识别效果优于试验结果。该研究成果可为钢桥高强度螺栓病害智能检测提供参考。

钢桁梁桥高强螺栓防坠落装置研发及试验研究

影响高强螺栓坠落的因素很多,尽管在结构受力及材料、加工、施工等各个环节均采取了措施予以控制,还是很难完全杜绝螺栓坠落现象。文章针对高强螺栓坠落问题,从被动控制角度,研究防止螺栓断裂后坠落的控制措施,开发螺栓防坠落装置,并进行静力拉伸性能试验。试验结果表明,研发的钢桁梁桥高强螺栓防坠落装置可满足实际工程需求,避免因螺栓坠落造成车毁人亡的重大交通事故。

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。

全互通立交中下部结构钢盖梁预制拼装技术应用研究

随着全预制拼装技术在桥梁领域的不断应用,对下部结构施工提出了更高的要求。全互通立交结构形式复杂多变,尤其城市环境中下部结构受空间位置等条件限制影响造型各异,采用混凝土结构盖梁无法满足全预制拼装施工技术的要求,且经济性较差。钢盖梁结构形式因其自身重量轻、造型适应性强等优点,在预制拼装下部结构中可以发挥更大的优势。本文以某全互通立交工程为例,对钢盖梁及其与预制混凝土立柱、钢立柱之间的连接节点等进行了详细的介绍,通过该技术的应用大大提高了全互通立交的预制装配化率。

高强钢组合梁屋盖内力变形控制措施

中关村论坛永久会址建筑限高12 m,主会场跨度47.6 m,为了实现建筑净空要求,工程应用了Q460高强钢组合梁屋盖体系。针对大跨度组合屋盖结构特点,制订了组合梁内力控制措施,根据拟定的支撑卸载顺序和屋面施工顺序,建立了大跨组合梁施工阶段分析模型,模拟组合梁挠度和应力变化情况,施工过程中进行了应力和变形监测,并对计算结果进行了验证。

可拆装配化钢板组合梁桥总体设计与选型研究

将可拆高强螺栓连接件应用在钢混组合梁中,可提高组合梁的管养效率,降低维修成本,但目前尚缺乏全面的相关研究和设计规范。为此,将UHPC-NC叠合桥面板代替预制桥面板,采用高强螺栓代替预制板剪力钉,形成的新型组合梁桥,并通过有限元模拟进行深入研究验证其可行性。结果表明:该梁桥成桥状态钢主梁墩顶压应力水平从原有的208.8MPa减小到195.6MPa,跨中的拉应力水平从183.4MPa增大到193.9MPa,满足设计要求。为新型可拆装配化钢板组合梁设计提供了参考。

耐延迟断裂性能优良的高强度螺栓钢

参照 42 Cr Mo钢 ,通过增加 Mo量 ,添加微合金元素 V、Nb、降低 Mn量和杂质元素 P、S含量 ,研制开发出一种高强度螺栓钢 ADF1 ,在 1 30 0 MPa级的强度水平下具有良好的耐延迟断裂性能 ,并对此进行了分析。

1300MPa级高强度螺栓钢

在常用高强度螺栓钢 4 2 Cr Mo的基础上研究开发出一种强度级别更高的高强度螺栓钢4 2 Cr Mo VNb。试验结果表明 ,新开发钢的奥氏体晶粒长大趋势明显小于 4 2 Cr Mo钢 ,具有微细的显微组织 ;在约 5 5 0℃以上温度回火时析出合金碳化物而产生二次硬化 ,具有良好的强韧性配合 ;其耐延迟断裂性能、缺口敏感性和冷加工性能均优于 4 2 Cr Mo钢。

采用螺栓连接的工字形全装配式RC剪力墙试验研究

采用连接钢框、高强度螺栓将带有内嵌边框的纵横向预制钢筋混凝土(RC)剪力墙连接起来,形成工字形剪力墙。为研究该全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,进行了3榀墙体的单调加载试验和1榀墙体的低周反复荷载试验,分析了该全装配式工字形剪力墙的承载能力、刚度、延性性能、耗能能力、连接件的应变分布以及连接件间的相对滑移等,最后探讨了试件的极限抗剪抵抗机制。研究结果表明:该全装配式剪力墙具有较高的承载能力、较好的延性性能以及耗能能力,位移延性系数约为3～6;高强度螺栓的直径、连接钢框钢板的厚度对装配式剪力墙的抗侧刚度及峰值荷载有一定的影响;内嵌边框既传递了分布钢筋的应力,也起到了约束混凝土、增加RC剪力墙延性性能的作用。

高强度螺栓钢的合金设计和性能

从强韧性、耐延迟断裂性和冷变形性三个方面介绍了高强度螺栓钢的设计思路和前期研究结果,并在此基础上设计出一种1500MPa级的高强度螺栓钢。研究结果表明,新钢种具有微细的显微组织和良好的强韧性配合,并且其缺口敏感性、冷变形性及耐延迟断裂性能均优于或等同于常用的12.9级高强度螺栓钢42CrMo,这表明新钢种有可能用作14.9级高强度螺栓钢。