采用钢管榫卯节点连接的节段预制拼装桥墩抗震性能研究

为分析钢管榫卯节点连接构造对节段预制拼装桥墩抗震性能的影响,以福建省某互通立交桥匝道桥为背景进行研究。首先进行钢管榫卯节点连接的足尺节段预制拼装桥墩试设计,采用MIDAS Civil软件建立实桥模型,对试设计的足尺节段预制拼装桥墩开展静力承载力验算;然后按1∶3.75比例缩尺,设计、制作1根整体现浇桥墩(RC)试件和1根钢管榫卯节点连接的节段预制拼装桥墩(PSBP-MTJ)试件,开展拟静力试验;最后对比分析两试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线与延性、累积滞回耗能、刚度退化与残余位移。结果表明:两试件的破坏模式类似,均为整体压弯型破坏,PSBP-MTJ试件塑性铰区因墩底灌浆套筒的存在而上移;两试件滞回曲线饱满无捏缩,耗能能力相当;PSBP-MTJ试件水平承载能力较RC试件提高约19%;PSBP-MTJ试件的拼装节段之间无剪切滑移出现,预应力筋延缓了其刚度退化,显著提高了其自复位性能,其残余位移仅为RC试件的67%,且残余位移与最大位移比值显著小于未采用无粘结预应力筋连接试件。

榫卯灌浆钢管框架节点抗震性能试验研究

为探索建筑钢结构低能耗循环利用技术,研究方钢管柱-矩钢管梁采用榫卯连接、砂浆灌浆阻滑的钢框架节点的抗震性能。对榫卯灌浆节点及传统全焊接节点进行了低周往复荷载试验,对比分析其破坏形态、荷载-位移滞回曲线、延性系数以及极限承载力,并建立有限元分析模型,与试验结果进行对比。研究表明:榫卯灌浆节点在弹性阶段的承载力与全焊接节点相当,但榫卯灌浆节点的极限承载力高于全焊接节点,塑性发展平台更长;榫卯灌浆节点的破坏方式为砂浆磨损挤碎,钢构件损伤小;摩擦耗能效果好,滞回曲线饱满,且震后砂浆易修复。

中国古建筑木结构榫卯节点加固的试验研究

通过对3个按照《营造法式》制作的二等材殿堂式木构架的缩尺模型,以及3个碳纤维布和2个扁钢加固榫卯节点的构架模型在水平低周反复荷载作用下的试验研究,得到了未加固构架、碳纤维布加固构架及扁钢加固构架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、变形及耗能等性能。试验结果表明:所有构架的梁、柱构件完好无损,破坏均发生在榫卯节点;未加固构架、碳纤维布加固构架及扁钢加固构架的滞回曲线有明显的不同;碳纤维布和扁钢加固后构架强度和刚度增加,而耗能能力却有所降低;木构架具有非常好的变形能力。扁钢加固适合于强度或刚度明显不足且较隐蔽的榫卯节点,而碳纤维布加固适合于破损程度较小的榫卯节点。

钢构件加固古建筑榫卯节点抗震试验

为探讨古建筑榫卯节点的有效抗震加固方法,提出了一种钢构件加固方法.基于故宫太和殿某开间结构原型,制作了1∶8缩尺比例的木结构空间框架模型,考虑梁柱连接为燕尾榫形式,进行了低周反复加载试验,其中未加固构架试验进行了3组,加固试验进行了2组.基于试验相关数据,获得了节点的弯矩-转角滞回曲线和骨架曲线,对比分析了节点加固前后的耗能能力,刚度退化和延性等抗震指标.结果表明:钢构件加固榫卯节点后,节点拔榫量减小,抗弯承载力提高,刚度退化不明显,加固后的节点仍有较好的耗能能力和延性.因此钢构件具有良好的加固效果.

焊接钢榫卯连接装配式混凝土柱抗震性能分析

为研究焊接钢榫卯连接装配柱的可靠性,对不同钢板厚度的2个装配柱和1个现浇柱进行低周反复试验对比,分析试件的破坏形态、骨架曲线、耗能及刚度退化等。对不同轴压比和剪跨比的装配柱进行数值模拟分析,研究轴压比及剪跨比对装配柱抗震性能的影响。结果表明:装配柱延性及耗能均不低于现浇柱,抗震性能良好;钢板厚度对装配柱抗震性能影响较小;轴压比和剪跨比对装配柱承载力、耗能、刚度退化等抗震性能指标影响显著。

木结构榫卯节点耗能加固有限元分析

我国西南、西北等地区存在着量大面广、危险性大的木构架承重建筑,严重威胁人民生命财产安全,急需进行加固修复。本文提出了一种新型木结构榫卯节点的加固方式:耗能软钢加固,并采用大型有限元软件ABAQUS对其在低周反复荷载作用下的抗震性能进行研究。通过对比加固前后榫卯节点的滞回曲线、骨架曲线等参数,可知加固后的节点刚度增大,耗能能力更强。

故宫太和殿某正身顺梁榫卯节点加固分析

为保护古建筑,采用理论计算与有限元模拟相结合的方法,研究了故宫太和殿三次间正身顺梁榫头下沉的原因和加固方法。考虑采用两种不同的加固方案,建立相应的计算简图和有限元模型,进行静力分析。基于分析结果,获得了加固前正身顺梁的变形及主要内力的分布特征;基于文物保护原则,对现有的两种不同加固方案进行了合理筛选。结果表明:太和殿三次间正身顺梁榫头下沉的主要原因与该位置拉、弯、剪应力过大密切相关,采取附加柱子支顶的方法对下部结构有不利影响,而钢木组合体系的加固方法更合理且满足文物保护要求。

榫卯式连接钢框架节点承载力性能研究

提出了一种新型钢结构梁柱连接节点——方钢管榫卯节点。对由该节点连接的钢框架结构进行了静力载荷试验,得到梁跨中和端部节点荷载-位移曲线,以及框架不同部位荷载和应变图,分析了试验的结果;并根据试验模型进行了计算机非线性有限元分析,分析了节点处构件不同截面尺寸对节点承载力的影响。提出了方钢管榫卯节点承载力的计算公式,并将它与试验结果进行了比较,比较接近。试验表明:这种新型榫卯节点承载力高,从设计原则看是可行的。

碳纤维布及扁钢加固古建筑榫卯节点抗震性能试验研究

通过对2个严格按照宋代《营造法式》有关大木作要求制作的木构架模型及其分别用CFRP布和扁钢加固榫卯节点的构架模型在低周反复荷载作用下的试验研究,深入分析了加固前后木构架榫卯节点滞回性能、骨架曲线特性、延性、耗能、刚度退化等抗震性能。从对试验结果分析看,榫卯节点采用CFRP布和扁钢加固都取得良好的效果,为古建筑的抗震设计和加固提供理论依据。

轻型电动客车榫卯结构骨架仿真分析

针对基于榫卯结构的轻型客车钢铝混合骨架结构,运用Pro/E软件建立三维几何模型,将其简化成简单截面梁的骨架模型,记录各种用于有限元建模的参数。再导入ANSYS软件,运用APDL语言参数化建模技术,针对车架榫卯结构进行试验,并专门建模处理,同时赋予骨架钢铝混合材料和多种截面属性,建立客车车架有限元模型。依据客车实际情况,添加约束条件和载荷,进行弯曲和扭转工况的仿真,得出骨架应力和变形分布图。结果表明,该设计方案满足相关工况下结构强度要求。

新型榫卯钢结构梁柱边节点承载力试验及有限元分析

提出了一种方钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁的梁柱边节点连接形式,即新型榫卯钢结构梁柱边节点。为研究该节点的承载能力以及破坏模式,开展了2个边节点的单调静力承载试验。试验使用几何可变框架进行柱端加载,并利用ABAQUS有限元软件对试件进行分析。结果表明:各个试件的破坏主要集中于贯穿槽钢与钢管柱的焊缝,该类组合节点具有较高的承载能力和延性;有限元理论分析与试验结果吻合良好,验证了理论分析的正确性。

钢板-自攻螺钉加固残损古建筑木结构直榫节点抗震性能试验研究

为了研究不同残损程度的直榫节点及用钢板-自攻螺钉加固不同残损程度直榫节点的抗震性能,制作了12件缩尺比例为1∶2的单向直榫节点模型,包括完好节点模型2件,残损度为7%、15%、25%的人工模拟残损节点模型各2件,用钢板-自攻螺钉加固残损度为7%、25%的残损节点模型各2件。试验结果表明:单向直榫榫卯节点的破坏主要发生在榫卯节点处;所有节点的荷载位移滞回环形状呈反S形且残损程度越大滞回环"捏拢"效应越明显,未加固节点随着残损程度的增加,滞回环的面积减小;未加固残损节点的承载力、刚度明显低于完好节点且随着残损程度增加逐渐降低,加固后残损节点的承载力、刚度较加固前显著提高,耗能能力有所降低;钢板-自攻螺钉适合加固强度或刚度明显不足的榫卯节点。

梁柱式木结构框架抗震性能试验研究

通过对3个钢填板连接形式的梁柱式木结构框架的缩尺模型,以及一个按照《营造法式》制作的古建木结构框架模型在水平低周反复荷载作用下的试验研究,得到了钢填板连接纯框架、钢填板连接隅撑框架、钢填板连接斜撑框架及榫卯连接纯框架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、变形及耗能等性能。试验结果表明:破坏均发生在钢填板连接及榫卯的节点处;钢填板连接框架与榫卯连接框架的滞回曲线有明显的不同;与纯框架相比,隅撑和斜撑框架的强度和刚度有显著增加;梁柱式木框架具有非常好的变形能力。

胶合木梁柱直榫-L型钢板连接节点抗震性能试验研究

通过4组14个胶合木节点试件的单调和低周反复加载试验,研究了梁柱直榫钢板连接节点的抗震性能。试验研究表明,胶合木梁柱直榫-钢板节点性能主要取决于木螺钉锚固性能和榫卯挤压变形能力;节点试验初期,木螺钉与木材的咬合力会使节点刚度较大,试验后期木螺钉横纹拔出致使节点承载力降低,由于榫卯挤压使得节点破坏形式为塑性破坏模式;同等条件下,直榫-钢板节点的极限承载力和刚度均大于胶合木纯榫卯节点,节点承载力和刚度随螺钉直径的增加而增加,随榫头长度减小而减小。

不同荷载比下嵌固式钢框架节点M-θ_r曲线拟合

对嵌固式节点进行有限元仿真分析,得到了嵌固式门式框架在不同的荷载工况条件下节点的M-θr曲线。通过对不同荷载组合情况下得到的M-θr曲线进行比较可知,节点刚度随着荷载组合的变化而变化,但两个方向框架中嵌固式节点刚度的变化规律不同。综合考虑门式框架嵌固式节点M-θr曲线的特性,对多种荷载组合情况下的M-θr曲线进行曲线拟合,得到拟合公式并对其进行方差分析。透过相关指数可知提出的嵌固式节点M-θr曲线的拟合公式是可靠的,可为进一步深入研究嵌固式组装钢框架的力学性能提供借鉴和参考。

弧形耗能器加固震损木构架抗震性能研究

基于榫卯节点木构架具有优良的抗震性能,开展参数化弧形耗能器加固榫卯节点木构架抗震性能试验研究。对震损后的榫卯节点木构架试件用不同厚度、半径的弧形耗能器进行加固,并研究其加固后的抗震性能,对比加固前后试件的抗震性能指标,确定相同尺寸弧形耗能器对不同尺寸木构架的加固效果,不同尺寸弧形耗能器对相同尺寸木构架的加固效果。

弧形耗能器增强木构架抗震性能试验研究

对5个1:1.67的缩尺木构架模型进行了低周反复荷载预损试验,随后对采用不同半径、不同厚度的弧形耗能器增强的预损木构架模型进行低周反复荷载试验,得到了增强前后木构架的破坏模式、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等性能参数;对弧形耗能器单独进行了低周反复荷载作用下的性能试验,得到了其滞回曲线和骨架曲线。试验结果表明:增强后木构架仍具有很好的变形能力;采用弧形耗能器能显著提高木构架的刚度、承载力和耗能能力,增强后木构架的承载力与刚度主要由弧形耗能器提供;木构架的刚度、承载力和耗能能力在一定范围内随着耗能器厚度的增加而增加;随着耗能器半径的增大,加载前期木构架刚度和承载力会有所下降,但加载后期耗能能力会有较大的提升。