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。

变电构架柱的节点试验研究与有限元分析

提出变电构架柱新型螺栓连接柱头形式,通过试验研究和有限元计算相结合的方法,验证新型构架柱的可行性。首先,以有限元分析为基础,选取2.5 m构架柱柱头节点作为试验研究对象,分析盖板螺栓数量和竖板厚度变化对节点刚度和强度的影响;其次,结合试件底部位移实测数据对2.5 m节点进行计算,并将结果与实测结果比较,验证了模型计算的可行性;最后,对多种28 m构架柱进行计算,比较分析柱顶挠度和控制点Von-Mises应力,得出节点试件所对应的新型构架柱基本满足工程设计的强度和刚度要求,且与增加盖板螺栓相比,增大竖板厚度是提高构架柱刚度和强度较为有效可行的方法。

总溪河大桥主桥结构设计

总溪河大桥主桥为上承式钢管混凝土桁架拱桥,计算跨径360m。主拱圈采用钢管混凝土与钢管组成的桁架式截面,弦管与腹杆、斜撑均采用新型的"栓焊结合"节点。拱上立柱采用排架式空心矩形截面钢箱结构,柱间采用横撑连接;立柱盖梁采用空心矩形变截面钢箱结构。桥面系采用多主梁形式钢-混结合梁,钢纵梁、钢横梁均为焊接工字形截面;桥面板为普通钢筋混凝土预制板。毕节岸拱座采用扩大基础结合桩基础的形式,都格岸拱座采用常规的扩大基础形式。对该桥进行全桥静力分析,并对毕节岸拱座、钢管混凝土新型栓焊节点、主弦管节点内栓钉进行局部受力和试验研究,结果表明桥梁结构受力均满足规范要求。该桥整体采用无支架斜拉扣挂缆索吊装系统施工。

焊接管节点疲劳研究综述

为加深对焊接管节点疲劳问题的认识,对焊接管节点名义应力法、热点应力法、切口应力法和断裂力学法4种常用疲劳评估方法应用现状和存在问题进行介绍,从疲劳效应(热点应力集中系数)和抗力(热点应力幅S-N曲线)2个方面对首推的热点应力法研究现状进行总结,探讨了管节点结构形式的发展趋势。结果表明:焊接管节点常用四大疲劳评估方法中名义应力法应用最广,但过于保守,热点应力法最被推崇,但仍有待进一步完善,切口应力法实施难度大,尚未在规范中使用,断裂力学法则适用于剩余疲劳寿命评估;对于传统的圆形和矩形钢管节点,已形成了较为系统的热点应力评估方法,对热点应力集中系数最大值可能发生位置、外推区域、热点应力集中系数计算公式、壁厚效应修正系数等方面进行了明确的规定;在传统的圆钢管和矩形钢管节点基础上,创新节点形式,提出了钢管混凝土节点、PBL加劲型钢管混凝土节点、圆管-方管节点和鸟嘴式节点,对比传统钢管节点,钢管混凝土节点热点应力集中系数降幅在25%以上,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点降幅在50%以上,圆管-方管节点和鸟嘴式节点降幅则介于圆形钢管和矩形钢管节点之间。

栓焊钢桥3种典型细节的疲劳损伤试验

为了研究搭接节点、不承载角焊缝节点、摩擦型高强螺栓连接节点这3种典型栓焊钢桥细节的疲劳损伤演化规律,采用MTS疲劳试验机和正弦波加载的方法研究了这3种细节的损伤程度与循环比之间的关系,共进行了4个单面盖板搭接节点、2个不承载角焊缝节点和2个摩擦型高强螺栓连接节点的疲劳试验,建立了这3种典型细节基于Chaboche疲劳损伤模型的损伤演化方程:单面盖板搭接节点细节:D=1-[1-(n/Nf)0.1970]0.1779;不承载角焊缝节点细节:D=1-[1-(n/Nf)0.01606]0.01858;摩擦型高强螺栓连接节点细节:D=1-[1-(n/Nf)0.01147]0.02153,可用于栓焊钢桥的疲劳寿命预测.

新型奥氏体不锈钢焊接接头热腐蚀性能的研究

针对高参数、大容量电站锅炉对耐热材料的使用要求,采用新型奥氏体不锈钢SUPER304H、TP347H和HR3C,并基于锅炉管系工作环境,选用Na2SO4/NaCl作为热腐蚀介质,通过涂盐试样的热腐蚀性试验,研究焊接接头各区热腐蚀规律,利用SEM、XRD等分析手段观察腐蚀层形貌,分析腐蚀产物及成份.结果表明:在650℃,NaCl∶Na2SO4=2∶1的条件下,热影响区的耐热腐蚀性能最差,焊缝次之,母材的耐腐蚀性最好,腐蚀产物主要为Fe2O3、Cr2O3和NaFeO2.

端板厚度对新型全螺栓连接节点的抗震性能影响

对3个新型全螺栓端板连接十字节点试件在低周反复水平荷载作用下的滞回性能进行试验研究,研究试件的破坏形态,分析得到了新型全螺栓端板连接十字节点的滞回曲线、骨架曲线、延性和破坏模式等。试验结果表明:随着端板厚度的增加,试件的极限承载力、耗能能力和延性随之减小。新型全螺栓连接节点的破坏模式有3种:分别为端板屈曲、焊缝撕裂和螺栓拔出。

新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点抗震性能的有限元分析

为研究新型钢板组合PEC柱-钢梁节点连接的抗震性能,以采用预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点试验试件为研究对象,考虑轴压力、PEC柱截面形式与钢板组合截面布置方式等设计参数,利用有限元软件ABAQUS建立4个中节点有限元模型并对其滞回性能进行模拟.研究结果显示:柱轴压力提高了节点连接的初始抗弯刚度,而二阶效应降低了其抗弯能力;采取钢结构翼缘卷边增强了混凝土的约束作用,更好地满足"强柱弱梁"的抗震要求;钢板组合截面布置是决定梁柱连接刚度合理匹配的关键;预拉对穿螺栓表现出部分自复位功效,且较好地实现了混凝土斜压带传力模式,相应降低了节点域腹板的抗剪要求;所有试件破坏模式均因T形件的加强使得梁上塑性铰出现位置向T形件腹板尾部附近梁截面转移,且所有试件达到破坏时节点转角均超过0.02弧度,表明该节点连接能较好地满足抗震对节点转动能力的需求.

网架结构新型节点单向受压试验研究

本文研究了运用正交设计方法安排的新型空心螺栓球节点试验。根据正交设计试验结果,还针对性地进行了补充试验,共计试验了二十个以45号钢机加工制成的不同尺寸的原型节点。通过测试,得出节点在单向受压情况下的破坏特征以及节点表面应力应变分布规律;通过极差分析,找出了影响节点单向受压承载能力的主要因素;最后,给出了经回归分析得到的新型节点几何尺寸和受压极限承载力的关系式。

脱硫除尘岛钢支架结构形式分析

钢支架是脱硫除尘岛重要的支撑结构,其设计是否合理,直接影响脱硫除尘岛的安全性、经济性和美观性。从钢支架结构体系、构件形式、节点形式3个方面,结合脱硫除尘岛的特点和我国材料供应、加工水平、安装能力等现状进行分析,提出了适合脱硫除尘岛特点的钢支架各种形式,以保证脱硫除尘岛钢支架安全可靠、节约钢材、构造简单和施工方便。

锅炉炉膛清洗对新型奥氏体钢焊接接头腐蚀影响研究

国内超超临界机组锅炉受热面高温段采用新型奥氏体不锈钢Super304H和HR3C,机组在停机检修时通常采用消防水对受热面外表面进行清洗。为了检验消防水中Cl-是否会引起新型奥氏体钢焊接接头腐蚀,通过模拟相似条件进行多批次浸蚀试验,对试样进行外观检查、表面渗透、金相检验、电镜扫描等检测与分析,未发现较高浓度Cl-溶液引起Super304H和HR3C不锈钢焊接接头腐蚀现象,为超超临界锅炉炉膛内部采用消防水清洗提供了有力的试验依据。

钢管塔新型内外法兰节点试验研究与有限元分析

提出了一种适用于钢管塔的新型内外法兰节点连接形式,阐述了该法兰的特点,指出其内外圈螺栓拉力的确定是该法兰节点设计的关键。为考察这种内外法兰节点的受力性能、破坏模式及内外圈螺栓的拉力,以榕江大跨越塔为背景,进行了2个内外塔脚法兰节点的大尺寸缩尺模型静力试验。同时,对试验模型进行了有限元非线性数值分析。试验与有限元分析结果表明:这种法兰节点受力合理,可用于实际工程;榕江大跨越塔新型内外塔脚法兰节点是安全可靠的。最后,结合试验与有限元参数分析结果,建议实际工程中在进行内外法兰节点设计时,当内外圈螺栓规格相同时,其外内圈拉力比值可统一取1.0;当内外圈螺栓规格不同时,建议外内圈螺栓直径相差不宜超过2个级别,其拉力比值可取为1.1。

新型锻造法兰抗弯承载性能的有限元分析

针对大尺寸的输电线路钢管杆塔,提出一种新型内外锻造法兰的节点形式,对该法兰节点在受弯情况下的特性和受力状态进行系统分析。以白花洞电杆为研究背景,利用有限元分析软件ANSYS进行非线性分析,重点考察新型内外锻造法兰的螺栓受拉情况和法兰盘受力情况,并研究主要参数对螺栓拉力的影响。通过研究得出该法兰的受弯性能和理想的参数组合,以供实际工程设计时参考。