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。

装配式建筑钢结构梁柱节点连接设计研究

为提高梁柱节点连接的荷载能力,以某装配式建筑工程项目为例,开展钢结构梁柱节点连接设计方法的研究。先根据工程项目需求,选择“H”型梁柱全焊节点连接作为装配式建筑钢结构梁柱全焊节点连接形式,然后根据结构形式和受力特点计算节点应力分布,结合钢结构梁柱节点应力集中的部位,计算应力值大小,以此为依据,确定钢结构梁柱节点连接刚度,最后根据建筑物的结构形式、受力特点、材料选择等进行节点连接构造与施工的设计。实验结果表明:设计的方法在实际应用中可以起到提高钢结构梁柱节点连接后荷载值的作用。

可修复的装配式钢框架梁柱节点非线性静力分析

提出了一种可修复的装配式钢框架梁柱节点,通过改变翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,将塑性铰转移到连接区,从而利用翼缘连接盖板的变形来消耗地震能量,确保梁柱等主要构件保持在弹性范围内不发生破坏,震后只需更换翼缘连接盖板即可实现节点的快速修复。利用ABAQUS有限元分析软件对5个节点进行了数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力等,着重分析了中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度等参数对节点关键力学性能的影响规律。结果表明:通过合理设计翼缘连接盖板厚度、中间排螺栓间距等相关参数既可保证节点承载能力,又能确保梁柱等主要构件不发生破坏,以实现节点的震后快速修复。

预制装配式型钢混凝土干式连接节点抗震性能非线性分析

为了通过简便有效的干式连接法将型钢混凝土柱-钢梁进行可靠的连接,提出一种承载耗能、施工高效和节能环保的新型预制装配式型钢混凝土组合节点,针对节点模块与钢梁之间的焊接连接、螺栓连接和栓焊混合连接等3种不同连接方式的梁柱节点,利用ABAQUS进行非线性拟静力分析,得到该新型连接节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及其延性与耗能系数.研究结果表明:不同连接方式的新型节点试件滞回曲线饱满,焊接节点、螺栓节点及栓焊混合节点的极限承载力分别为241.7,187.1和198.6 kN,均有稳定的强度及刚度退化性能;节点延性系数依次为6.02,8.24和4.25,等效黏滞阻尼系数依次为0.28, 0.28和0.35,均满足抗震性能的限值要求,表明3种连接方式的节点试件变形性能及耗能能力良好,具有良好的承载能力及抗震性能.

可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点抗震性能试验研究

提出一种震损后可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点,该节点由带削弱型约束钢板阻尼器的损伤可控钢质铰、钢套筒约束节点核心区、预制混凝土梁柱等构成。进行预制装配式损伤可控钢质节点的低周往复荷载试验,然后在该试验的基础上仅更换钢质铰中破坏的削弱型约束钢板阻尼器,进行第2次试验,最后进行现浇钢筋混凝土节点在低周往复荷载下的对比试验。考察各节点的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、耗能能力和延性等抗震性能指标,通过预制装配式损伤可控钢质节点的2次试验抗震性能指标,探讨其震损后可恢复功能的工作性能。结果表明:预制装配式损伤可控钢质节点的破坏集中在钢质铰中可更换削弱型约束钢板阻尼器上;装配式节点破坏模态、损伤程度可控,具有良好的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能;第2次试验中装配式节点前期刚度有所下降,但后期各项抗震性能与第1次试验基本一致,表明装配式节点在震损后其功能可恢复。

部分包覆钢-混凝土组合结构技术体系的应用研究

以采用部分包覆钢-混凝土组合结构的装配式建筑集成技术试验楼的应用为基础,对部分包覆钢-混凝土组合结构的设计(结构计算、构件设计、关键构件连接节点设计等)、构件生产安装施工等方面进行探索和研究。结果表明,部分包覆钢-混凝土组合结构与预应力混凝土空心板组合应用,在构件制作和节点连接方面能够大幅度提高组合结构预制化和装配化水平,大大减少现场湿作业,加快施工速度,提高施工效率,该技术为推动高效的装配式结构体系在我国应用及发展积累了经验。

钢筋锈蚀对空心板连接铰缝受力性能影响分析

通过试验和理论分析,对空心板连接铰缝钢筋锈蚀对结构受力性能的影响进行研究。研究结果表明:在作用荷载不大时,铰缝内钢筋锈蚀对空心板间的连接作用影响不大,可将其与空心板作为一个整体共同参与工作;作用荷载较大时,铰缝内钢筋锈蚀使铰缝对空心板间的连接作用下降。

梁-梁连接型预制钢骨混凝土梁柱节点变形性能试验研究

为解决传统装配式节点连接构造复杂、节点核心区易发生剪切破坏的问题,提出了一种基于梁-梁连接的预制钢骨混凝土梁柱节点。以轴压比、连接区混凝土类型和连接方式为参数设计了4个足尺十字形节点试件并进行了低周往复加载试验,考察了该新型节点在低周往复荷载作用下的破坏过程及破坏模式,通过研究梁的挠度、连接区钢材应变、节点核心区箍筋应变和柱底钢材应变分析了该新型节点的损伤程度与机理。结果表明:传统现浇节点在其核心区发生剪切破坏,而新型节点均在梁-梁连接区发生弯剪破坏,新型节点连接构造简单,安全可靠;轴压比的增大抑制了节点核心区及连接区裂缝发展,但加剧了梁的挠度突变和柱底应力集中,加重了节点损伤且削弱了节点变形能力;在梁-梁连接区使用纤维混凝土可以有效延缓试件裂缝开展及减缓梁的挠度突变,降低了节点损伤程度。研究结果可为装配式钢骨组合节点在地震区的推广应用提供参考。

泉州湾跨海大桥主桥主梁施工技术

泉州湾跨海大桥主桥为(70+130+400+130+70)m双塔结合梁斜拉桥,主梁为PK钢-混凝土结合梁,主梁单幅含风嘴宽27.41 m,梁高3.5 m。该桥主梁采用整梁段悬臂拼装架设,梁段之间采取"干拼法"连接,U形钢箱梁之间采用全焊接连接,在混凝土顶板之间涂抹环氧胶并施加预应力连接。该桥主梁施工主要包括预制拼装和架设两个阶段,在预制拼装阶段,采用钢桁架方案实现了主梁梁段反拱;在架设阶段,通过对梁段空中姿态预控,以及混凝土板上、下临时预紧力配合进行梁段纵向高程调整,在混凝土顶板间设置钢板垫块进行轴线偏差调整,通过设置湿接缝调整里程偏差,中跨采用配切合龙。采用"干拼法"施工,该桥合龙后,梁顶高程偏差小于5mm,满足设计要求。

钢结构房屋中框架梁柱刚性连接节点的设计

钢结构房屋中的梁柱刚性连接节点有全焊接刚性连接节点和栓焊刚性连接节点两种,地震区的刚性连接节点设计要满足多遇地震下弹性状态的承载力要求和罕遇地震下弹塑性状态的承载力和变形要求。大震下刚性连接节点的脆性破坏除了质量缺陷外,还有焊接工艺、焊接方法、节点形式和焊接材料等方面的原因。设计应选取合适的节点类型,严格控制不同部位的焊缝质量等级以保证焊接连接的质量。

方管束腹板削弱型弱轴连接的抗震性能影响因素分析

基于箱形节点域加强式工字形梁柱弱轴连接的基本形式,提出了一种新型的方管束腹板削弱(STW-RBS)型弱轴连接,这种连接是在塑性铰预期出现的位置用方钢管来取代梁平腹板而达到削弱的目的。为了研究该新型连接的抗震性能,设计了8个STW-RBS型弱轴连接节点试件进行有限元变参数(钢管中心距蒙皮板距离L、方钢管的边长A以及方钢管的厚度S)分析,并且设计了一个AW-RBS(Accordion Web RBS)型弱轴连接节点进行对比分析,主要从节点的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数以及塑性转动能力等分析节点的抗震性能。结果表明:STW-RBS型弱轴连接节点的削弱参数取值范围为L≤0.55h,A≥0.6b_f,S=t_w(h为梁截面高度,b_f为梁翼缘宽度,t_w为梁腹板厚度);在参数选取合理的情况下,STW-RBS型弱轴连接节点的延性系数可以达到6.0且塑性转动能力不小于0.06 rad,塑性铰出现在方钢管处,钢柱和节点域基本处于弹性状态,满足"强柱弱梁,强节点弱构件"的抗震设计理念;STW-RBS型弱轴连接节点与AW-RBS型弱轴连接节点的抗震性能基本一致。

钢结构住宅梁柱节点柔性连接初探

为探讨适用于钢结构住宅的梁柱节点形式 ,通过对已有钢结构建筑中的半刚性连接及铰接梁柱节点的学习与分析 ,结合钢结构住宅体系与构件形式的特点 ,提出适用于钢结构住宅的梁柱节点形式和建议 ,可供工程应用参考。

角钢连接的装配式混凝土梁柱节点塑性阶段力学性能研究

现有关于采用角钢和螺栓连接的干式拼装的装配式混凝土结构研究多集中在角钢的弹性阶段力学性能和节点的耗能能力上,而研究节点塑性阶段力学性能对研究其抗震性能也十分必要。采用试验和有限元模拟相结合的方法研究了角钢连接的装配式混凝土梁柱节点的塑性力学性能,通过1组试件的低周反复加载试验和60组试件的有限元模拟分析,得到了节点的荷载-位移滞回曲线。分析试验和有限元模拟结果,确定了弹性与塑性阶段的分界点,提出了塑性阶段等效转动刚度的表达式。研究结果表明,角钢采用双折线本构关系进行有限元模拟分析,其结果与试验结果吻合较好。

装配式钢混梁-柱螺栓连接节点力学性能研究

基于装配式钢混梁-柱螺栓连接节点单调加载试验,运用ABAQUS对节点进行数值模拟,通过对不同构造参数的梁-柱节点进行对比,提取荷载-位移曲线,分析螺栓直径、端板厚度、轴压比以及配筋率等参数变化对装配式钢筋混凝土梁-柱螺栓连接节点的影响。结果表明,螺栓直径与端板厚度超过18 mm后,其改变对于节点的力学性能影响较小,单调加载下,增大轴压比会使极限承载力和初始转动能力降低,轴压比取0.4较为适宜;提高配筋率可以使极限承载力和初始转动能力提高,配筋率为1.06%性价比最高,最直接影响节点力学性能的因素是轴压比和配筋率。

装配式钢质耗能铰连接中开孔削弱钢板阻尼器滞回性能研究

提出一种装配式节点钢质耗能铰连接,对其关键部件开孔削弱钢板阻尼器,进行3种开孔削弱形式的试件轴向往复加载试验,考察开孔削弱钢板阻尼器的破坏模态,研究其滞回性能、骨架曲线、承载能力与延性性能等。探讨开孔削弱长度、开孔削弱宽度、宽厚比、厚度方向间隙等参数对钢板阻尼器滞回性能的影响。建立开孔削弱钢板阻尼器的简化力学模型,提出阻尼器滞回本构模型并对本构模型准确性进行验证。结果表明,阻尼器的开孔削弱钢板在开孔削弱处开裂或断裂,避免了面外屈曲的发生,实现塑性耗能与破坏模式可控;阻尼器滞回曲线饱满,承载力均高于297.31 kN,位移延性系数Δ/Δy均大于4.5,表现出良好的耗能能力、承载能力与延性性能;相比菱形开孔,竖缝开孔削弱阻尼器综合力学性能更优,建议开孔削弱长度a/L为0.25~0.55,开孔削弱宽度b/B为0.2~0.5,宽厚比为12.50~15.63,厚度方向间隙不超过2 mm;提出的开孔削弱钢板阻尼器滞回本构模型能准确地模拟阻尼器滞回性能。

预制压型钢板混凝土组合板和钢梁连接及其有限元分析

为了满足预制组合板和钢梁连接节点的承载和变形要求,提出了一种新型的压型钢板混凝土组合板和钢梁整体预制的法兰板-螺栓连接节点.使用ABAQUS分别建立了现浇、预制节点模型,对比了两者在同等条件下的受力性能,并分析了栓钉数、组合板的厚度和长度、螺栓数和法兰板厚度对预制节点模型受力性能的影响.结果表明:预制节点的受力性能与现浇节点相似,设计预制节点时应采用96个栓钉、8个螺栓,以及200 mm厚、5.1~6.6 m长的组合板及10 mm厚的法兰板.

装配式公路钢桥竖向自由振动分析

引入抗弯弹簧铰模拟结构接头传递弹性弯矩的特性,建立了用于装配式公路钢桥竖向自由振动分析的带抗弯弹簧铰梁模型;利用有限元程序ANSYS对接头进行数值仿真,得到了抗弯弹簧铰刚度。算例表明,抗弯弹簧铰可反映拼装式结构接头传递弹性弯矩的特性,装配式公路钢桥自振频率理论解与试验吻合很好。

角钢连接的装配式异形柱框架边节点抗震性能研究

装配式异形柱混凝土框架是城镇建筑适用的结构形式,采用角钢连接预制梁和柱比现浇节点更方便、环保,节点的力学性能是实现框架结构抗震性能的关键因素,因此研究角钢连接的装配式异形柱框架节点抗震性能十分必要。设计制作了角钢连接的装配式异形柱框架结构边节点足尺模型,通过拟静力试验和数值分析相结合的方法,研究了其破坏机理和力学性能参数,提出了其用于整体结构分析的简化模型。研究表明:角钢连接的装配式异形柱框架边节点与现浇节点有相同的梁铰破坏机制,装配式节点刚度小于现浇节点,而延性和耗能能力略优于现浇节点;装配式框架结构整体内力分析结果与现浇框架不同,应按照半刚性节点框架的内力分析结果确定预制构件的配筋;将螺栓孔灌实的顶底角钢连接的装配式框架节点与现浇节点力学性能几乎相同。

新型装配式混凝土框架型钢节点试验

针对目前装配式混凝土节点连接复杂、湿连接多等问题,设计了3类(工字型钢、双腹板工字型钢、组合角钢)6个利用型钢连接的预制装配式混凝土梁柱节点,并开展了拟静力试验研究。通过试验现象及数据分析了各节点的破坏形态、抗震性能,研究了焊接连接形式、梁截面尺寸、截面形式对型钢节点力学性能的影响。结果表明:预制梁型钢与梁纵筋采用搭焊或预制板塞焊对节点性能影响不大;与标准现浇混凝土节点相比,工字型钢节点极限承载力显著提高,组合角钢与之相当,双腹板工字型钢略有降低;3类型钢节点均表现出良好的延性及耗能性能,能量耗散系数比现浇标准节点提高1倍以上;3类节点不同的破坏形态验证了提出的通过有意识地弱化节点邻近区域刚度而改善节点抗震性能的装配式节点设计理念。

接缝处理方式对复合齿槽连接预制剪力墙抗震性能的影响

为研究水平接缝处不同处理方式对复合齿槽连接预制剪力墙抗震性能的影响,对3片足尺预制剪力墙的水平接缝分别采取普通凿毛、加设型钢抗剪键及增大穿过接缝的钢筋直径3种处理方式的复合齿槽连接预制剪力墙试件进行拟静力试验,观察各试件最终破坏形态,对比分析其滞回曲线、骨架曲线、承载力、耗能能力、延性、刚度退化和钢筋应变的差异.结果表明:所有试件破坏模式均为预制墙体两侧暗柱纵筋受压屈服或拉断、墙体两侧角部混凝土压溃剥落的压弯破坏;预制试件的位移延性系数均大于4,极限位移角为1/51~1/42;各试件齿槽处U型钢筋搭接连接锚固可靠,能有效地传递钢筋应力;增设型钢抗剪键及增大穿过接缝的钢筋直径的试件其滞回曲线更加饱满,承载力、耗能能力及初始刚度均有较大提高,有更好的抗震性能;水平缝处增设型钢抗剪键的预制试件YZW2拥有更好的墙体变形能力,墙体延性更好,能够更好地提高预制墙体抗剪能力和整体的工作性能,避免发生剪切滑移;增大钢筋直径的预制试件YZW3拥有更高的初始刚度,墙体开裂延迟,在工程中更便于施工操作.