装配式车站结构榫槽式预应力螺栓接头抗弯性能

[目的]合理的接头结构对车站安全至关重要,因此有必要研究附加预应力措施对装配式车站结构接头抗弯性能的提升效果。[方法]建立了采用预应力螺栓连接的榫槽式预应力接头精细化有限元模型,通过四点弯曲的加载方式,分析了不同螺栓设计参数对接头抗弯承载性能的影响。[结果及结论]在弯矩加载过程中,采用预应力螺栓连接的接头构件表现出较好的整体性,凹侧构件受拉侧手孔位置的应力集中引起了附近混凝土的受拉破坏;预应力螺栓接头构件的竖向位移及接缝张开量均随着螺栓直径、螺栓长度的增加而逐渐减小,其减小幅度随着螺栓直径、螺栓长度的增大而逐渐递减;设置螺栓预紧力能够显著提升接头的抗弯能力,其对接缝张开量的变形控制效果十分明显;提出了预应力螺栓直径、长度、预紧力等设计参数的优选建议。

螺栓联结预应力施加方法改进研究

要在各种瞬态行为(碰撞、冲击等)中真实计算出含预紧螺栓结构系统的动态响应,就必须真实模拟出螺栓联结的真实内部应力分布。在以往研究的基础上,改进了只适合简化模型和轴向受力螺栓模型的轴向预紧力施加方法,并提出了使用局部降温法和等效摩擦法联合加载螺栓联结结构预应力的方法。将M24预紧螺栓结构的仿真结果与理论分析进行了比较,结果表明:该方法能够正确地模拟出应力在预紧螺栓结构中的分布,应力计算值误差也在工程允许误差范围之内。

锚杆预紧力对节理岩体抗剪性能影响的试验研究

利用配置的混凝土块体模拟围岩,采用节理直剪的方式,研究了40,80 kN两种预紧力下锚杆对节理岩体抗剪性能的影响。研究结果表明:随着预紧力的提高,锚固节理岩体的初期剪切刚度提高,对于抑制围岩的初期变形,提升锚杆支护效能有重要作用;随着预紧力提高,锚固节理岩体的变形呈阶段性特征,表现为急增阻、缓增阻和降阻3个阶段;井下试验结果表明,提高预紧力,锚杆的工作阻力得到提升,高预紧力全长锚固锚杆支护系统对于节理裂隙围岩的加固效果良好。

木结构钢填板预应力套管螺栓连接性能试验

针对木结构螺栓连接初始刚度低的问题,提出了一种新的连接形式——钢填板预应力套管螺栓连接.在这种连接形式中,张拉后的螺杆使放置于木孔内且紧贴木孔壁的套管顶紧钢填板;在节点受力初期,主要利用钢填板与套管间的摩擦力抵抗钢填板相对于木槽的滑移.为研究连接性能,对单个新连接节点以及普通螺栓连接节点进行了抗拉试验,试验结果表明,新连接节点具有较好的承载力和刚度;在控制节点受力的情况下,节点延性也较合理.另外,考虑到《木结构设计规范》GB5005—2003对销轴类连接节点顺纹端距的严格要求,又对一组端距小于规范要求的单个新连接节点进行了顺纹抗拉试验,试验结果表明,小端距的新连接节点承载力和刚度仍优于普通螺栓连接节点;同样,在控制节点受力的情况下,节点延性也较合理.

基于剪切试验的预应力锚杆变形性能分析

为了研究锚杆对节理剪切性能的作用机制和模式,开展了锚固节理岩体的实验室剪切试验,模拟了不同强度的岩体在剪力作用下的变形和受力特征,对比了锚杆加固前、后岩体的剪切变形规律,分析了节理岩体强度、预应力及锚固方式对节理的抗剪能力的影响,试验过程中通过应变片测点监测锚杆轴力的变化规律,研究了节理剪切过程中锚杆的轴向受力机制和变形特性。剪切试验完成后,取出剪切变形后的锚杆,统计了变形段长度与各参数之间的关系。通过试验结果分析,剪力-位移曲线存在明显的3个阶段:弹性阶段、屈服阶段和塑性强化阶段,曲线近似呈现双直线特征,弹性段锚杆主要发挥销钉作用;屈服段锚杆的轴向作用开始调动,锚杆同时存在销钉和约束作用;塑性段锚杆不再发挥销钉作用,只是依靠其轴向约束作用限制岩体的变形;曲线表现出韧性增强的剪切性能,这就使得锚杆锚固节理岩体的破坏特性由脆性转变为塑性,从而提高了岩体的稳定性和安全度。节理面的滑动对锚杆产生剪切作用,由于切向变形而产生了附加的锚杆轴向变形,锚杆的轴向应力随着剪切位移的增大呈增长的趋势,变形剧烈区域集中于节理面附近,且距离节理面越近其轴向应力增大越多。

用改进的DDA方法模拟公路隧道的稳定性

用改进的非连续变形分析(DDA)方法对某公路隧道进行了稳定性分析。采用有限元网格生成方法——行波法,在计算区域内自动生成三角形的DDA块体。块体的边界分为真实节理和虚拟节理,虚拟节理的强度取岩体的真实强度。另外,计算中还考虑了预应力锚杆对隧道围岩的加固作用。将计算得到的隧道拱顶、边墙的位移与现场监测结果进行了对比,两者基本吻合,说明改进的DDA方法在地下隧道的稳定性分析方面具有应有前景。

加锚节理面的抗剪试验研究

通过一系列剪切模型试验,研究在不同法向力、预应力和锚固情况下锚索对平滑节理面抗剪性能的影响,利用对比试验将销钉力、预应力和轴力增量3种力的抗剪作用分离出来,着重探讨了在剪切过程中3种力对节理面的抗剪贡献,并分析了锚索模拟体的破坏形式。试验结果表明,预应力锚固明显提高了节理面剪切力-位移曲线初始段的抗剪力和剪切刚度,并使得曲线末段表现出塑性强化的特征;预应力大小对加锚节理面抗剪强度的影响与试验条件、节理面状况和锚固角等有关。试验和理论分析表明,剪切位移开始阶段预应力和销钉作用发挥了主要作用,杆体形成塑性铰后轴力增量则起了重要的作用,锚索的破坏一般发生在节理面附近,属于拉剪复合破坏模式。

预制管廊横向接头刚度理论计算模型及方法

基于已经完成的预制预应力管廊横向接头结构受力性能试验,在考虑预制混凝土应变影响、高强螺栓伸长和接头拼缝张裂形态的基础上,根据变形协调条件和内力平衡方程,提出了管廊横向接头的抗弯承载力以及刚度的理论计算模型.将理论计算结果与试验结果进行对比,两者吻合良好,由此验证了理论计算模型的正确性.该研究成果将为预制管廊安全性的评判以及设计优化提供理论依据.

中厚板高强度螺栓连接性能试验研究

本文针对中厚板高强螺栓连接，对超长螺栓预拉力的维持能力，厚板高强螺栓抗滑移系数及厚板多栓接头螺栓预拉力的变化分别进行了试验研究．获取了可靠的数据．为中厚板高强螺栓连接应用提供了有价值的参考．

预制管廊横向接头抗弯力学模型及取值方法

接头导致预制预应力综合管廊结构刚度分布不均匀,内力以及变形发生变化,而抗弯刚度是衡量管廊接头性能的重要指标以及评价管廊结构整体力学性能的重要参数.在考虑横向接头截面实际构造形式以及受力变形特点的基础上,通过内力平衡和变形协调条件,建立了可以表征接头截面从受力到破坏各阶段的力学模型以及相应的理论解析表达式.通过数值模拟的方法对接头抗弯刚度影响因素进行了敏感性分析,并在此基础上将理论计算结果与数值模拟结果进行对比,最后根据得出的抗弯刚度变化规律提出了管廊横向接头抗弯刚度两阶段取值方法,研究结果可为预制管廊的设计和理论分析提供参考.

螺栓群受力不均匀时承载力分析

螺栓连接在满足构造、施工的要求下,简要分析了偏心受剪、受拉螺栓群的承载力计算,通过举例分析了等直径、等间距排列螺栓承载力计算。

胶合木预应力套管螺栓连接梁柱节点受力性能

胶合木结构中的梁柱大多采用钢填板螺栓进行连接,即通过内嵌的钢板、采用螺栓连接梁柱构件。然而,这种连接方式存在螺孔与螺杆间空隙大、初始刚度低、木材易劈裂等问题。为提高节点的初始刚度、改善既有破坏模式中木材劈裂问题,提出一种将T形钢连接件的翼缘通过对拉螺栓连接于柱侧、T形钢连接件的腹板插入梁端并通过预应力套管螺栓与梁端紧密连接的节点构造。为了研究套管形状对节点受力性能的影响,分别制作使用方形套管和圆形套管的胶合木预应力套管螺栓节点试件,开展单调和往复加载试验。基于试验,得到了节点刚度、承载力以及延性等性能,并分析不同形状预应力套管螺栓节点的受力性能。结果表明:与传统钢填板螺栓节点相比,所提出的预应力套管螺栓连接梁柱节点初始刚度是其3倍以上;使用方形套管可延缓木材劈裂、减缓节点的刚度退化,但承载力比圆形套管节点降低9%。

全装配大跨度空间钢结构预应力-高强度螺栓连接节点性能研究

创新全装配式大跨度预应力钢结构体系是其智能建造的基础,构建了预应力-高强度螺栓连接节点,研究了关键参数对节点性能的影响规律。采用ABAQUS有限元软件建立节点有限元模型,通过将试验结果与节点抗弯性能数值模拟结果进行对比分析,验证了节点模型的准确性与可靠性。在此基础上,设计54组节点算例对影响节点抗拉/压性能的各因素开展了参数化分析,提出了节点抗拉/压设计方法。结果表明:增加圆盘厚度可显著提高节点的抗拉/压性能;降低开孔角钢厚度可适当提高节点抗拉屈服荷载,但降低了节点抗压极限荷载;节点抗拉/压极限荷载均随开孔十字板厚度增加而提高;套筒高度变化对节点抗拉/压性能影响均较小;增加初始预紧力可提高节点初始抗拉刚度,但降低了其初始抗压刚度。

装配式墙体结构新型连接技术研究现状

装配式墙体结构是工业化住宅建筑的主要结构形式,预制构件间的连接技术对结构性能有着显著影响。总结了水平接缝和竖向接缝的新型连接技术,根据连接机制的不同,从强连接和可恢复功能连接的角度展开介绍。阐述了不同连接形式的基本构造、受力机理、抗震性能以及相关深化研究,重点介绍新型螺栓连接、水平缝可恢复功能连接以及竖缝可恢复耗能连接,分析不同连接形式的特点以及存在的问题,总结了装配式墙体结构连接技术的发展趋势,并探讨了未来的研究方向和需要进一步解决的问题。

太仓规划展示馆结构设计

阐述了太仓规划展示馆的设计思路。该馆空间造型复杂,由体型复杂的钢筋混凝土框架-剪力墙结构、鱼形单层网壳及钢结构玻璃采光顶组成,形成彼此既相互独立又相互支承的系统。鱼形单层网壳采用了新型的高强螺栓毂节点,很好地满足了受力及工期的要求;采光顶的大跨度部分采用预应力张弦梁结构,达到了实用性和经济性的统一。