海上风力塔架结构模型振动台试验研究

目前风力发电技术发展迅速,风电塔架结构作为风机的主要支撑结构,其在地震作用下的安全性十分重要。对于此种三脚架结构还未进行过振动台试验研究,所以该文利用地震模拟振动台试验的方法对海上风力发电塔三脚架结构1∶20比例模型进行了系列的试验,研究了模型结构的动力特性,以及在加速度峰值0.3 g、0.6 g和0.9 g作用下结构的地震反应。试验模型分为在三脚架桩基础高1.3 m处设置支护以及撤掉支护(模拟桩基础失效)两种情况。相较于设置支护的情况,撤掉支护后模型结构的加速度动力响应略有减小,X、Y两方向的峰值加速度下降幅度分别为9.87%和5.40%。此外,结合有限元软件ABAQUS对模型结构进行弹塑性时程分析,并将模拟结果与试验结果进行对比分析,两者结果基本一致,起到了相互验证的作用,并为该原型结构的弹塑性时程分析提供了参考。

贯通高强螺栓梁柱端板连接节点静力受弯试验研究

针对云冈石窟第18窟等比例整体复制需求提出了贯通高强螺栓梁柱端板连接节点的方案,为研究该节点的受弯静力性能,对4个节点试件进行了单向静力加载试验研究,分析了节点构造、螺栓扳手类型、节点域柱加强等因素对端板连接承载力、受弯性能、节点刚度和变形特性的影响。试验结果表明:当方钢管梁柱厚度为2 mm时,采用扭矩扳手拧紧小直径高强螺栓较人工扳手拧紧能提高节点1.3%的抗弯承载力和11.2%的初始刚度,采用嵌套内芯加强节点域能提高节点25.9%的抗弯承载力,内芯与柱嵌套紧密度高时,试件节点的初始刚度提高7.5%;采用嵌套内芯加强节点域的试件较未采用嵌套内芯加强节点域的试件节点域受压区抵抗变形能力提高87.5%;试件采用与柱嵌套紧密度较高的内芯加强节点域,节点域得到有效加强,破坏模式是梁底钢管屈曲;建议采用嵌套内芯加强节点域,同时保障内芯与柱嵌套的紧密度和高强螺栓预紧度。

泡沫混凝土密度与抗压强度试验研究

为了获得社会经济效益合理、性能质量优异的泡沫混凝土,必须通过控制泡沫混凝土的密度,优化设计配合比,进而最终控制泡沫混凝土的抗压强度。基于大量的试验,研究了泡沫混凝土水料比与密度对抗压强度的具体影响情况。结果表明,在相同密度的情况下,随着水料比从0.40降低至0.25,抗压强度提高了15.4%;在不同密度条件下,通过线性拟合得到了泡沫混凝土密度与抗压强度的幂方程式,相关系数为0.9912,证明其相关性很好,然后指导具体工程的实际应用,加快泡沫混凝土的推广速度。

钢结构梁柱节点弯矩-转角曲线极限承载力确定方法

对于钢结构的梁柱节点,弯矩-转角曲线是判断其承载力的重要依据,也是工程设计重要的参考指标。一般情况下,节点的弯矩-转角曲线具有上升段和下降段,因而极限承载力可直观得出,即为弯矩-转角曲线的峰值点。而对少数曲线,则只具有上升段,即随着转角的增大,弯矩一直增加,因而不具有峰值点。对于这类曲线,承载力的确定方法需要进一步深入研究,因而将讨论节点弯矩-转角曲线的位移限值取值方法,用于决定节点的承载力。首先总结了现有规范及相关研究中,钢管结构梁柱节点极限位移的取值方法。主要包括两类,一是通过主管位移取值,另一是通过支管位移取值。通过主管位移取值的方法主要有:CIDECT法,即以主管变形量为其直径的3%时作为极限状态;Lu方法,对CIDECT法进行改进,即引入了主管变形量为其直径1%时对应的荷载,将该荷载与3%所对应的荷载进行比较,当3%对应荷载大于1%对应荷载的1.5倍时,取1%对应荷载的1.5倍作为极限荷载,反之则取3%对应荷载作为极限荷载;二倍刚度法(TEC),即过原点作斜率为初始刚度一半的直线,其与曲线的交点即为极限点。通过支管位移取值的方法主要有Yura法,该方法将支管看作施加均布荷载的简支梁,以梁跨中处应变达到材料屈服应变的4倍时作为极限状态。其次,针对Yura方法未在规范中采用的情况,通过圆钢管节点试验和有限元模拟进行该方法的验证。最后以方钢管柱-工字梁节点为例探究了以上4种不同取值方法的应用效果,设计了4组试验并进行了相应的有限元模拟。在比较试验和模拟结果以确定模拟的可靠性后,基于有限元模拟结果对以上不同方法的极限转角取值进行分析。结果表明:Yura方法在钢管柱-工字梁节点中应用具有可行性;对于钢管柱-工字梁节点,Lu方法得出的结果相对保守,且操作复杂;二倍刚度法需要节点具有完整的弯矩-转角曲线,且同样操作复杂,并容易出现误差,因而适用性有限;CIDECT和Yura方法相对而言操作简便,只要确定主管或支管的直径即可估算出极限位移,且这两种方法得出的极限转角差异较小。因而,建议用这两种方法计算其各自对应的极限转角,取其中较小的转角来确定极限承载力。

采用环口板加强的K形圆钢管节点轴向承载力试验研究

为探究采用环口板加强的K形圆钢管节点轴心承载性能,通过两组共4个K形圆钢管节点试件的轴向承载力试验,研究此类节点的变形和破坏情况;并对支管与弦管外径比β、环口板加强方式等因素对极限承载力的影响以及荷载-位移曲线进行分析。研究表明:节点变形和破坏表现为支管塑性变形、弦管局部凹陷、支管断裂和焊缝开裂;在加载初期,荷载值快速提高,随着作动器位移增大,荷载增长速度变缓,并出现峰值,随后荷载值开始下降;β和环口板加强对节点的极限承载力提高显著,极限承载力分别至少提高了35%和27%。

槽钢加强T形圆钢管节点的轴向承载性能研究

钢管结构目前在工程上应用十分广泛,T形圆钢管节点在通过支管传递轴向压力时,常常因为节点处应力集中,发生较大变形而破坏。为提高节点承载力,采用槽钢连接的方法来加强节点并对此进行了研究。首先利用ABAQUS有限元软件模拟了3组共6个T形未加强和外加劲肋加强节点的轴向承载力试验,有限元模拟结果与试验结果吻合,验证了有限元方法的可靠性。再利用ABAQUS软件对槽钢连接节点的轴向承载力进行研究,基于不同支管与主管外径比的3组模拟,分析不同槽钢型号以及同一型号槽钢的不同长度对节点承载性能以及变形情况的影响。有限元模拟结果表明,通过槽钢连接的加强节点比未加强节点的承载力最少提高130%,最多提高252%,并且改善了主管变形情况。即:随着槽钢型号增大,槽钢节点承载能力先增加后降低,当支管与主管外径比β为0.25时,承载力提升由130%增大到252%,后又降低到196%;β为0.5时,承载力提升由133%增大到203%,后又降低到170%。随着槽钢型号增大,破坏形式也均由主管变形转变为槽钢下陷为主;当β为0.5、选用[22b槽钢时,随着槽钢长度增大,极限承载力的提高由212%逐渐降低到142%。