钢板加固螺栓球节点力学性能试验研究

针对螺栓球节点高强螺栓漏拧、少拧的情况,实际工程中常采用焊接钢板加固螺栓球节点来保障螺栓球节点承载力。为探究钢板加固螺栓球节点的破坏形式及极限承载力规律,对三组高强螺栓拧入深度0.5d(d为螺栓直径)螺栓球节点采用钢板加固并进行受拉承载力试验。试验结果表明,钢板加固螺栓球节点虽能提高节点的承载力,但试件高强螺栓和钢板变形很难协调,共同受力不理想,易发生局部破坏。故对原有加固方法进行改进,并进行加固后螺栓球节点拉伸破坏试验。结果表明,改进后的钢板加固螺栓球节点力学性能得到很好的提升,可为螺栓节点加固提供保障。     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%; 有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能; 与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点; 所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。     

超高层建筑施工整体钢平台钢梁螺栓节点刚度影响因素研究

为研究模块化整体钢平台钢梁间连接节点刚度的影响因素,对8个不同构造的主次梁螺栓连接节点进行有限元数值模拟,并通过试验与有限元模拟结果进行对比验证。分析了螺栓规格、节点螺栓数量以及翼缘连接等因素对主次梁螺栓连接节点抗弯刚度的影响。研究结果表明:螺栓孔间隙减小、螺栓个数增加、翼缘连接设置可提高钢平台主次梁螺栓连接节点的抗弯刚度。根据数值模拟结果,对整体钢平台标准化以及主次梁螺栓连接节点构造提出建议。     

基于OpenSees螺栓顶-底角钢节点的抗震性能数值分析

螺栓顶-底角钢节点是一种有效的半刚性节点形式,为了研究其抗震性能,提出螺栓角钢的双线性恢复力模型,并采用有限元软件OpenSees进行数值分析。有限元分析以2个既有试验为模型,采用基于纤维模型的非线性梁柱单元模拟钢梁与钢柱,在梁柱结合部位采用零长度连接单元模拟连接角钢的作用,采用自适应非线性求解法进行数值分析。结果表明:数值分析较好地模拟了节点的弹塑性性能,基于OpenSees的分析模型适用于该节点的非线性分析;推导出的螺栓角钢双线性恢复力模型能够较好地模拟节点的作用,具有适用性。     

泡桐木芯材夹层板螺栓连接节点轴心抗拉试验研究

通过对复合材料泡桐木芯材夹层板单列螺栓连接抗拉性能的试验研究,考察夹层板连接处不同螺栓直径、螺栓个数、螺栓衬套对连接节点的破坏模式、荷载-位移关系和抗拉承载力的影响,对连接节点处的破坏机制进行分析。试验研究表明:螺栓个数、螺栓直径对节点极限承载力有着不同程度的影响;使用螺栓衬套有效提高了连接节点的抗拉性能;极限承载力与挤压面积呈线性比例关系。     

螺栓球节点高强度螺栓拧入深度试验研究

螺栓球节点是空间网格结构的常用节点型式,节点的安全可靠关系着结构的安全性,足够的螺栓拧入深度是螺栓节点受拉安全承载的保证。对3种螺栓直径、3种螺栓拧入深度、18个螺栓球节点试件进行了受拉试验。试验表明:当螺栓拧入深度分别为螺栓直径的0.8倍、0.9倍时,螺栓螺纹与螺栓球内螺纹间咬合破坏,螺栓从球内拔出;当拧入深度为螺栓直径的1.0倍时,发生螺栓断裂破坏。不同螺栓直径同一拧入深度的螺栓球节点承载力与螺栓极限承载力的比值基本相同。为保证螺栓球受拉节点的安全,螺栓拧入深度不得低于螺栓直径。     

木结构钢板螺栓连接节点承载力计算分析及试验研究

为便于木结构工程设计,提出了钢板螺栓连接承载力计算式,并提出了受弯螺栓连接节点承载力上限和下限的计算方法。设计制作了钢填板螺栓连接节点试件,并进行了复合受力节点承载力试验研究。试验结果表明,各受力工况下试验节点的承载力平均值均介于所计算的承载力上、下限之间,且基本等于所计算的承载力上、下限的平均值。从而验证了所提出的钢板螺栓连接承载力计算式和连接节点承载力计算方法的正确性和适用性,为设计提供了可靠依据。     

木材-钢填板螺栓连接节点结构性能试验研究

文章主要对木材—钢填板螺栓连接节点顺纹受拉时的承载力进行研究,针对5组不同螺栓连接类型的连接节点的承载力性能进行试验研究,并分析其破坏模式和破坏机理。螺栓连接节点的延性随着螺栓数量的增加逐渐降低。采用欧洲、加拿大、美国规范的有效螺栓节点数计算公式对螺栓节点进行理论计算,并对比各自的准确性。欧洲规范得到的理论值与试验值吻合度较好。     

螺栓球柱节点单向受压承载力研究

螺栓球柱节点是一种适用于无檩网架的新型空间结构节点。简要介绍了5个单向受压螺栓球柱节点的试验过程和试验现象;采用有限元软件ABAQUS建立了受压试件的数值模型,将数值分析获得的破坏模式、荷载-位移曲线与试验结果相比较,验证了数值模型的有效性。定义了节点单向受压承载力的取值准则,同时建立了80个节点数值模型对螺栓球柱节点的单向受压承载力影响参数进行了分析。数值分析结果表明:圆柱筒壁直径越小、壁厚越厚、筒壁高度越高,节点的单向受压承载力越高;与节点相连弦杆的截面宽度越大、长度越小,节点承载力越高;在空心圆柱体顶部增设加劲肋可提高螺栓球柱节点的轴向刚度和承载力。基于理论分析,拟合得到了螺栓球柱节点单向受压承载力的实用计算式。拟合计算式计算结果与试验结果的相对差值百分比均在10%以内,具有良好的工程使用价值。     

螺栓预紧力对门式刚架端板连接节点刚度影响的研究

对现存门式刚架中出现的螺栓预紧力施加不足的梁柱端板连接节点进行了节点性能的研究。通过节点单向加载试验验证数值模拟方法的有效性,再对各研究节点分别在施加及未施加螺栓预紧力下的节点进行有限元模拟分析。结果表明螺栓未施加预紧力时节点极限承载弯矩变化不大但初始转动刚度有一定程度的削弱。     

Investigation of high strength steel connections with several bolts in double shear

A series of 26 tests on tension splices with three or four bolts positioned in the direction of bearing force are presented. Steel grade S690 was used for the fabrication of connection plates. The tests were also numerically simulated to obtain the distribution of forces between bolts. Tests on similar connections made of high strength steel were gathered from the literature. These tests were also numerically simulated. The numerical results agreed with experimental data very well, and were used to evaluate the bearing resistance formula according to EN 1993-1-8.     

砂浆锚杆锚固段锈蚀胀裂过程的数值模拟及分析

为研究砂浆锚杆锚固段的锈蚀胀裂过程，将杆体表面锈蚀产物的体积膨胀作用转化为虚拟径向位移直接作用在杆体孔洞周围，提出杆体发生均匀锈蚀和不均匀锈蚀时，根据锈蚀量确定虚拟锈胀位移的方法。用有限元软件ANSYS8．0中基于弥散固定裂缝模型的具有开裂功能的Solid65单元对砂浆锚杆锚固段保护层的锈蚀胀裂过程进行数值模拟。应用算例说明，在锈蚀量相等的情况下，杆体发生均匀锈蚀和不均匀锈蚀时，砂浆保护层的开裂程度是明显不同的，锈蚀对砂浆保护层的破坏程度是不一样的，由此提出在进行锈胀预测时均匀锈蚀假定应慎用的观点。     

Laboratory pull-out tests on fully grouted rock bolts and cable bolts:Results and lessons learned

Laboratory pull-out tests were conducted on the following rock bolts and cable bolts:steel rebars,smooth steel bars,fiberglass reinforced polymer threaded bolts,flexible cable bolts,IR5/IN special cable bolts and Mini-cage cable bolts.The diameter of the tested bolts was between 16 mm and 26 mm.The bolts were grouted in a sandstone sample using resin or cement grouts.The tests were conducted under either constant radial stiffness or constant confining pressure boundary conditions applied on the outer surface of the rock sample.In most tests,the rate of displacement was about 0.02 mm/s.The tests were performed using a pull-out bench that allows testing a wide range of parameters.This paper provides an extensive database of laboratory pull-out test results and confirms the influence of the confining pressure and the embedment length on the pull-out response(rock bolts and cable bolts).It also highlights the sensitivity of the results to the operating conditions and to the behavior of the sample as a whole,which cannot be neglected when the test results are used to assess the bolt-grout or the grouterock interface.     

FLAC3D中锚杆剪切破断失效的实现及应用

 为解决FLAC3D中无法实现锚杆剪切破断失效的问题,基于PILE结构单元提出锚杆剪切破断判据Fs(i)≥Fsmax(i),采用Fish编程语言二次开发,建立PILE结构单元杆体修正力学模型,并嵌入到FLAC3D主程序中。分别采用PILE单元杆体原模型和修正力学模型,进行杆体剪切实验和煤岩交界面滑移情况下的锚杆支护实验对比分析,结果表明：(1) 修正模型杆体剪切荷载–位移曲线呈现出剪切破断失效的特性,达到了以剪力为判据的定量破断,且破断部位结构单元剪力和轴力在发生剪切破断后均突变为零,实现了FLAC3D主程序中锚杆剪切破坏。(2) 采用修正模型的锚杆支护方案中,煤岩交界面附近杆体发生剪切破断,且煤–底板交界面附近杆体破断先于煤-顶板交界面附近杆体;煤岩交界面最大滑移量比原模型大17.5 mm,结果更接近实际。(3) PILE修正单元剪切破断失效的实现扩展了FLAC3D的应用范围。     

新型装配式半刚性节点抗震性能试验研究

提出一种新型装配式半钢性节点,通过高强螺栓将预制梁柱贯通连接,旨在通过更换螺栓构件来完成震后受损节点的修复工作。通过制作节点足尺构件,对其施加低周反复荷载,分析其承载能力及耗能性能。运用有限元分析软件建立节点数值模型,分析其在低周反复荷载作用下节点核心区应力分布情况及承载能力。试验结果与已有现浇节点和数值模拟结果对比可知：新型装配式节点破坏主要集中于节点核心区,T形梁端承压板附近开裂严重,远离T形梁端无明显裂缝,预制柱端、牛腿部位均完好,满足“强柱弱梁”的设计要求;新型装配式节点在低周反复荷载下,其屈服荷载及极限荷载较现浇节点明显提高,其整体承载能力提升,耗能性能优良;模拟结果显示,节点在服役期间,高强螺栓为主要的承载构件,混凝土预制梁柱为次要承载构件,符合该新型节点的设计理念。     

不锈钢高强度螺栓受力性能试验研究

鉴于国内尚无对不锈钢高强度螺栓性能和扭矩系数的相关研究,且螺栓存在产品规格不全、使用不规范等问题,对7种不同材料、不同生产工艺的不锈钢高强度螺栓开展了全面的力学性能试验,获得了各种螺栓的几何参数、化学成分、材料力学性能以及硬度等关键参数,建立了不同种类不锈钢高强度螺栓材料的本构模型,确定了不锈钢高强度螺栓的预拉力值。开展了不锈钢高强度螺栓的扭矩系数试验,发现不锈钢螺栓在紧固过程中发生咬死现象,采用以二硫化钼为主要成分的润滑剂可有效解决螺栓咬死问题。试验结果表明：采用高效润滑剂减摩,使得不锈钢螺栓的扭矩系数接近现有碳钢高强度螺栓扭矩系数0.11~0.15的要求。参考JGJ 82—2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》,提出了不锈钢高强度螺栓的施工预拉力要求,确定了不锈钢高强度螺栓的施工扭矩。     

钢结构高强度螺栓与侧焊缝并用连接建议设计方法

栓焊并用连接在钢结构加固工程中有广泛的应用。但由于螺栓连接和焊接连接承载能力的不同,栓焊并用连接节点的受力性能比较复杂。JGJ 82—2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》提出了栓焊并用连接的设计方法。基于试验和有限元参数分析,指出JGJ 82—2011设计方法的不足之处——未考虑螺栓与焊缝的强度对比关系,提出新的栓焊并用连接承载力建议设计公式,并用国外学者试验研究提出的设计公式与JGJ 82—2011中的设计公式进行比较。对比结果表明,提出的建议公式具有较好的安全性和可靠性。     

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。     

高应变率受压荷载下准各向同性碳纤维复合增强层压板的破环分析

对准各向同性纤维复合材料的动态抗压强度进行试验和数字模拟。采用分离式霍普金森压杆,在应变率400/s左右进行准各向同性层压板的平面压缩试验。与静态值相比,准各向同性层压板的动力强度大大增强。采用ABAQUS软件中实体8结点单元C3D8I和作者自定义的8结点界面单元建立有限元模型。界面单元连接三维实体单元来模拟复合材料层,其包括允许初始剥离和扩展的粘结破坏模式。假定模型在这些条件下的破坏现象主要取决于界面的剥离,这一结论通过试验得到验证。试验显示所有的准各向同性层压板几乎劈裂成完整的几块。模型结果与试验结果十分吻合,证实了假设:层内破坏不是准各向同性层压板破坏的主要原因。