螺栓球节点网架的精细化有限元分析

螺栓球节点是网架结构中最常用的节点形式之一,现阶段的网架计算采用空间桁架位移法,节点假定为铰接,不考虑螺栓球节点的影响.本文模拟钢球、螺栓、套筒、锥头等配件间复杂的接触关系,建立了螺栓球节点精细化模型,验证螺栓球节点传力路径和受力机制的有效性,并对螺栓球节点的配件构造参数锥尾壁厚和锥头斜率变化对承载力的影响展开深入研究.对一个正放四角锥网架,采用MPC方法建立多尺度精细化模型,进行平衡路径跟踪,计算极限承载力,研究整体和节点的应力分布、塑性发展和破坏形式.比较精细化模型和传统模型的承载能力、受力变形情况,对螺栓球节点网架的设计提出合理建议.     

网架螺栓球节点锥头的强度分析

本文对某工程网架螺栓球节点短锥头的强度进行了弹塑性有限元分析。用自编的程序计算了锥头的极限承载力,并分析了其结构特征。     

网架螺栓球节点锥头和封板的承载力

螺栓球节点网架的杆件与螺栓球通过锥头或封板连接。采用轴对称有限元方法，对静载作用下的锥头连接和封板连接进行了弹塑性分析，探讨了这两种连接的应力分布、位移、塑性区发展过程和破坏模式，研究了锥头和封板的构造尺寸对其连接承载能力的影响，绘制了承载力－构造尺寸的关系曲线，在此基础上提出了这两种连接的计算公式及设计建议。     

网架锥头受力性能的有限元分析

对网架螺栓球节点中的锥头强度进行了弹塑性有限元分析,得出其应力分布、塑性区分布及极限承载力.并对锥头的结构特征进行分析,提出了设计建议.     

关于锥头计算的探讨

锥头是螺栓球节点的重要连接件，现有规程中无明确计算条文。文章在总结国内有关锥头理论计算和试验结果的基础上，用多元线性回归分析方法，拟合出锥头简化公式，便于工程应用。文中还对目前生产的锥头进行了评述     

Formula for bearing capacity of conical head in large-diameter bolted spherical joints of spaee grid struetures

建立弹塑性有限元模型,对大直径螺栓球节点试验中容易破坏的锥头进行数值计算,试验结果验证了有限元模型的适用性。考虑了影响锥头承载力的各种主要因素,进行了相应的参数分析。揭示了大直径锥头具有底板壁厚塑性贯通、锥壳壁厚塑性贯通和局部承压破坏等三种破坏模式,掌握了螺栓直径d、钢管直径D5以及有关锥头的径向厚度t、底板厚度H、锥头斜率k、底板受荷面积比S等各种几何参数对锥头承载力的影响效应。基于多元回归分析,提出了大直径锥头前两种破坏模式的承载力计算式。与试验结果相比,计算式较为准确可靠,可应用于工程设计。     

网架结构大直径螺栓球节点锥头承载力计算式

建立弹塑性有限元模型,对大直径螺栓球节点试验中容易破坏的锥头进行数值计算,试验结果验证了有限元模型的适用性。考虑了影响锥头承载力的各种主要因素,进行了相应的参数分析。揭示了大直径锥头具有底板壁厚塑性贯通、锥壳壁厚塑性贯通和局部承压破坏等三种破坏模式,掌握了螺栓直径d、钢管直径D5以及有关锥头的径向厚度t、底板厚度H、锥头斜率k、底板受荷面积比S等各种几何参数对锥头承载力的影响效应。基于多元回归分析,提出了大直径锥头前两种破坏模式的承载力计算式。与试验结果相比,计算式较为准确可靠,可应用于工程设计。     

螺栓球节点网架连接件承载力与结构设计原则

对多项网架结构工程中多种规格的封板、锥头与钢管对接焊缝的抗拉试件承载力检验发现,相当多的试件是高强度螺栓破坏,被连接的钢管杆件及焊缝完好,原因是高强度螺栓连接件的承载力小于被连接杆件的,不符合“强节点弱杆件”的设计原则。可靠度分析表明,试件发生螺栓破坏时的可靠指标低于螺栓未破坏时的;相连接的钢管杆件未破坏的可靠度高于钢管杆件破坏的可靠度。分析结果与统计结果完全一致。     

非轴向力作用下螺栓球节点锥头力学性能分析

为研究非轴向力作用下螺栓球节点中锥头的破坏规律及承载能力,本文采用数值模拟的方法,建立有限元模型,考虑螺栓和锥头在局部接触下的共同作用,开展螺栓和锥头的受力性能分析,获得荷载-位移曲线和破坏模式,分析结果表明,非轴向力对锥头的极限承载力影响较显著,为相关规范的修订提供参考。     

螺栓球节点的静力及滞回性能研究北大核心CSCD

螺栓球节点广泛应用于网架及双层网壳中,属于典型的半刚性节点.在传统的设计与分析中,常忽略抗弯刚度而将其假设为铰节点,造成结构实际内力与数值计算结果出现偏差,因此有必要研究螺栓球节点的力学性能.利用ABAQUS软件建立了螺栓球节点的精细化模型,通过与已有试验结果的对比验证了模型的准确性;深入研究了不同参数下螺栓球节点的轴向与抗弯刚度及滞回性能.研究表明:当螺栓球节点受轴向压力作用时,套筒承受大部分作用力,节点的轴压刚度随螺栓直径和套筒厚度的增加而增大;当螺栓球节点受轴向拉力作用时,螺栓及锥头承受大部分作用力,节点的轴拉刚度随螺栓直径和锥头底板厚度的增加而增大;在同一拉弯及压弯应力比下,螺栓球节点在拉弯作用下的极限弯矩值高于压弯作用下的极限弯矩值,而拉弯及压弯作用下节点的初始刚度值相差不大;螺栓球节点的滞回曲线呈饱满的纺锤型,骨架曲线呈典型的“S”型,表明节点具有良好的延性、受力性能及耗能性能.     

钢-高性能混凝土组合梁栓钉连接件抗剪性能的试验

基于10个栓钉连接件在单调荷载下的推出试验,对高性能混凝土中栓钉的破坏形态、抗剪承载力、荷载-滑移关系、变形能力等进行了研究,重点分析了混凝土类型、栓钉直径等参数对栓钉抗剪性能的影响。结果表明:栓钉在高性能混凝土中的抗剪承载力与在普通混凝土中相近;栓钉具有较好的抗剪延性与变形能力;栓钉在高性能混凝土和普通混凝土中均出现了明显的刚度退化特性,且二者的退化程度相当;栓钉焊接不宜采用普通围焊工艺。最后,在试验的基础上,初步提出了高性能混凝土中栓钉抗剪承载力的设计建议。     

Experimental and shear bearing capacity studies of the assembled composite wall with bolted connections

To realize the dry connection of an assembled composite wall structure, a bolted connection based on the horizontal joint of an assembled composite wall is proposed. Five specimens were designed under monotonic loading. The failure modes, the seismic performance of the specimens, and the strains and slip of the connectors were studied. The plate thickness and the high‐strength bolts diameter are the key points of research. Moreover, the finite element model for experiment is also established, and the parameters are analyzed based on the numerical models. The results of the experiments and the simulations show that the bolted connection is feasible and the specimens have good deformation capacity. Increasing the plate thickness can improve the bearing capacity of the specimens. Finally, the formula for the shear bearing capacity of the specimen is obtained.     

开孔钢板连接件承载力试验研究

本次试验设计、制作了7组不同的孔内不设贯通钢筋的开孔钢板连接件试件共21个,完成了其极限承载力试验。在此基础上,研究分析了钢板孔径大小、圆孔间距、钢板厚度及混凝土强度等对连接件极限承载力的影响,提出了连接件极限承载力和滑移的计算公式,供连接件设计时参考。     

可拆卸组合梁剪力连接件抗剪性能数值分析

为避免传统螺栓剪力连接方式的缺陷,提出了一种用于可拆卸组合梁的新型插块式螺栓剪力连接件。以螺栓直径、缩颈杆段长度、插块材料和插块尺寸为研究参数,共设计了9个静力推出试件,研究了插块式螺栓剪力连接件的抗剪性能。以推出试件为原型,建立ABAQUS有限元分析模型进行数值分析,并通过试验进行验证。结果表明:插块式螺栓剪力连接件的荷载-滑移曲线呈现出预期的明显二次刚度特性,具有良好的剪切滑移延性; 破坏模式为预设的缩颈杆段区段内的螺栓发生剪断,而此时预制混凝土板和钢梁无明显损伤; 增大螺栓直径可以显著提高连接件的抗剪承载力和抗剪刚度; 增加缩颈杆段长度可以提高连接件延性变形能力,但会降低连接件屈服抗剪承载力和抗剪刚度,对极限抗剪承载力则无显著影响; 相比于普通混凝土和高强砂浆,使用超高性能混凝土作为插块材料使得插块式螺栓剪力连接件的抗剪承载力和抗剪刚度均得到了提高; 插块尺寸对连接件力学性能没有明显影响,但螺栓缩颈杆段和混凝土板预留孔孔壁之间应确保螺栓有足够的剪切滑移变形空间。     

钢─混凝土组合梁中栓钉连接件实际抗剪承载能力的计算

本文通过试验研究栓钉剪力连接件在钢─混凝土组合梁中的实际承载能力，对我国现行《钢结构设计规范》中栓钉连接件设计抗剪承载能力计算公式的限制条件提出了修正建议，并对部分剪力连接组合梁中的检钉承载能力做了初步探讨，它对钢─混凝土组合梁设计具有实用参考价值。     

钢─混凝土组合梁中栓钉连接件实际抗剪承载能力的计算

本文通过试验研究栓钉剪力连接件在钢─混凝土组合梁中的实际承载能力,对我国现行《钢结构设计规范》中栓钉连接件设计抗剪承载能力计算公式的限制条件提出了修正建议,并对部分剪力连接组合梁中的检钉承载能力做了初步探讨,它对钢─混凝土组合梁设计具有实用参考价值。     

Experimental and analytical investigations on the hat shaped shear connector in the steel-concrete composite flexural member

Over the last decade, there are many research results on the new type shear connectors to solve the problems associated with the headed stud shear connector. It was revealed that the new type shear connector has better structural safety, welding quality, constructability, cost-effectiveness, etc. Especially, perforated shear connector (perfobond shear connector) which has superior fatigue resistance and constructability is receiving attention among various types of shear connectors. In this study, we suggest the new type shear connector which improved the perfobond shear connector. Newly suggested hat shaped shear connector can be used instead of headed stud shear connector commonly used in the concrete-steel composite beam. To evaluate the load carrying capacity of this hat shaped shear connector, push-out tests are carried out and test results are analyzed. In addition, the finite element analysis is conducted on the concrete slab having shear connector to investigate the stress distribution pattern affected by the presence of hat shaped shear connector. The existing design equations for the perfobond shear connectors are reviewed briefly and the equation for the prediction of load carrying capacity of new type hat shaped shear connector is suggested based on the experimental results, finite element analysis results, and existing equations suggested in the previous studies.     

钢-高强混凝土组合梁中栓钉连接件的分析

在分析国内外钢-混凝土组合梁各种剪切连接件形式的基础上，着重阐述了钢-高强混凝土组合梁中栓钉连接件的受力性能和承载力计算方法，提出了有待完善的地方。     

Experimental study on shear behavior of bolt connectors in steel-concrete composite beams

为研究螺栓抗剪连接件在钢-混凝土组合梁中的受剪性能,对24个采用螺栓连接件的钢-混凝土组合试件进行了推出试验,分析了螺栓直径、螺栓强度、螺栓埋置长细比和混凝土强度等参数对螺栓连接件的破坏模式、荷载-滑移特性和受剪承载力的影响。研究结果表明：螺栓抗剪连接件的破坏模式主要为螺栓周围混凝土受压破坏和螺栓栓杆的剪断破坏;当发生混凝土受压破坏时,增大混凝土强度、螺栓直径、螺栓埋置长细比可以提高螺栓连接件的受剪承载力;当发生螺栓的栓杆剪断破坏时,提高螺栓强度可以提高螺栓连接件的受剪承载力。在试验研究的基础上,给出了不同破坏模式下钢-混凝土组合梁螺栓连接件的受剪承载力的计算方法,建议公式的计算结果与试验结果吻合较好。     

单调荷载下栓钉连接件受剪性能试验研究

栓钉是钢-混凝土组合梁中常用的柔性受剪连接件。通过18个栓钉受剪试件在单调荷载下的推出试验,较系统地研究了混凝土强度等级、栓钉直径以及钢梁类型等参数对栓钉的破坏形态、破坏机理、荷载-滑移规律和极限受剪承载力的影响。研究表明:栓钉的受剪承载力随着混凝土强度等级的提高以及栓钉直径的增大而增加;轧制工字钢试件中栓钉的受剪承载力比焊接工字钢试件中的高10%~30%。在试验的基础上提出了栓钉受剪承载力的计算方法。