钢结构拉弯柱脚圆、环形底板锚栓的优化设计

在受拉和受弯共同作用下,考虑所用材料的线弹性性质以及多个锚栓的作用,采用理论公式和迭代法,对具有圆形、环形底板的钢结构拉弯柱脚的锚栓设计进行了优化。     

弯、剪、扭共同作用下刚接圆管柱柱脚计算

对于户外广告牌和交通标志,经常采用F型单肢钢管柱。由于风载荷是控制载荷,柱脚受力为偏心受压,偏心受剪,承受很大的双轴弯矩和水平扭矩,底板与锚栓的设计计算与一般型钢柱有所不同,柱脚弯矩对其抗剪承载能力有很大提高,计算时应考虑其影响。     

钢柱脚锚栓连接受剪性能试验研究

对锚栓连接受剪性能进行试验研究,制作了5组共15个试件,考虑了锚栓的直径、柱底板厚度和底板锚栓孔径与锚栓直径之差的影响。锚栓连接受剪试验的荷载 位移曲线呈现2个转折点,可近似分为3个阶段：弹性阶段、滑移阶段和强化阶段,以锚栓基本形成塑性铰与锚栓孔壁和锚栓顶紧两个状态作为分界点。试验结果表明,柱底板厚度越大,锚栓连接受剪承载力设计值和界面抗滑移刚度越小;锚栓孔径和锚栓直径之差对滑移阶段的长度有显著的影响,对承载力影响较小。以试验荷载 位移曲线的第一转折点对应的荷载作为锚栓连接的受剪承载力设计值,提出了计算式,同时提出锚栓连接极限承载力的计算公式。     

轴心受拉柱脚节点受力性能有限元分析

轴心受拉柱脚节点在实际工程中应用比较普遍,本文对该节点受力性能进行有限元分析,研究锚栓所受拉力、底板位移和应变,得出底板下应力分布与底板抗弯刚度有关,在底板绝对刚性时,底板保持平面,底板下应力均匀分布;在此基础上又提出该节点的有关设计公式,并进一步对该节点受力性能进行参数分析,讨论底板厚度和加劲肋设置对其受力性能影响,为实际工程设计提供参考。     

锚栓低温安装与高温受火后抗拉性能研究

针对工程中常用的膨胀型锚栓、模扩底锚栓、自切底锚栓和化学锚栓进行了常温条件、低温安装条件和高温受火条件下的基本抗拉性能试验,研究了锚栓在不同试验条件下的抗拉性能。研究结果表明,模扩底锚栓和自切底锚栓在各种工况下均表现出良好的抗拉性能,抗拉承载力稳定性良好;化学锚栓在常温条件下抗拉性能良好,低温安装和高温受火条件下承载力与稳定性有所下降;膨胀型锚栓在所有工况下均发生拔出破坏,承载力水平低,稳定性差。根据试验结果给出工程中推荐使用锚栓的顺序为模扩底锚栓、自切底锚栓、化学锚栓、膨胀型锚栓。     

任意形状截面双向偏心受拉构件大小偏心的判别

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001对钢筋混凝土柱小偏心受拉情况做出了钢筋配置的严格规定,但目前现行国家设计标准、设计手册和钢筋混凝土结构教课书均没有关于任意形状乃至矩形截面双向拉弯柱大、小偏心状态的判别方法,致使抗震规范的规定无法执行。本文提出的判别方法填补了此空白,且简便易行。     

混凝土用锚栓受拉承载力研究综述

介绍了国内外对锚栓抗拉性能的研究成果,锚栓受拉破坏模式有五种形式,其中混凝土锥体破坏是最常见的。分析了影响锚栓受拉承载力的因素,并对两种锚栓受拉承载力计算公式进行了对比分析,最后对今后研究方向提出了建议。     

混凝土用锚栓受拉极限荷载影响因素研究

埋置于混凝土中锚栓的工作状态通常是承受轴向拉力,对混凝土用锚栓进行了受拉性能试验,得到埋置在混凝土中的锚栓受拉时的力-位移变化关系曲线。分析了锚栓失效时拉伸极限荷载的主要影响因素,研究了锚栓在不同锚杆直径、不同埋置深度、不同混凝土材料强度等条件下,锚栓受拉极限荷载的变化情况及变化规律。     

关于刚接柱脚底板厚度计算的讨论

轻钢结构刚接柱脚底板厚度现行传统计算方法通常有两种,一种是按柱脚底板下的混凝土基础反力和底板的支承条件计算,另一种则按照验算锚栓受拉一侧底板厚度来计算。按后者计算结果往往远大于按前者,如按此结果应用于实际工程,则可能使得工程造价投入增加,造成不必要的浪费。文章考虑从锚栓垫板与柱脚底板共同工作推导出柱脚底板厚度计算的修正公式,并总结底板厚度计算的步骤,以期达到应用于实际设计工程的实用性。     

外露式钢柱脚抗震性能试验研究

为研究外露式钢柱脚的抗震性能,对其进行了水平往复加载试验。试验中以锚栓的材料、数量和排列方式以及柱脚承受轴力等为变化参数,分析了不同参数对柱脚抗震性能的影响,研究了柱脚的承载力、刚度、延性及耗能能力等。结果表明:当钢柱受轴拉力作用时,外露式柱脚底板与基础分离,两侧锚栓同时承受拉力和剪力,柱脚产生明显的滑移变形,当柱转角为2%时锚栓断裂,受弯承载力为相同轴压试件的17.7%。当钢柱受轴压力作用时,外露式柱脚产生转动变形,底板绕某一点转动,翘起处锚栓受拉,另一侧底板与混凝土基础接触产生压应力。采用热轧锚栓的外露式柱脚在大变形下表现出良好的耗能能力,而采用冷拔锚栓的外露式柱脚在柱转角为4%时破坏,转角延性系数降低了约60%。当轴压比为0.2时,在不同位置增加2个锚栓后,外露式钢柱脚受弯承载力较基本试件的分别提高了10%和16%,耗能能力分别提高了19%和9%。锚栓的布置方式对柱脚的初始刚度及耗能能力影响较大。     

土层锚杆抗拔承载力确定方法及影响因素分析

利用现有的锚杆承载力计算公式对楠竹加筋复合锚杆和钢筋锚杆的极限承载力进行试算,结果表明,大部分公式对于楠竹加筋复合锚杆的计算结果偏大,而对传统的钢筋锚杆较适用。对以前的研究成果进行了总结,并在对各种土层锚杆承载力计算公式分析的基础上得出了影响锚杆抗拔承载力的因素,提出通过扩大锚杆截面和改良锚固方法可以提高锚杆抗拔承载力的工程建议。     

基坑支护设计中的若干问题探讨

 对基坑倾斜坡面的主动土压力计算方法、桩锚支护结构的锚杆水平弹簧系数的计算方法以及桩锚支护结构计算主动土压力应否考虑桩、土间的摩擦力等存在异议的问题进行理论分析和简化计算公式的推导,提出基坑倾斜坡面的主动土压力、桩锚支护结构的锚杆水平弹簧系数和考虑桩、土间的摩擦力的主动土压力计算公式。基坑倾斜坡面的主动土压力可以直接采用建立在极限平衡理论基础之上的计算公式计算,而无需采用先计算朗肯主动土压力再进行修正的计算方法。桩锚支护结构中的锚杆头部一般不可能发生竖向位移,可假定锚杆轴向伸长量等同水平伸长量,以此假定计算锚杆水平弹簧系数比较合理。用算例对所推导的计算公式和现行规程的计算公式进行计算比较,工程现象及算例结果均表明,不管是土钉墙还是桩锚支护结构,现行规程土压力计算公式未考虑墙(桩)、土间的摩擦力,计算的主动土压力偏大;现行规程计算的桩锚支护结构的锚杆水平弹簧系数偏小。因此,设计的支护结构均偏安全,不利于控制工程成本,应根据工程实际情况进行适当优化。     

交通标志结构刚性露出式圆形柱脚的设计探讨

针对目前交通标志结构刚性露出式圆形柱脚设计计算无据可依的现况,对该类型柱脚的设计计算公式及计算过程进行了系统研究.在整理分析柱脚的计算过程中,对柱脚的底板、锚栓、加劲肋、抗剪键的计算进行了详细描述,依据我国常用的两种柱脚设计方法即近似法和弹性比拟法,同时参考国内矩形柱脚的设计方法,对柱脚的设计计算公式进行了推导分析.对...     

钢筋混凝土梁纯弯段植筋试验研究

植筋技术目前相关的计算公式和技术规程仍然是建立在单向拉拔试验结果的基础上,单向拉拔试验中植筋的受力不能充分反映实际工程中植筋的真实受力状态。本文设计制作了8根采用植筋技术进行受拉主筋搭接的钢筋混凝土梁,全部试验梁承受静力荷载至破坏。文中给出了相关的试验结果,并按普通钢筋混凝土适筋梁正截面平衡条件进行计算,求出钢筋混凝土植筋受弯构件的极限承载力,并将试验结果与之进行比较。对植筋技术在结构加固和建筑改建中的应用提出了若干建议。     

大型地下洞室锚索系统支护工程实践

 锚索支护系统是地下洞室围岩支护的主要类型之一,对于确保围岩稳定有着十分重要的意义。基于锦屏一级水电站地下厂房锚索支护工程实例,介绍洞室群的锚索支护设计和锚索负荷超限现象及统计成果,分析锚索超限的成因和降载措施。同时,给出锚索锁定吨位优化和变形控制复核的计算公式,推导出多锚头无黏结压力分散型锚索的应力计算公式。利用该计算方法,复核地下厂房锚索设计方案,并对超限锚索的安全性进行评价。     

压力型可回收式锚杆锚固段应力分布

利用弹性力学理论计算了锚固体因轴向压缩导致径向膨胀而产生的径向应变,并与土力学理论相结合计算出砂浆体挤压周围岩土体产生的径向应变。根据锚固体与周围岩土体边界面上的变形协调假定,推导出了压力型可回收式锚杆锚固段应力分布的理论解,并与现有理论结果进行对比。结果表明:理论解比现有理论结果更加贴近实际。基于理论解讨论了锚固体与岩土体弹性模量之比E1/E2、岩土体泊松比μ、锚固体外半径R对锚固段上的峰值剪应力及其应力分布范围的影响。结果表明:E1/E2、R越小,μ越大,峰值剪应力越大,剪应力分布范围越小。     

外露式钢柱脚受剪性能试验研究

以轴力和锚栓数量及其布置形式为参数,对4个外露式钢柱脚试件进行了水平往复加载试验,对其受剪性能及受剪机制进行分析。当柱脚所受轴力为压力时,柱脚的剪力由其与基础顶面间的静摩擦力传递给基础,且柱脚弯矩对其受剪承载力有提高作用。当柱脚所受轴力为拉力时,柱脚底板与基础表面间分离,柱脚在水平荷载作用下发生滑移,此时锚栓参与承担水平力,但其承担水平力的能力较小。柱脚受弯承载力随着柱脚锚栓数量的增加而增大。当锚栓数量从4个增加到6个时,柱脚受弯承载力增加了12%,耗能能力增加了20%。配置相同数量锚栓柱脚的滞回行为随着锚栓布置方式的不同也有所改变。将锚栓布置在沿加载方向的最外侧时,可以最大程度地利用每个锚栓的承载力。因此,在设计外露式柱脚时需要考虑锚栓布置方式,以便充分利用锚栓的受拉性能。     

隧道系统锚杆研究现状与发展方向

对近40年以来国内外公开发表的隧道锚杆研究论文进行统计和分析,阐述隧道系统锚杆国内外研究现状,揭示隧道系统锚杆研究的薄弱环节。研究表明,隧道系统锚杆的研究主要集中在锚杆作用效果、锚杆计算理论、锚杆设计参数和新型锚杆研发等方面。部分研究表明黄土隧道拱部系统锚杆作用效果不明显,目前国内工程界及学术界对隧道系统锚杆作用效果的认识尚不统一;在全长黏结型锚杆的力学模型及计算理论方面研究成果较多,但基于Mindlin位移解推导的锚杆轴力解析解未考虑中性点的影响;关于隧道系统锚杆的设计及计算理论研究甚少,个别学者提出的经验公式及解析公式中的输入参数大多不易获取,因此在实际工程中仍难以应用;在隧道系统锚杆的设计方面,针对临界锚固长度有一定研究,但是在系统锚杆的布置方式及系统锚杆与围岩的匹配性方面尚无研究成果,隧道系统锚杆设计主要采用经验类比法。从力学机理及理论计算方法上对隧道系统锚杆与围岩联合作用机理及承载拱的承载原理进行深入研究,同时开展新型材料锚杆及新型构造锚杆的研发是未来的发展方向。