方钢管混凝土穿芯高强螺栓-端板节点滞回性能研究

对3个方钢管混凝土柱穿芯高强螺栓-端板节点试件进行了伪静力试验研究。采用有限元程序ANSYS对节点进行了循环荷载作用下的三重非线性有限元分析,研究了轴压比、混凝土强度、高强螺栓预拉力、端板厚度及端板加劲肋等因素对节点滞回性能的影响。结果表明,轴压比和混凝土强度对节点滞回性能影响较小,减小高强螺栓预拉力将显著降低节点的耗能能力,端板加劲肋和端板厚度对节点性能有明显的影响,但设置加劲肋比增加端板厚度对改善节点性能更有效。试验与计算结果表明,穿芯高强螺栓-端板节点具有很好的强度、刚度、延性和耗能能力。     

方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点性能研究

提出一种新型穿心高强螺栓-端板方钢管混凝土柱-钢梁节点,并对3个节点试件进行柱端加载的伪静力试验研究。利用三维实体单元,建立同时考虑几何、材料及接触等三重非线性的有限元模型,采用有限元程序ANSYS对节点进行单调荷载和循环荷载作用下的有限元分析。试验及有限元计算结果表明,节点具有很好的强度、刚度、延性和耗能能力。     

螺栓连接变电构架柱结构分析

与传统焊接A字变电构架柱相比,新型构架柱螺栓连接柱头各构件关联体小,工厂加工、运输和安装较简单,尤其是镀锌难度和镀锌成本能较大幅度地降低,整体经济性较好。运用有限元分析方法,研究了螺栓连接构架柱的柱高、根开与柱高比值、管壁厚度等因素对构架柱整体刚度和强度的具体影响,为螺栓连接的新型构架柱结构设计和优化提供了有利的理论依据。     

750kV变电构架钢管混凝土法兰节点拉弯性能研究

以国内首例750kV钢管混凝土变电构架工程——甘肃桥湾750kV变电站为背景,进行了4个钢管混凝土法兰节点试件在拉弯荷载作用下的单调静力试验研究。此外,基于ABAQUS 6.12有限元软件,对该钢管混凝土法兰节点的有限元建模方法进行了阐述,并通过有限元数值分析结果与试验结果的对比,验证了建模方法的可靠性。在通过试验验证的基础上,对法兰板厚度、加劲肋高度以及螺栓边距进行了参数分析。结果表明:法兰板厚度、加劲肋高度对节点刚度、承载力和破坏形态等受力性能有较为明显的影响;螺栓边距由约1.7倍螺栓直径增加到约3.3倍螺栓直径时,节点的初始刚度略有降低(约7%),而承载力变化不大。     

钢管混凝土柱-钢梁延伸式端板连接节点初始转动刚度计算模型

延伸式端板连接节点是钢管混凝土结构中常见的梁柱节点形式,基于组件法建立了钢管混凝土柱-钢梁延伸式端板连接节点初始转动刚度的计算模型,考虑了端板受弯、端板受剪、螺栓受拉、钢管柱腹板受剪、柱核心混凝土受剪变形对节点转动刚度的影响,对于节点锚固件,采用贯通螺栓或单边螺栓。通过确定对节点初始转动刚度有贡献的组件将其简化为弹簧模型,提出了各组件的刚度计算公式,建立了节点初始转动刚度的计算模型。根据建立的计算模型对已有试件进行理论计算并与试验结果对比,得到理论值与试验值之比的平均值为1.02,标准差为0.12,验证了其正确性,且该计算模型简单,便于在实际工程中应用。分析了节点初始转动刚度的影响因素,结果表明：适当增大端板厚度,可有效提高节点初始转动刚度;增大螺栓直径、钢管柱厚度和提高混凝土等级对节点初始转动刚度的提高不及增大端板厚度显著。     

PEC柱(弱轴)对穿螺栓端板连接抗震性能研究

为了研究部分包裹混凝土组合(PEC)柱(弱轴)与型钢梁对穿高强螺栓端板连接节点的抗震性能,考虑端板厚度、盖板厚度以及节点构造形式3个参数,设计了两种不同构造的梁柱节点,对其进行低周往复荷载试验和有限元模拟,分析了各设计参数对试验节点滞回性能、承载能力、节点刚度、延性和耗能能力等指标的影响.研究结果表明:盖板厚度由14 ...     

拼装式波纹钢衬砌结构法兰连接节点力学性能试验与数值分析

为研究暗挖衬砌中使用的波纹钢结构法兰连接节点的受力性能,设计对该类节点进行抗弯试验研究及数值分析。对法兰连接波纹钢试件、带有加强构件的试件与无连接钢板试件进行纯弯试验研究,监测各个试件在纯弯曲状态下的应变和变形,同时改变法兰板厚度与波纹板厚度两种参数,研究其对于连接节点承载能力的影响。运用有限元法对板件在试验工况下的响应进行模拟,改变法兰板厚度、螺栓预紧力及荷载方向以探究其对法兰板的响应。结果表明,构件的几何参数将导致节点破坏模式与承载能力的不同,相对较弱的构件将控制节点处的承载能力。所选用的两类加强方式均对构件的强度与刚度有较好的加强效果。有限元计算结果与试验结果吻合较好,法兰板厚度和螺栓预紧力均对节点的力学性能产生了一定影响。节点承受负弯矩状态下的刚度有所降低,约为承受正弯矩时刚度的50%～65%。     

方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点抗震性能试验研究

为研究方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点的抗震性能,进行了5个节点拟静力试验研究,分析了端板厚度、螺栓直径、混凝土强度和轴压比等因素对承载力、弯矩-转角曲线、耗能能力、承载力衰退、刚度退化、延性以及破坏模式的影响。研究结果表明：方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点均属于半刚性节点,初始转动刚度随着端板厚度和螺栓直径增大而提高,但节点的极限转动能力随着端板厚度的增大而减小;当承载力由端板或钢梁控制时,其具有良好的转动和耗能能力;试件承载力退化系数在0.8～1.0之间,变化幅度不大,刚度退化相比荷载退化严重;设计中应避免高强螺栓发生脆性破坏。     

方钢管混凝土柱穿芯螺栓端板节点性能的非线性有限元分析

用ANSYS有限元程序对方钢管混凝土柱一钢梁穿芯螺栓端板半刚性节点的非线性性能进行了理论分析,并将计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。通过对6个系列共13个方钢管混凝土柱一钢梁穿芯螺栓端板连接试件的非线性有限元分析,重点探讨了连接的各类组件对节点力学性能的影响。结果表明：端板加劲肋和高强螺栓预应力对节点力学性能有较明显的影响,端板厚度和轴压比对节点力学性能有一定的影响,螺栓直径及排列间距对节点力学性能的影响较小。     

一种新型梁柱装配式刚性节点滞回性能研究

新型梁柱装配式节点通过在悬臂梁与框架梁的上、下翼缘交互处布置拼接板,并预先在钢结构加工厂里通过焊缝完成两侧拼接板与梁的连接,在现场通过螺栓进行固定的一种节点形式。利用有限元软件ABAQUS,考虑材料、几何和接触状态3种非线性对该新型节点进行低周循环加载模拟。设计了4组16个试件,研究螺栓数目、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度等参数对节点滞回性能的影响。研究结果表明,由等强设计法设计的基本试件延性和耗能能力较好,螺栓数量、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度对节点的承载力和延性均有一定影响;根据有限元分析结果,对该新型节点的设计给出了建议:使盖板的横截面积大于梁翼缘横截面积,其比值宜控制在1.05~1.30之间,悬臂梁段长度宜取1.7~2.0倍梁高。     

Study on the bolting top-joint of substation truss-column

A new type of bolting top-joint of the substation truss-column was put forward and investigated in this paper. The top-joint is composed of one cover plate and two built-up tubes connected with high-strength bolts. The members of the bolting top-joint are much smaller than the common welding top-joint, the members are more convenient for fabrication, transportation and installation and the zinc process is much easier and cheaper. Firstly, as the dimensions and design loads of the welding truss-column in a 500 kV substation is concerned, the mechanic characteristics of 28 m long truss-columns including three bolting columns and one welding column were investigated numerically using finite element method. The results show that the mechanic characteristics of the proposed bolting truss-columns are comparative with those of the traditional welding truss-column. Then, the experimental model of bolting top-joint with 1:1 scale was built and the mechanic characteristics were studied experimentally. It was obtained from the numerical and experimental results that both the stiffness and the intensity of the proposed bolting top-joint depend on the thickness of the vertical plate as well as the number of bolt connections in the cover plate, and the bolting truss-column with this new kind of bolting top-joint could be used in substation structures instead of the common welding truss-column.     

屈曲约束钢板剪力墙受力性能分析及盖板简化计算方法

内嵌钢板与混凝土盖板之间相互作用机理较为复杂,难以通过简单方法确定屈曲约束钢板墙连接螺栓拉力与混凝土盖板弯矩。为此,采用有限元软件ABAQUS建立屈曲约束钢板剪力墙计算模型,并通过与模型试验对比验证其可靠性。通过非线性有限元数值模拟,分析钢板高厚比、盖板与钢板厚度比以及盖板与钢板间隙等参数对应力分布、屈曲变形和滞回性能的影响。在此基础上,对螺栓与混凝土盖板的简化计算方法进行研究,基于屈曲约束钢板剪力墙受力与变形的特点,建立了钢板与盖板相互作用计算模型。结果表明：当水平位移角达到1/50时,内嵌钢板全部进入塑性状态,主拉应力向45°方向倾斜,主压应力值与主拉应力值大致相等。内嵌钢板屈曲波形分布较为均匀,屈曲半波长度与钢板厚度之比基本保持不变。当盖板厚度大于钢板厚度7倍左右时,钢板的面外变形可以受到有效约束。建议的简化计算方法可以较为合理地确定钢板与盖板之间的挤压应力,从而能够得到连接螺栓的拉力与混凝土盖板的弯矩。由简化方法得到盖板弯矩的分布规律与有限元分析结果完全相同,横向条带弯矩峰值与有限元分析结果总体上接近,竖向条带弯矩峰值略大于有限元分析结果,简化方法计算结果偏于安全。     

L形钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓装配节点抗震性能研究

为同时实现梁柱之间和柱柱之间装配,提出一种适用于多高层钢结构的异形钢管混凝土柱与H型钢梁的全螺栓连接节点.上柱、下柱、L形件与H型钢梁4个模块在工厂制作完成,在施工现场通过螺栓进行装配,可实现梁与柱、柱与柱之间的快速连接.通过改变盖板螺栓数量、加劲肋种类设计了4个节点,对其进行了拟静力试验与有限元分析,获得了节点的滞回...     

泥石流沟岸耦合三维数值仿真

泥石流具有强烈的破坏作用,泥石流与沟岸耦合作用导致岸坡破坏是山区沿河公路发生泥石流毁损的根本原因.在天山公路泥石流K630模型试验的基础上,基于流固耦合基本理论,采用三维数值仿真的方法,利用k-ε模型对泥石流沟岸耦合机理进行了仿真,得到了流体域与固体域的耦合云图与矢量场.通过对流体压力梯度场和应力场、速度场的分析,得到了泥石流沟岸耦合三维链式冲击作用规律.通过实体模型试验分析显示,三维数值仿真与试验实测规律吻合较好.     

3D Behaviour of bolted rock joints: experimental and numerical study

Rock bolting is the most effective and also the most economical means of supporting excavations in rock. Various types of bolts are used today, and an understanding of the way in which these bolts work is essential for an optimal, safe, and economical use. Fully grouted, untensioned bolts have been commonly used in rock mechanics (i.e., mines, rock fall stabilisation, underground works) for many years. In the 1980s a new type of bolt, called Swellex, was developed, becoming more and more widespread because of their easy and fast installation. However, regardless of the type, the mechanical behaviour of the bolted rock joint is not fully understood, and only the experience accumulated on rock bolting gives the know-how for the reinforcement calculation and execution. In this paper the different mechanical responses of full steel bars as opposed to the frictional Swellex are discussed. The study was done through experimental tests coupled with numerical simulations. The analysis of the results obtained both from finite element (FEM) modelling, and from large-scale (1:1) shear tests on rock joints, reinforced with fully grouted rods and Swellex bolts, clearly shows that the two bolt types deform in dissimilar ways, responding very differently to shear load.     

设伸缩缝圆形水池的池壁内力计算方法

对于内径>15 m的钢筋混凝土圆形水池,由于在池壁上设置伸缩缝,该类圆形水池池壁不再是整体的圆柱壳。以单悬臂板简化方式计算了池壁底部竖向弯矩;同时,采用有限元程序计算了3种内径的1/4圆弧壳池壁的竖向弯矩,给出了池壁弯矩等高值图。对比显示:有限元计算的池壁竖向弯矩值为单悬臂板计算值的60%～70%。采用考虑空间效应的计算模式进行设计计算比较合理。     

螺栓装配多高层钢结构梁柱连接抗震性能研究

对三个不同参数螺栓连接的多高层钢结构装配节点的抗震性能进行试验和有限元分析,获得以梁端荷载-位移表征的滞回曲线、骨架曲线、延性性能、转动能力、刚度退化曲线等,分析了法兰螺栓和盖板螺栓对试件受力性能的影响。试验和有限元分析结果表明：通过调整盖板螺栓数量和规格,可以实现梁柱刚性连接和变刚度连接,变刚度连接时,可实现多遇地震作用下不滑移,设防地震和罕遇地震作用下利用盖板与梁翼缘相对滑移耗散地震能量;通过分析螺栓接触面的滑移,认为盖板与梁翼缘滑移构造提高了梁端的变形能力,延性以及耗能能力,实现了摩擦耗能,可以用于抗震设防区结构中。     

铸钢件连接螺栓受拉性能试验及计算方法研究

对采用铸钢件连接钢框架梁柱节点中的螺栓受拉性能及相关计算方法进行研究。变换铸钢件水平肢、竖肢和肋板厚度对铸钢件螺栓连接进行受拉试验,研究铸钢件变形对螺栓内力的影响,获得螺栓内力与外荷载关系。试验结果表明：随铸钢件竖肢和肋板厚度的增加,螺栓内力减小,竖肢影响更显著。撬力的存在显著增大螺栓的内力,并且由于拉力的偏心,产生不可忽略的弯矩。采用ANSYS有限元分析软件进行扩大参数分析,对影响螺栓截面内力的因素进行研究,获得螺栓截面拉应力和弯曲应力变化规律,随着外荷载的增大,螺栓截面弯曲应力占总应力的比重不断增大。采用拟合方法提出适用于文中铸钢件形式的螺栓内力计算式。该式计算螺栓内力及应力与有限元分析结果吻合较好,应力相对误差小于10%,可用于此类连接受拉螺栓截面应力验算。