火灾下螺纹锚固螺栓T形连接承载力设计方法

螺纹锚固单边螺栓是指通过带有螺纹的特殊螺栓孔代替螺母,从而实现单侧安装、拧紧功能的一种螺栓.目前关于该种螺栓连接T形节点在常温下不同破坏模式的受拉承载力计算方法已有研究.但在高温条件下节点变形增大,且高强螺栓与普通钢材在高温下的材性折减规律不一致,导致现有的常温计算公式不能直接用于火灾高温情况,目前仍缺少计算该类节点在高温下承载力的计算方法.根据常温下承载力计算公式,结合高温下节点出现大变形的特点,对现有的计算公式进行修正.并根据现有的试验结果对修正公式进行验证,发现提出的设计公式可准确预测不同节点在不同温度下的破坏模式,也可以较为精确地预测其屈服承载力.     

螺栓对T形钢节点抗弯性能的影响

T形节点常用于描述螺栓抗弯连接节点的受拉区。目前,一般认为螺栓仅承受拉力。主要研究T形节点处螺栓抗弯性能的影响。首先,建立三维有限元模型,并将分析结果与已有文献中的试验结果进行对比验证。然后,使用该数值模型分析不同轴向拉力和螺栓弯矩下各类T形节点的性能。结果表明,螺栓弯矩对有些T形节点的失效模式产生了影响。给出用于计算弯矩和轴向拉力作用下单个螺栓承载力的交互作用公式,并采用有限元模型评估该公式的精确性。最后,为评估作为T形节点构件的螺栓的弯矩和轴向拉力,给出了分析模型。与数值分析结果的比较表明,该模型能够较好地给出考虑螺栓弯矩的T形节点的性能。     

螺纹孔单边螺栓T形连接节点受拉性能研究(Ⅰ)——试验研究

单边螺栓连接技术广泛应用于钢梁与钢管柱的高强螺栓端板连接。通过试验研究了单边螺栓T形连接节点的拉伸性能,共发现3种破坏模式:T形翼缘完全屈服、T形翼缘屈服伴随螺栓断裂和螺纹破坏。试验结果表明:1)增加T形翼缘的厚度可以提高节点的极限承载力,并增大节点的刚度;2)即使在T形翼缘较薄时,螺纹孔仍可提供足够的锚固力以确保节点不发生螺纹破坏;3)增加螺母并不能提高T形节点的屈服强度,但可以防止翼缘屈服后上下翼缘板完全脱开;4)节点是发生螺纹破坏还是螺杆断裂,取决于螺杆直径与锚固螺纹长度的大小。     

欧洲规范EC3高强螺栓等效T形件的有效长度及承载力研究

本文介绍了欧洲规范EC3中关于高强螺栓受拉连接等效T形件的三种破坏模式及等效受拉T形件三种破坏模式下的承载力公式.研究了柱翼缘带有背板加强的T形件的承载力公式,通过与无背板加强T形件的承载力比较得出:柱翼缘受拉螺栓孔位置设置背板能够有效地提高T形件翼缘的抗拉承载力,增大柱翼缘的抗弯能力.最后,研究了端板塑性铰线分布模式以及等效T形件有效长度的取值方法.     

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。     

工字形钢梁-矩形钢管柱单向螺栓节点抗弯承载力理论计算方法

针对工字形纯钢梁和钢-混凝土组合梁分别与矩形钢管柱和矩形钢管混凝土柱采用单向螺栓(也称单边拧紧螺栓)连接形成的4种节点形式,对其在弯矩作用下的受力机理及破坏模式进行分析,讨论导致节点失效的因素。总结节点在弯矩作用下的9种失效模式,包括：单向螺栓拉断、端板受弯屈服、矩形钢管柱壁翼板受拉屈服、矩形钢管柱壁翼板受压屈服、矩形钢管柱壁腹板受压屈曲、混凝土楼板局部压溃、钢筋屈服、矩形钢管柱内混凝土局部压溃、矩形钢管柱壁腹板受压屈服,进而基于破坏模式给出节点各组件承载力的计算公式。对4种节点在不同破坏模式下的正弯矩承载力和负弯矩承载力进行分析,给出节点承载力计算公式。将节点抗弯承载力的理论计算结果与试验结果进行对比,验证理论计算方法的可靠性。     

T型钢连接中柱节点的力学性能分析

设计了2组T型钢连接中柱节点,对节点进行低周往复循环加载下的受力分析,通过循环荷载下的滞回曲线、骨架曲线、应力云图以及刚度退化曲线来分析螺栓连接方式变化对节点承载力、受力性能以及破坏形式的影响。分析结果表明:普通高强螺栓连接的中柱节点承载力和耗能能力明显强于对拉螺栓连接的中柱节点;两种节点破坏形态不同,普通高强螺栓连接节点为T型钢翼缘受拉破坏,对拉螺栓连接节点为长对拉螺栓剪切破坏和T型钢翼缘受拉破坏。     

受拉T形连接件高强螺栓受力性能研究

对钢结构梁柱高强螺栓连接节点的T形连接件的受拉螺栓性能进行研究。改变T形连接件端板翼缘厚度、螺栓位置、螺栓直径和强度等级,同时考虑螺栓接触力偏心,对高强螺栓连接T形连接件进行受拉试验,研究弯矩对螺栓受力性能的影响。试验结果表明:随着T形连接件端板翼缘厚度降低、螺栓直径和强度等级减小以及螺栓内、外翼缘长比值远离数值1,弯曲应力占螺栓截面最大拉应力的比值上升,截面弯矩不能被忽略。采用有限元软件进行分析,分析结果和试验结果吻合较好。弯矩作用形成的拉应力最大可达总拉应力的25%。采用最小二乘法进行拟合,简化受拉T形连接件模型,得到了螺栓的弯矩和撬力计算式,可为钢结构梁柱高强螺栓连接节点设计提供参考。     

端板连接普通螺栓群中和轴位置研究

以螺栓群偏心距和端板厚度为研究参数,对梁柱节点中端板连接在偏心拉力作用下（A组）和纯弯矩作用下（B组）的螺栓群进行了受拉性能试验研究。通过对破坏模式、螺栓群受力分布和中和轴偏移率的分析,研究了端板连接普通螺栓群中和轴位置变化的情况;对两组试验开展有限元分析,从荷载-位移曲线和节点抗拉性能两方面进行研究。结果表明：随着荷载逐渐增大,螺栓群中和轴不断向受压区移动;增大螺栓群偏心距可使螺栓力增大,且加快中和轴向受压区偏移;增加端板厚度能够减小螺栓力,并延缓中和轴向受压区偏移;现行偏心受拉和纯弯矩作用下普通螺栓端板连接的计算方法（或公式）较为保守,与试验结果相差较大。给出的端板连接螺栓力修正公式的计算结果与试验结果吻合良好。在保证结构安全的前提下,该修正公式计算结果更接近螺栓端板的实际受力状态,从而达到减小节点钢材用量和降低成本的目的。     

钢管混凝土柱T形件连接的抗拉承载力研究

T形件是钢管混凝土框架梁柱半刚性连接节点的重要组件,其抗拉承载力计算会影响到梁柱节点的抗弯承载力计算。根据欧洲规范的EC 3组件法,总结了T形件的3种塑性失效模式,并提出了钢管混凝土柱T形件各部件承载力计算方法。根据不同的失效模式和屈服线理论,确定了矩形或弧形端板控制的T形件抗拉承载力计算公式,利用柱腹板壁约束简化模型和柱壁破坏机制确定了柱翼缘壁控制的T形件抗拉承载力计算公式。采用算例说明其计算过程和计算精度。通过试验验证了所提钢管混凝土柱T形件连接的抗拉承载力计算方法的准确性。     

加劲T形连接件有限元分析

根据T形连接件与端板受拉区的相似性,利用有限元分析软件ANSYS对单向受拉T形件连接节点进行三维非线性有限元分析。给出了T形件连接节点弯矩-转角曲线、节点变形及螺栓撬力分布和变化规律等,并将有限元结果与试验结果进行了全面的比较。研究表明,有限元方法能够很好地分析无加劲和加劲T形件连接的受力性能。工程中常用的加劲肋达不到预想的加劲效果;螺栓撬力的分布和变化规律与端板加劲肋的形状和厚度有密切关系。     

H型钢梁与矩形钢管柱外伸式端板单向螺栓连接节点承载力试验与理论研究

介绍了H型钢梁与矩形钢管柱连接节点的节点类型和单向螺栓产品及其受力性能的研究现状。通过对3种不同形式的外伸式端板单向螺栓连接节点的单调静力加载试验,得到了各试件的破坏模式和弯矩 转角曲线,研究了螺栓承载力、端板厚度、柱壁厚度对节点破坏模式的影响。〖JP2〗基于试验现象提出了用于理论计算的螺栓力分布模式。运用EN 1993-1-8的等效T形连接件法计算了由端板材料强度控制的节点受弯承载力。利用屈服线理论,基于试验现象提出了钢管柱壁的屈服线模式,通过虚功原理求解出由柱壁材料强度控制的节点受弯承载力。研究表明,螺栓、端板、柱壁间的相对强弱关系直接影响节点的破坏模式,相对较弱的部件会先于节点中其余部件发生破坏。理论计算值与试验结果相比偏保守。最后提出了H型钢梁与矩形钢管柱连接节点的设计准则。     

钢管柱-钢梁螺纹锚固单边螺栓端板连接受力性能

在钢管柱柱壁和内置H形钢翼缘上设置带有螺纹的螺栓孔,来替代传统梁柱端板连接中高强螺栓的螺母.将高强螺栓直接拧紧在螺纹孔上,可实现钢管柱-钢梁节点的单边连接,简化安装过程.采用有限元方法研究了带有内置H形钢的螺纹锚固单边螺栓端板连接钢管柱-钢梁节点的破坏模式和承载力,并分析了钢管柱柱壁厚度、内置加强H形钢翼缘厚度和高强螺栓直径对节点受力性能的影响.分析结果表明:内置H形钢翼缘板上螺栓孔内的螺纹增大了螺栓孔对高强螺栓的锚固,有效地避免节点发生螺栓拔出破坏;当螺纹所在钢板的厚度大于螺栓直径时,螺纹孔对高强螺栓能提供足够的锚固力,避免发生螺栓拔出破坏;节点破坏模式主要为钢梁端板破坏和高强螺栓破坏.     

自锁式高强螺栓T型件连接节点力学性能研究

为研究自锁式高强螺栓T型件连接节点受力性能,采用有限元分析软件ANSYS计算了14个T型件有限元计算模型,分析了T型件翼缘板厚度、螺栓中心至T型件腹板边缘距离、螺栓间距对T型件连接节点的抗拉承载能力及自锁式高强螺栓抗拉性能的影响。分析表明:自锁式高强螺栓破坏模式主要为外套管分肢发生挤压破坏,与高强螺栓存在一定区别。自锁式高强螺栓T型件连接节点破坏模式主要为翼缘板弯曲变形伴随螺栓外套管分肢挤压塑性弯折变形;自锁式高强螺栓外套管分肢挤压破坏。增加T型件翼缘板厚度可改善T型件连接节点抗拉承载力;随螺栓中心至T型件腹板边缘距离增大,自锁式高强螺栓的撬力和拉力随之增加,建议螺栓中心至T型件腹板边缘距离的取值不大于3d_0(d_0为螺栓孔直径)。自锁式高强螺栓与高强螺栓连接的T型件连接节点二者的抗拉承载力基本相同。     

T形钢管混凝土插板连接节点受弯性能研究

采用精细化有限元分析方法对T形钢管混凝土插拔连接节点的平面内受弯性能进行了研究。首先通过与试验结果进行对比,验证了精细化有限元模型的正确性和准确性。在此基础上研究了主管壁厚、支管壁厚、主管形式和混凝土强度对节点破坏模式和承载力的影响。结果表明,钢管混凝土插板连接节点的破坏模式和钢管插板连接节点不同,为主管冲剪破坏和支管屈服破坏,其受弯承载力比钢管插板连接节点要高很多,国内外设计规范中关于钢管插板连接节点的受弯承载力计算公式不适用于钢管混凝土插板连接节点。最后给出了基于力学模型的主管冲剪破坏模式下钢管混凝土插板连接节点受弯承载力计算公式,以期为此类节点的工程应用提供参考。     

铝合金栓接节点承载性能研究

为满足国家标准"铝合金结构设计规范"编制需要,对两类典型铝合金栓接节点的静力承载性能进行了较系统的理论分析、试验研究和数值模拟。首先针对铝合金双盖板轴心受剪螺栓群节点中各螺栓剪力分配的不均匀性展开理论分析,通过试验得到双盖板螺栓群轴心受剪长连接承载力折减系数的规律性,进而验证铝合金轴心受剪螺栓群可采用钢结构规范的相应设计公式。其次对铝合金双T形轴心受拉螺栓群节点中的撬力现象进行理论分析,通过试验和数值分析验证了对铝合金双T形节点的承载力计算可采用欧洲钢结构规范的设计公式。研究结论为铝合金栓接节点静力强度的设计计算提供了必要依据,部分研究成果已被纳入我国首部铝合金结构设计规范的相应条款之中。     

单边螺栓-T形件连接节点滞回性能试验研究

基于复式钢管混凝土双层钢管的截面特点,设计了单边螺栓-T形件连接节点,并对5个单边螺栓-T形件连接节点和1个穿芯螺栓-T形件连接节点进行了低周往复荷载试验。通过数字散斑相关方法(DSCM)得到了试件的弯矩-转角变化关系曲线。结果表明：试件滞回曲线均呈饱满Z形,节点破坏形态为T形件翼缘屈服后钢梁塑性变形,T形件因不同的加肋方式出现了三种变形特征。除了T形件翼缘厚度较薄且未加肋的试件为部分强度半刚性节点外,其余节点试件均为全强度半刚性节点;加肋T形件节点比无肋试件极限承载力提高了30%,但延性明显降低;对比穿芯螺栓-T形件连接节点,单边螺栓栓-T形件连接节点初始刚度略低、承载力相当,但变形能力明显提高,滞回性能得到改善;往复荷载下单边螺栓-T形件连接节点为拉压交替式工作,受拉螺栓能够得到较强的锚固连接强度,单边螺栓-T形件连接节点在复式钢管混凝土结构中传力可靠,结构整体性较好。     

圆钢管混凝土桁架K形节点极限承载力计算方法研究

圆钢管桁架在主管内填筑混凝土,可有效提高其承载力。为了获得圆钢管混凝土桁架K形节点受力性能和承载力计算方法,研究了在受拉或受压支管处K形节点的失效模式和破坏机理;基于圆钢管混凝土K形节点在不同失效模式下的破坏机理和受力状态,分别对支管截面形式为圆形或矩(方)形的圆钢管混凝土K形节点建立合理的简化计算模型,推导出不同失效模式下K形节点极限承载力计算公式,并给出相应的极限承载力建议公式。试验验证了圆钢管混凝土K形节点的试验值与计算值吻合较好,研究表明圆钢管混凝土K形节点的极限承载力计算公式的准确性,可应用于圆钢管混凝土桁架结构计算和设计,也为相关标准建立和完善提供理论依据。     

钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点约束弯矩试验研究

钢梁与混凝土柱单剪板连接节点形式简单、施工方便。在单剪板节点结构设计中,通常把该类节点简化成铰接节点,认为其只传递剪力和轴力,忽略梁端弯矩的作用,从而高估了预埋件的承载能力,给结构留下了安全隐患。为了研究单剪板连接节点的受力性能,对3个不同螺栓布置的钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点进行了静力加载试验,研究了螺栓数量、螺栓直径等因素对试件破坏模式、荷载-挠度曲线和约束弯矩的影响。结果表明：钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点的约束弯矩随螺栓群惯性矩的增大而增大;试件的承载力和刚度受高强螺栓布置数量的影响较大,受螺栓直径的影响较小。在试验研究的基础上,建立了单剪板连接节点的受力简化模型,根据模型给出了约束弯矩计算方法和弹性阶段节点折算偏心距计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

圆钢管混凝土柱高强单边螺栓T形件初始刚度计算方法

T形件作为半刚性钢框架梁柱节点连接的重要组件,其初始刚度对节点刚性的影响至关重要。目前,尚缺乏对圆钢管混凝土柱高强单边螺栓T形件初始刚度计算的研究。采用欧洲规范EN 1993-1-8中的组件法,以圆钢管混凝土柱高强单边螺栓T形件为对象,通过简化力学模型,分别给出了弧形端板的抗弯刚度、圆形柱翼缘壁的抗弯刚度、螺栓的抗拉刚度以及锚固钢筋的抗拔刚度计算公式。利用有限元软件ABAQUS,通过数值分析确定了重要影响参数,给出了可用于计算的系数曲线。提出了圆钢管混凝土柱高强单边螺栓T形件的初始刚度计算方法,给出算例以说明该计算过程,并通过试验验证了其准确性。研究表明,提出的计算方法可用于半刚性圆钢管混凝土组合框架的计算与分析。