装配式波纹钢结构连接部位轴压力学性能试验研究

为探索装配式波纹钢结构连接节点的轴压力学行为,以无节点构件作为对照组,以预紧力矩和螺栓间距作为参数变量,开展波纹板轴压试验,研究波纹钢构件螺栓节点受力性能及其对极限承载力的影响,分析构件破坏形态和承载力变化。建立有限元模型,将模拟的构件破坏形态和荷载-位移曲线与试验数据进行对比验证,总结了不同螺栓排数下的构件破坏形态,得到了波纹钢螺栓连接部位荷载-位移特征曲线。结果表明:栓接波纹钢构件破坏形式分为波纹板变形破坏和螺栓孔变形破坏两种; 4排螺栓连接的波纹钢构件与无节点波纹钢构件破坏形态均为波纹板屈曲破坏; 随着预紧力矩的增加,构件滑移荷载和构件承载力峰值不断提高,当超过标准力矩20%时,滑移平台消失; 构件发生螺栓孔变形破坏时,荷载-位移曲线在峰值位置处延性较优; 研究成果可为装配式波纹钢结构连接部位设计优化提供参考。     

螺栓连接滑移对输电铁塔结构变形的影响研究

输电铁塔中普遍存在着螺栓连接节点的连接滑移现象,而传统输电铁塔分析方法一般不考虑螺栓连接滑移的影响,因此不能准确反映输电铁塔的变形情况。在外荷载作用下,螺栓连接滑移会增加输电铁塔侧向变形,导致结构的二阶效应明显,进而影响结构的承载力和安全性能,因此研究螺栓连接滑移对输电铁塔变形的影响显得非常重要。以猫头型直线塔为研究对象,通过有限元方法建立考虑螺栓连接滑移的三维有限元模型,模拟分析斜材和主材连接节点的螺栓滑移,以及不同位置的连接节点螺栓滑移对输电铁塔变形的影响。根据影响因素和分析结果,提出减小螺栓连接滑移对输电铁塔变形的措施。     

考虑螺栓滑移的输电塔结构内力分析

本文对螺栓连接节点的转动滑移进行分析,并研究转动滑移与轴向滑移对输电塔塔身内力的影响。首先在ABAQUS中建立K型节点模型,将计算结果与试验对比,分析螺栓参数对转动滑移的影响。结果表明:K型节点中主角钢外侧螺栓先于内侧螺栓进入滑移状态并承担更大荷载份额,提高螺栓强度可增加滑移后期刚度,增加螺栓个数可提高滑移荷载。然后建立三种输电塔塔身模型,分析横向荷载工况下的塔身内力变化。结果表明:主材与斜材的轴力受轴向滑移影响较大,受转动滑移影响较小,横隔杆件轴力受到两种滑移影响均较大;螺栓滑移会导致所有塔身构件的弯矩分布产生较大变化。     

输电铁塔主材螺栓连接节点半刚性研究

输电铁塔主材通常由多段角钢采用螺栓连接而成,由于螺栓预紧力较小,连接滑移现象十分普遍,这对螺栓连接节点的轴向刚度产生影响。针对500 k V输电铁塔中4种典型的螺栓连接节点,建立其精细有限元模型,采用侵入法模拟螺栓预紧力,通过仿真模拟得到节点的荷载-位移曲线,研究不同排数、不同孔径的螺栓连接节点的半刚性,并进行真型试验验证,为输电铁塔结构的精细分析提供基础。     

反复荷载作用下方钢管混凝土柱与钢梁连接节点非线性有限元分析

本文首先选择合适的本构模型作为约束混凝土循环本构模型的骨架曲线,提出了考虑局部屈曲和开裂的钢材循环本构关系;进而建立两类方钢管混凝土柱与钢梁连接节点———缀板焊接连接节点和穿芯螺栓-端板连接节点的空间非线性分析模型,对其在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了非线性分析计算。结果表明:由有限元模型所得的单调荷载-位移曲线与试验所得的低周反复荷载作用下的骨架曲线极为相似,但在峰值荷载后差异较大;由有限元模型所得的在低周反复荷载作用下滞回曲线也与在反复荷载作用下试验所得的相一致。有限元模型能准确地预测上述两类节点的弹塑性行为和整体抗震性能,可用于节点滞回性能的非线性参数分析研究。     

方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点荷载-位移滞回曲线建模与分析

针对钢管混凝土柱-钢梁节点的梁端荷载-位移滞回曲线多采用试验数值分析方法,缺乏理论建模分析的不足,提出一种方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点荷载-位移滞回曲线的建模与分析方法。该方法分析钢筋混凝土梁柱节点梁端位移的建模方法,提出节点构件梁端荷载-位移的计算模型,并采用T-L双线性模型建立节点构件的弯矩-曲率恢复力的计算模型,同时,提出钢梁节点荷载-位移滞回曲线分析流程。以典型的方钢管混凝土柱-工字型钢梁缀板连接节点为例,采用提出的节点荷载-位移计算模型计算节点荷载-位移滞回曲线,并采用ANSYS建立其三维有限元数值分析模型,对节点构件滞回性能进行非线性有限元数值仿真模拟。理论计算、仿真模拟和静态试验对比分析的结果表明:采用提出模型计算的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线与仿真模拟及试验数据结果的吻合度高,能够反映出节点受力的基本特性。     

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。     

装配式方钢管柱座节点竖向受力性能影响因素分析

基于装配式建筑采用的方钢管钢柱与板块连接节点即柱座节点的重要性,利用有限元分析软件ABAQUS建立该节点的数值模型,分析法兰板厚度、螺栓孔直径大小、高强螺栓预紧力和高强螺栓型号4个影响因素对柱座节点竖向荷载-位移曲线、钢柱法兰板螺栓孔壁应力、钢梁法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量的影响。由分析可知:法兰板厚度对柱座节点的竖向受力性能影响较大;螺栓孔直径大小对柱座节点的极限位移、延性系数和钢柱法兰板螺栓孔壁应力影响较大;高强螺栓预紧力对钢柱法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量影响较大;高强螺栓型号对柱座节点的屈服位移、屈服承载力、极限位移、延性系数、钢柱法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量均有较大的影响。     

螺栓连接滑移的不确定性对输电铁塔结构内力的影响研究

输电铁塔中螺栓连接节点的连接滑移现象十分普遍,并且其载荷-变形过程具有很大的不确定性,传统输电铁塔分析方法常常采用空间桁架模型计算结构内力,有时不能准确反映输电铁塔中构件的真实受力情况。以输电铁塔的塔身部分为研究对象,考虑螺栓连接滑移的影响建立了塔身模型的参数化有限元模型,确定了随机输入变量和输出变量,并采用拉丁超立方抽样方法,通过直接蒙特卡洛模拟,得到了弯曲和扭转载荷工况下输电铁塔结构内力,研究了螺栓连接滑移对铁塔结构内力的影响规律。通过研究发现:考虑螺栓连接滑移不确定性影响后,杆件轴力大于空间桁架模型计算结果的概率有时很大,尤其是在扭转载荷工况条件下,斜材轴力大于空间桁架模型计算结果的可能性甚至会超过75%;不同载荷工况条件下,螺栓连接滑移对杆件轴力的影响程度也不相同,在弯曲载荷工况条件下,螺栓连接滑移对主材轴力的影响相对较小,而对斜材轴力的影响相对较大,在扭转载荷工况条件下,螺栓连接滑移对载荷所在侧面的斜材轴力影响较大,而对另外两个侧面的斜材轴力影响相对较小;实际工程中可以按照不同的载荷工况以及杆件所处的位置,对采用空间桁架模型计算得到的杆件轴力进行修正,以考虑螺栓连接滑移不确定性的影响,保证构件设计阶段所用轴力的可靠性。     

不同螺栓边距对槽钢连接性能影响的研究

GB 50017—2003《钢结构设计规范》未对槽钢螺栓连接下螺栓边距值明确规定。为研究不同螺栓边距对槽钢螺栓连接性能的影响,设计了2组试件进行受力试验,并运用ABAQUS建立有限元模型进行分析,最后对试验结果与有限元结果进行了对比。试验得到的破坏模式、荷载-位移曲线和极限承载力与有限元分析结果吻合较好,建立的有限元模型能够准确模拟槽钢螺栓连接的受力性能。通过对18组槽钢螺栓试件的连接性能进行有限元参数分析,对《钢结构设计手册》中的螺栓边距值提出了修正建议。     

圆钢管刚性异形法兰轴拉承载力特性分析及设计方法

钢管塔结构构件普遍采用圆形法兰连接,大型杆塔的交叉材、斜材与主管相贯连接,支管采用与其垂直的圆形法兰连接接长;该连接法兰在一定程度上增大了节点域尺寸,可能造成节点过大给镀锌及运输带来困难。为此,研究开发一种法兰盘面平行于主管轴线的新型异形法兰。该法兰盘面形状为椭圆形,以法兰盘面与支管夹角为参数,开展轴拉荷载作用下刚性异形法兰承载力特性的非线性模拟,考察其轴拉荷载-变形特性及连接螺栓的受力特点。新型异形法兰轴拉承载力与圆形法兰基本具有相似的特性,但在轴拉荷载增大过程中,由于法兰盘面滑移导致连接节点轴向位移突然增大,荷载-变形关系继续线性增大并进入弹塑性阶段;滑移荷载与夹角和预紧力大小有关。连接螺栓受拉剪共同作用而发生弯曲,其应力最大位置位于两侧法兰板接触面。最后,提出异形刚性法兰的设计方法,包括法兰板、加劲肋及连接螺栓的强度设计理论。     

方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点性能研究

研究了在循环荷载作用下,一种新型的方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点的破坏模式,以及构件对节点性能的影响.建立了节点的三维非线性有限元模型,以全尺寸梁柱连接节点拟静力试验数据进行了验证.通过参数分析,探讨了柱壁厚度、梁翼缘厚度和腹板削弱程度对新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能等性能指标的影响.结果 表明:循环荷载...     

±800kV特高压直流重冰区输电铁塔真型试验及螺栓连接滑移影响分析

±800kV特高压直流重冰区输电铁塔作为目前电网系统中最为复杂的结构之一,若采用传统的桁架模型或梁杆模型进行结构分析,其结果和试验值差异较大.已知螺栓连接滑移会影响结构的刚度分布和承载力,因此考虑螺栓连接滑移对特高压直流重冰区输电铁塔内力性能的影响是十分必要的.以乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程中重冰区铁塔为对象,引入非线性弹簧单元,首次建立了该类铁塔的螺栓连接滑移有限元模型,结合铁塔足尺试验结果,进行了多种荷载工况作用下的变形和内力综合分析.结果 表明,螺栓连接滑移模型计算结果与试验结果比较吻合,建议针对变形较大的荷载工况如扭转荷载,采用二阶效应弹性分析或者直接分析法进行结构分析,并通过提高整体或局部刚度等构造措施来减小螺栓连接滑移引起的大变形.     

不同螺栓边距对角钢连接性能影响的研究

角钢在土木工程中应用广泛。为研究不同螺栓边距对角钢连接性能的影响,设计了角钢在不同螺栓边距下的连接试验,通过改变螺栓孔边距研究角钢螺栓连接的抗剪性能,建立ABAQUS有限元模型与试验结果对比验证。并运用有限元建模方法,改变角钢型号进行参数分析。结果表明,有限元分析的荷载-位移曲线、极限承载力和破坏模式与试验结果吻合较好,为做参数分析提供依据;对《钢结构设计手册》中螺栓边距进行修正,便于实际工程应用。     

不同连接方式对预制拼装桥墩抗震性能的影响

为研究节段之间使用不同连接方式的预制拼装桥墩在水平位移荷载作用下的抗震性能,建立了干接缝、钢管连接和螺栓钢管连接3种不同节段连接方式的预制拼装桥墩的实体有限元模型.通过墩顶位移循环加载,对比墩柱的滞回曲线、耗能能力、骨架曲线和接缝张开量等方面,分析3种墩柱抗震性能的差异.结果表明:使用钢管或螺栓钢管连接节段的桥墩与普通干接缝桥墩相比,具有更好的耗能能力和更大的承载力.因此钢管和螺栓钢管可以作为提高桥墩抗震性能的连接装置,而且螺栓钢管具有前期安装速度快和后期便于更换的优势.     

贯隔式钢管混凝土柱H形梁节点抗震性能的试验与有限元研究

为了减少节点域柱体的切割次数且使节点域的塑性铰外移,避免焊缝脆性破坏,提出了一种全螺栓连接贯隔式梁柱节点;同时为了比较该新型节点与隔板贯通式节点破坏机理、抗震性能的异同,设计并对这两类节点进行了低周往复荷载下的试验研究,进一步运用有限元软件分析翼缘螺栓数量对两类节点抗震性能的影响,获得这两类节点的梁端荷载-位移滞回曲线...     

纤维增强材料绑扎胶结复合连接节点及其力学性能的研究

针对纤维增强复合材料(FRP)型材在土建交通领域应用中出现的接头效率低、质量无法保证等缺陷,提出了一种新型FRP型材连接节点:绑扎胶结复合连接节点。通过对该种新型连接节点进行试验,并设置了螺栓节点、胶结节点等对比试验,证明了绑扎胶结复合连接节点具有很高的接头效率,其承载力是螺栓连接节点的3.8倍、胶结连接节点的3.5倍。总结对比了各节点破坏形式,发现传统连接节点发生节点区脆性破坏,而绑扎胶结复合连接节点发生母材破坏,且破坏有一定的延性。根据试验中得到的荷载-位移曲线,对比分析了3种连接节点的刚度、延性等异同点。根据试验现象及结果分析了绑扎胶结复合连接节点的工作机理。     

信息动态

建立可靠的力学模型,使其能模拟循环荷载作用下足尺T型节点的全过程弯矩-转角曲线。由于螺栓之间相互作用且对连接的转动刚度有影响,螺栓连接的性能很复杂。将节点模型设计为由各个T型组件组成,并用线性弹簧模拟各组件。通过从荷载-位移反应机制得出的多线性刚度模型,分析组件的性能,包括受拉螺栓隆起、T型翼缘的弯曲、T型腹板的拉伸、相对滑移变形、允许变形等。将这些属性代入节点单元中的弹簧,能较准确地分析足尺节点性能。基于基本弹簧理论,集中阐述刚度模型,更好地分析了螺栓连接的性能、失效模型及T型组件韧性。     

螺栓拼接节点数值计算模型研究

采用迭代平衡的方法对高强螺栓施加标准预紧力,并考虑高强螺栓预紧力的影响、螺栓帽与盖板之间摩擦的影响、盖板与翼缘或者腹板之间摩擦的影响、螺栓杆与板件孔壁之间非线性接触承压的影响,以非线性通用有限元软件MSC Marc为平台建立了考虑接触摩擦、摩擦滑移和接触承压的高强螺栓拼接三维非线性有限元分析模型。首先模拟了高强螺栓连接的单块板件,并与试验对比验证了模型的可靠性,证实有限元模型可以较好地模拟螺栓的滑移荷载和拼接的极限荷载;然后模拟了高强螺栓梁段拼接节点,并与试验对比证实模拟结果与试验骨架线吻合良好。所提出方法可以较好地模拟拼接节点中高强螺栓的全过程受力性能,可以用于高强螺栓拼接节点的分析和计算。     

木构件钢填板预应力套管螺栓连接的性能参数分析

本文采用ABAQUS建立了木构件钢填板预应力套管螺栓连接节点在顺纹和横纹受力下的有限元分析模型。通过将有限元分析得到的节点极限承载力、极限变形和初始刚度与试验结果进行对比,发现有限元值和试验值相差均在10%以内,从而验证了有限元模型的合理性。基于有限元模型,本文分析了连接中管板摩擦系数、螺杆预应力值以及钢管壁厚对节点荷载变形曲线的影响,具体讨论了上述参数对节点极限承载力、极限变形、极限抗滑移承载力的影响,还对达到极限承载力时节点内部的力分配进行了参数分析。通过参数分析,对节点的合理设计提出了建议。