考虑孔周应力集中的摩擦型高强度螺栓抗滑移性能分析与设计方法研究

抗滑移性能是摩擦型高强度螺栓受剪连接的重要力学性能之一。为研究抗滑移性能的影响因素,设计并完成了单个高强度螺栓抗滑移性能试验和高强度螺栓群抗滑移性能试验,连接试件均为双面剪切且表面进行了抛丸处理。基于试验结果,建立了准确、可靠的有限元验证模型,据此对高强度螺栓受剪连接进行了参数分析,主要研究参数包括：螺栓预紧次序、连接板件厚度、垂直于内力方向的螺栓间距与边距以及顺内力方向的螺栓间距与边距。分析结果表明：连接板件最危险截面的塑性区分布对摩擦型高强度螺栓的抗滑移性能有着显著影响,设计时应考虑孔周应力集中现象对抗滑移承载力的折减;不同的截面受力情况对应的孔周应力集中系数存在明显差异。通过计算分析给出了螺栓抗滑移承载力折减系数建议值。相关研究成果可为摩擦型高强度螺栓受剪连接的设计提供改进思路。     

摩擦型高强度螺栓抗剪连接研究进展及评述

装配式钢结构建筑在我国的迅速发展对高强度螺栓的连接性能及经济性能提出了更高的要求。通过大量检索国内外相关学者的研究,对影响摩擦型高强度螺栓抗剪连接性能的各个因素进行了总结,并对这些影响因素的研究现状进行了分类评述;在中国、欧洲、美国和澳大利亚相关规范比较的基础上,对比分析了摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值的计算公式,计算了8.8S摩擦型高强度螺栓抗剪连接承载能力的设计值,比较了摩擦面抗滑移系数和高强度螺栓的预拉力。最后,指出了当前摩擦型高强度螺栓抗剪连接性能研究的不足之处,对其未来研究的内容和方向提出了建议。     

承压型高强螺栓受力性能试验研究

通过单个承压型高强度螺栓与承压型高强度螺栓群的承载能力试验,研究了高强螺栓预拉力和摩擦面抗滑移系数对承压型高强螺栓受力性能的影响和规律。分别对不同预拉力、摩擦面抗滑移系数下单个承压型高强螺栓和螺栓群的承载力进行了研究和分析。研究结果表明,承压型高强螺栓预拉力所造成的摩擦力只能延缓螺栓滑动的出现,其抗剪承载力不受抗滑移系数及预拉力的影响,为实际工程中承压型连接高强螺栓的设计和施工提供了参考。     

腹板连接用高强度螺栓直径与连接板厚度匹配关系探讨

根据高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接承载力极限状态的不同,分别就铰接和刚接两种连接方式,对腹板连接用高强度螺栓的直径与连接板厚度匹配关系进行探讨,提出一些建议,可供设计人员参考.     

抗拉连接高强度螺栓的工作性能及设计计算

分析了抗拉连接高强度螺栓的工作性能,指出高强度螺栓的抗拉承载力与很多因素如连接板翼缘和螺栓的刚性性质,撬力,预拉力等有关。当连接板翼缘的刚度较小时,其弯曲变形将造成明显的撬力,从而增大了螺栓力,使整个连接过早破坏,考虑到撬力的作用,各种设计方法被提出来,我国现行《钢结构设计规范》GB50017中没有具体的撬力设计公式,只是在螺栓抗拉强度设计值公式中引入系数0．8来考虑撬力,设计应用较方便,但高强度螺栓抗拉承载力计算方法过于保守,其设计值明显低于国外标准,建议对高强度螺栓的抗拉承载力设计值予以适当提高。     

摩擦型高强螺栓节点微动疲劳性能试验及有限元分析

基于Q235钢材、10.9级摩擦型高强螺栓连接件微动疲劳寿命试验和断口扫描电镜分析结果,通过有限元方法建立了Q235高强螺栓单面连接微动疲劳寿命数值预测模型。在此基础上开展螺栓预紧力和接触面摩擦系数对高强螺栓单面连接微动疲劳寿命的影响分析,考察螺栓预紧力的不足和连接板接触面摩擦系数的改变对接触面正应力、切应力和相对位移的影响以及数值的变化。分析结果表明:螺栓预紧力和接触面摩擦系数对微动疲劳寿命都有一定的影响,其中螺栓预紧力较JGJ 82—2001《钢结构高强度螺栓连接技术规程》要求低10%时,微动疲劳寿命降低约12%;连接板接触面摩擦系数每减小0.5,微动疲劳寿命降低约10%。     

高性能耐火钢高强度螺栓接头高温受剪性能试验研究

为促进高性能耐火钢材设计理论发展与工程应用,对采用不同型号高强度螺栓的10个高强度螺栓连接接头进行了不同温度条件下的受剪试验,其中包含4个采用普通高强度螺栓的连接接头以及6个采用BFRW10耐火高强度螺栓的连接接头,连接板均采用WGJ高性能耐火钢.试验研究了常温下螺栓接头的摩擦面抗滑移系数、不同温度下螺栓接头的荷载-位...     

外伸端板高强度螺栓抗拉连接设计方法研究

通过建立系列有限元分析模型研究了外伸端板高强度螺栓抗拉连接的力学性能,分析中考虑了不同端板厚度和螺栓直径变化对连接节点受力性能的影响。研究结果表明,高强度螺栓总拉力应由外加荷载引起的螺栓拉力和端板弯曲变形产生的撬力组成。通过分析拟合得到由外加荷载产生的螺栓拉力和螺栓撬力的分布模型和计算公式,并分别给出摩擦型和承压型两种类型的高强度螺栓考虑撬力影响抗拉连接承载力计算公式。     

钢结构中高强度螺栓连接形式相关问题的探讨

对摩擦型和承压型连接的高强度螺栓受力特征和应用范围进行对比分析,并对高强度螺栓连接在设计应用过程中存在的某些问题及影响因素进行探讨,给出钢结构高强螺栓连接设计时有价值的建议。     

摩擦型高强螺栓连接节点性能试验研究

通过试验,对6个采用摩擦型高强螺栓连接的钢梁和连接板连接节点域在往复荷载作用下的承载力、破坏形态以及变形性能等进行了研究。研究结果表明,摩擦型高强螺栓连接节点能够传递一定弯矩并具有较强变形能力,但其承载力较差,在设计中宜作为铰接节点处理。另外螺栓规格及螺栓排列方式对节点性能也有较大影响。     

正交胶合木墙与楼面钢梁预应力螺栓连接的抗滑移性能

正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)-钢混合结构中,CLT剪力墙的抗侧能力主要取决于墙体与下部构件的抗剪连接.目前,角钢式抗剪连接件是工程中的主要连接形式,该类CLT墙体抗侧时,破坏往往集中在抗剪节点域,而CLT墙体受力并不大.为充分发挥CLT强度和刚度较大的优势,本文探索CLT墙与其下楼...     

新型装配式半刚性节点抗震性能试验研究

提出一种新型装配式半钢性节点,通过高强螺栓将预制梁柱贯通连接,旨在通过更换螺栓构件来完成震后受损节点的修复工作.通过制作节点足尺构件,对其施加低周反复荷载,分析其承载能力及耗能性能.运用有限元分析软件建立节点数值模型,分析其在低周反复荷载作用下节点核心区应力分布情况及承载能力.试验结果与已有现浇节点和数值模拟结果对比可...     

火灾后钢结构厂房的安全性评估

为了对受火灾影响钢结构厂房进行安全性评估,对火灾后相邻倒塌厂房进行了材料性能试验研究,结果表明,目前火灾后钢材残余强度的计算方法有较大误差,现场检测可以根据钢材表面特征定性判断材料强度损失,但要精确估计火灾后钢材的残余强度宜进行材料试验。另外,高强螺栓连接性能应引起评估人员关注。检测试验结果及安全性评估结论可供类似工程参考。     

单面自紧螺栓成型机理与受剪承载力试验研究

针对传统扭剪型高强螺栓连接施工过程中往往需要两个操作面,难以应用于闭口截面构件之间连接的问题,设计开发一种单面自紧高强螺栓(self-tightening high strength one-side bolt,SHSOB)。通过对SHSOB螺栓的试验研究,考察了其成型机理、安装工艺和受力性能,获取了SHSOB螺栓的破坏模式、预紧力时变效应、抗滑移系数及剪力-位移曲线。研究表明：SHSOB螺栓预紧力可以满足GB 50017—2017《钢结构设计标准》中高强螺栓预紧力的设计要求;预紧力松弛在起始阶段较快,随后趋于稳定;SHSOB螺栓连接的受剪破坏模式和剪力随时间的变化规律均与传统扭剪型高强螺栓相似,均以螺杆被剪断发生破坏;在发生摩擦滑移破坏前,螺栓连接的剪力由摩擦力传递,孔壁承压阶段通过螺栓杆和孔壁的压力传递。在此基础上,推导了SHSOB螺栓的受剪承载力理论计算式,对比发现理论值、试验值和规范值吻合较好,SHSOB螺栓的受剪承载力可以满足GB 50017—2017《钢结构设计标准》中摩擦型高强螺栓受剪承载力的设计要求。     

Finite element analysis and experimental study on high strength bolted friction grip connections in steel bridges

High strength bolted friction grip (HSFG) joints are widely used in steel bridges. Through finite element analysis (FEA) and experimental study, the mechanical behavior including slip-load relationship, load transfer factors, stress state, and friction stress distribution of this type of joints was studied in detail. Both FEA results and experimental results show that the loads resisted by bolts in the edge rows are larger than the ones by bolts in the middle rows. The stress distributions in the connected plate and cover plate are wave-like with large stress and small stress alternate in different locations. Good agreements existed between the test results and the FEA results which verified the accuracy of the FEA. The numerical simulation method of the HSFG joints is proved to be a feasible and time efficient method for connection design.     

普通螺栓与高强螺栓在梁柱连接中的应用

分析了普通螺栓与高强摩擦型螺栓在梁柱抗弯连接中的计算方法,提出两种螺栓在工程实践中,采用普通螺栓相比高强摩擦型螺栓的优点,避免工程设计人员不区分结构承受荷载性质而全部采用高强摩擦型螺栓连接,造成建筑成本提高,并提出了在何种荷载状态下采用哪种螺栓比较合理,来保证梁柱节点设计的合理性。     

国产12.9级高强度螺栓力学性能试验研究

对国产12.9级高强度螺栓的工程力学性能进行全面测定,为其在建筑结构中的设计和应用以及相关标准的制定和修改提供试验依据。分别通过紧固试验、抗拉试验和剪切试验对不同品牌（A、B、C）和规格(M16、M20和M24)的各72套12.9级高强度螺栓连接副的扭矩系数、抗拉强度和剪切强度进行测定;通过抗滑移试验对72个由B品牌M20螺栓连接的、各采用3种方式处理（喷砂、抛丸和钢丝除锈）的Q235B、Q355B、Q420B连接板表面的连接接头的抗滑移系数进行测定;对5个A品牌M20螺栓制成的材性试样进行拉伸试验获得应力-应变曲线。对试验数据进行正态分布检验并根据统计结果给出12.9级高强度螺栓的扭矩系数、抗拉强度和剪切强度的设计参考值,将抗滑移系数和相关规范中给出的相应值(规范值)进行比较并分析测值较低的原因,建立螺栓材料的非线性和多折线应力-应变本构模型并验证模型精度。研究结果表明：国产12.9级高强度螺栓的扭矩系数和抗拉强度均符合性能标准,剪切强度和抗拉强度设计建议值的比值（0.49）高于二者规范值的比值（0.3）;抗滑移系数低于规范值的结果有待进一步研究,原因是接触面的粗糙度不足;非线性模型和多折线模型均能较好地拟合12.9级高强度螺栓材料的单向拉伸应力-应变曲线。     

谈高强度螺栓的使用

介绍高强度螺栓的使用包括合理的设计选型,合理的使用以及高强度螺栓连接的定期检查三方面,分析高强度螺栓的使用寿命,指出其失效的原因有设计不当,多孔紧固连接紧固过程不均匀,连线松动,生锈与咬死螺纹不对或配合不好等七个方面,最终得出较好地实现高强度螺栓连接的可靠性,在其强韧性,制造精度以及大尺寸螺栓连接时其紧固方法和检验方法都很重要的结论。     

高强螺栓连接节点高温摩擦系数试验研究

高温下摩擦系数的改变是影响摩擦型连接高强螺栓受力性能的一个主要因素。通过对6组取自同批次钢板做成的摩擦副进行的高温下摩擦系数试验,得到不同温度下高强螺栓连接节点的摩擦系数及Q235钢高温下的部分特征。试验结果表明:与常温下连接节点的摩擦系数相比,随着温度的升高,摩擦系数会不断降低,且在300℃以内,摩擦系数总体上表现为线性降低。