摩擦型高强度螺栓与侧焊缝并用连接承载力有限元分析

目前《钢结构高强度螺栓连接技术规程JGJ82-2011》中提出了栓焊并用的连接形式,即在一个连接接点中,螺栓连接和焊缝连接同时承担同一剪力的连接接头形式。为研究摩擦型高强度螺栓与侧面贴角焊缝并用连接的接头承载力,通过螺栓与焊缝抗剪设计强度比值不同的有限元算例,讨论了不同栓焊强度比值下并用连接的破坏模式和承载力组成,拟合了承载力计算建议公式,并进行了不同螺栓规格和焊脚尺寸的参数分析。结果当摩擦型高强度螺栓强度与侧焊缝强度比值在0.85左右时,两者强度均能充分发挥,其他比值下,强度较高者有不同程度的浪费。栓焊并用连接承载力可近似用两种连接各自的受剪承载力的线性组合表达。结论栓焊并用接头可提高连接的承载力,用于工程加固改造中。     

加固用栓焊并用连接受力性能有限元分析

在《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ82征求意见稿)中,提出了加固用栓焊并用的连接形式,即在一个连接节点中,摩擦型高强度螺栓连接和角焊缝焊接连接并用,且承受同一剪切荷载作用。这一连接方式能够很大程度上提高连接的抗剪强度,当采用螺栓连接设计不足或是使用荷载增大等情况下,栓焊并用连接是一种有效的加固方法。通过有限元算例,讨论了不同的焊缝形式以及不同焊缝尺寸等对栓焊并用连接抗剪性能的影响,并与征求意见稿中的公式进行了比较。     

加固用钢结构栓焊并用连接承载性能有限元分析

目的:对栓焊并用连接节点的受力性能进行有限元模拟,分析栓焊并用连接的承载性能。方法:对栓焊并用连接节点的受力性能进行有限元模拟,有限元模拟结果与试验数据进行对比分析,吻合较为良好。基于有限元计算结果进一步分析了栓焊并用连接节点的破坏模式和承载力,分析了螺栓和焊缝各自对承载力的贡献程度。结果:当栓焊并用节点中螺栓或焊缝其中一种连接形式的承载力明显高于另一种时,强度较低的连接形式首先发生破坏,承载能力基本充分发挥;强度较高的连接形式的承载能力不能得到充分的发挥。栓焊强度比是影响栓焊并用连接承载性能的重要指标,在节点设计中应考虑栓焊强度比的影响。结论:栓焊并用连接节点兼具高强度螺栓连接和焊接连接的优点,在钢结构节点加固改造工程中有很大的应用空间。     

焊缝补强型栓焊并用连接承载性能试验研究

既有的高强度螺栓摩擦型连接节点在一定的剪力作用下,可能导致节点承载力不足或破坏,此时可以采用焊缝补强的形式对节点进行加固。通过试验研究,分析纯螺栓连接试件在不同受损程度下采用相同的焊缝加固后以及在相同受损程度下采用不同的焊缝加固后试件的承载性能及变化规律;并分析了施工顺序对栓焊并用连接加固效果的影响,为既有钢结构节点加固工程的设计提供参考。     

钢结构高强度螺栓与侧焊缝并用连接建议设计方法

栓焊并用连接在钢结构加固工程中有广泛的应用。但由于螺栓连接和焊接连接承载能力的不同,栓焊并用连接节点的受力性能比较复杂。JGJ 82—2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》提出了栓焊并用连接的设计方法。基于试验和有限元参数分析,指出JGJ 82—2011设计方法的不足之处——未考虑螺栓与焊缝的强度对比关系,提出新的栓焊并用连接承载力建议设计公式,并用国外学者试验研究提出的设计公式与JGJ 82—2011中的设计公式进行比较。对比结果表明,提出的建议公式具有较好的安全性和可靠性。     

拉力作用下圆钢管新型内置刚性连接节点试验研究

在钢管结构实际工程中,由于型材定尺生产、加工下料、运输等原因,大量杆件本身需要相互连接.本文研究的内置刚性连接方式,由十字连接板、垫板和高强度螺栓组成,钢管和十字插板采用角焊缝连接,十字插板之间采用摩擦型高强度螺栓连接.对轴力作用下节点受力性能进行了6个试件的轴心受拉试验.研究结果表明,通过螺栓连接和钢管的等强设计可有效传递轴力,十字插板长度在一定范围内增加可有效增加节点承载力,但由于连接处存在截面突变,容易引起应力集中和应力分布不均匀现象,在设计时应该考虑由此引起的剪切滞后效应.     

焊缝补强型栓焊并用连接建议设计方法

我国JGJ 82—2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》提出了栓焊并用连接的设计方法。国内外学者通过试验研究也提出了相应的设计公式。通过对焊缝补强型栓焊并用连接的试验研究和有限元软件分析,提出了该连接方式的建议公式;并与国外试验研究的建议公式及规范公式计算结果相比,结果表明提出的建议公式具有较好的针对性和安全性。     

X形插板连接型钢结构梁柱节点受力性能

为提高采用梁柱栓焊连接节点的变电站的安装施工效率,考虑变电站钢结构受力性能特点,提出在方钢管柱4个角部的45°方向焊接柱端钢板,钢梁端部焊接梁端钢板,然后通过高强螺栓连接梁端钢板和柱端钢板形成一种新型X形插板连接型钢结构梁柱装配式节点。设计了4个具有不同梁端钢板厚度和螺栓直径的节点模型并进行了受力性能试验。采用ABAQUS软件建立了节点模型并验证了模型的准确性,基于校核后的节点有限元模型分析了柱端钢板厚度和螺栓数量对节点受力性能的影响。结果表明:节点破坏主要发生在钢梁与梁端钢板焊缝连接处; 增加梁端钢板厚度和螺栓直径能显著提高节点的转动刚度和承载力,但仍为半刚性连接节点; 增加柱端钢板厚度和增加螺栓数量可以减小柱端钢板的损伤,但对梁端钢板损伤几乎不产生影响,同时增加螺栓数量的设计方式还可以提高节点的承载力。     

装配式钢框架柱法兰栓焊连接节点受力性能试验研究与有限元分析

为研究一种新型法兰栓焊连接柱节点在多高层钢结构中的工程应用,对3个法兰连接足尺模型试件进行了静力加载试验,并建立ABAQUS有限元模型对其进行对比论证以及理论分析。分析结果表明：新型法兰栓焊连接节点受力性能良好,对比传统法兰连接节点其刚度和承载力均有所提升;新型法兰栓焊连接节点的破坏模式有所改善。得出了不同焊缝尺寸下新型法兰栓焊连接节点的螺栓与焊缝承受弯矩的受力分配比,试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。     

局部加强的三面围焊角焊缝力学性能研究

在三面围焊角焊缝的情况下,德国规范规定正面角焊缝加强,即正面角焊缝焊脚尺寸比侧面角焊缝焊脚尺寸要大,并在正面角焊缝和侧面角焊缝相邻部分增加一个侧面角焊缝过渡段进行加强。该过渡段是在侧面角焊缝计算长度之外,不考虑受力。为此,设计了18个Q235钢材双盖板加强型角焊缝和6个使用中国规范构造要求设计的角焊缝,在搭接板类节点中进行受力状态和承载力的对比分析。使用ANSYS进行对双盖板三面围焊角焊缝轴向拉伸性能的研究,包括荷载-位移曲线、破坏现象、应力集中等。结果表明:按照德国规范设计的角焊缝承载力更大,应力分布更均匀,出现应力集中情况较少,延缓了焊缝段的破坏,正面角焊缝和侧面角焊缝的过渡加强段几乎同时达到破环,有效利用了侧面角焊缝的强度。因此,局部加强的三面围焊角焊缝能够一定程度地提高三面围焊的力学性能。     

钢板攻丝高强螺栓连接钢框架节点力学性能试验研究

对采用钢板攻丝高强螺栓连接的钢框架节点分别进行了高强螺栓拉伸及剪切试验、钢柱法兰连接节点静力及拟静力试验、梁柱半刚性连接静力试验.基于试验数据对节点连接的承载能力、失效模式以及刚度特征等关键问题进行了分析.研究结果表明:由自攻螺纹钢板及高强螺栓构成的连接形式具有良好的抗拉、抗剪性能,以螺杆断裂为最终破坏模式;钢柱法兰连...     

高强螺栓外伸端板连接受力性能分析

分析高强螺栓外伸端板连接中,端板厚度、螺栓直径、节点域加劲肋、端板加劲肋等对高强螺栓拉力分布和承载力的影响.分析结果表明:1)随着外伸端板厚度增加,高强螺栓受到的拉力减小,当端板厚度较薄时,由于板件变形产生的附加撬力使高强螺栓受到的拉力增大,进一步证明了高强螺栓受拉连接中撬力的存在以及对其产生的不利影响;2)外伸端板受...     

碳纤维复合材料板与钢板胶-螺混合双搭接接头拉伸性能试验研究

对双层搭接的碳纤维复合材料板与钢板胶-螺混合连接在单调受拉伸荷载下的拉伸性能展开试验研究;考察其极限承载力、应变分布以及破坏模式;并与螺栓连接、纯胶连接方式比较;同时还考虑制作工艺对混合连接的影响。结果表明,混合连接承载力稳定。两种工艺制作的固定尺寸的混合节点中,先胶结再钻孔的节点在一定数量范围内增加螺栓数会使承载力上升,但过多使用螺栓承载力反而下降;先钻孔再涂胶的节点螺栓和胶层协同工作性能好,但制作工艺要求更高。     

Q460高强钢螺栓连接承载性能试验研究

通过对20个Q460高强钢螺栓连接的静力拉伸试验,研究高强钢材料强度和螺栓布置方式对连接承载力和变形的影响。根据力平衡和变形协调条件建立方程,理论分析高强度钢材螺栓连接的受力性能,考察相关规范的适用性。结果表明：螺栓横向布置时,试件的承载力和变形随间距增大而增大;边距由1.5d0增大到2d0,端距由2d0增大到2.5d0时,试件极限承载力仅提高了0.78%和2.37%,说明达到标准构造取值后,边距和端距增大对连接的承载力影响甚微。螺栓纵向布置时,试件的承载力仅随边距增大呈线性增大趋势。钢板承压强度设计值取1.26fu,对于Q460高强度钢材其取值偏小。为国产高强度钢材螺栓连接的设计理论和方法提供了科学依据。     

型钢高强混凝土短肢剪力墙节点抗裂承载力研究

为了研究型钢高强混凝土短肢剪力墙节点的抗裂能力,以配钢形式、轴压比和梁结构类型为变化参数设计了4个型钢高强混凝土短肢剪力墙节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙节点试件进行低周反复荷载试验,观察试件的受力破坏全过程,并获取其开裂荷载。结果表明:节点破坏先后经历初裂、通裂、极限和破坏4个阶段,开裂荷载约为极限荷载的30%～40%,配钢形式对节点抗裂承载力的影响较明显,增大轴压比对节点抗裂承载力有所提高。在试验基础上提出节点抗裂承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

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 ...     

方钢管柱可拆卸螺栓拼接节点轴向力学性能研究

为研究采用特殊三角盒装置固定螺母的单边拧紧高强度螺栓的闭口截面方钢管柱-柱拼接节点轴向力学性能,设计制作了5个节点,并对其进行轴向受拉和受压加载试验,得到节点变形、承载力等力学性能,并与按GB 50017—2017《钢结构设计标准》计算的承载力进行对比分析;对部分节点进行承载能力极限状态之后的可拆卸性能分析。在验证有限元模型准确性和有效性的基础上,采用ABAQUS有限元软件对节点的受力性能进行数值模拟分析,研究拼接区高强度螺栓拉力和板件接触面摩擦力的变化规律。结果表明：采用特殊三角盒装置固定螺母的单边拧紧高强度螺栓的闭口截面方钢管柱拼接节点构造简单、安装方便、易于拆卸,抗滑移承载能力和极限承载能力良好;受拉承载能力极限状态后高强度螺栓的拉力与板件间摩擦力损失相对较大;单边拧紧高强度螺栓的闭口截面方钢管柱-柱拼接节点承载力仍可按GB 50017—2017中的承载力计算式进行计算。     

Research on axial loading behaviour of deconstructable bolt spliced square steel tubular columns

为研究采用特殊三角盒装置固定螺母的单边拧紧高强度螺栓的闭口截面方钢管柱-柱拼接节点轴向力学性能，设计制作了5个节点，并对其进行轴向受拉和受压加载试验，得到节点变形、承载力等力学性能，并与按GB 50017—2017《钢结构设计标准》计算的承载力进行对比分析；对部分节点进行承载能力极限状态之后的可拆卸性能分析。在验证有限元模型准确性和有效性的基础上，采用ABAQUS有限元软件对节点的受力性能进行数值模拟分析，研究拼接区高强度螺栓拉力和板件接触面摩擦力的变化规律。结果表明：采用特殊三角盒装置固定螺母的单边拧紧高强度螺栓的闭口截面方钢管柱拼接节点构造简单、安装方便、易于拆卸，抗滑移承载能力和极限承载能力良好；受拉承载能力极限状态后高强度螺栓的拉力与板件间摩擦力损失相对较大；单边拧紧高强度螺栓的闭口截面方钢管柱-柱拼接节点承载力仍可按GB 50017—2017中的承载力计算式进行计算。     

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...     

承压型连接高强度螺栓承受弯矩作用时的计算探讨

承压型连接高强度螺栓受弯矩作用时,绕何轴旋转计算螺栓受力说法不一。从抗拉承载力设计值入手,分析规范规定存在的矛盾,给出解决办法,供参考和讨论。