高强螺栓预紧力松弛对组合节点影响的研究分析

利用足尺寸钢管混凝土柱-钢梁组合节点构件静力试验和有限元仿真模拟,研究端板不同位置处高强螺栓预紧力松弛对组合结构线弹性转动刚度和螺栓应力的影响.研究结果表明:端板受拉区的高强螺栓预紧力松弛对组合结构线弹性刚度影响较大;考虑混凝土板组合作用后,不对称位置处的螺栓预紧力松弛对构件的扭转变形影响较小;随着螺栓预紧力的增大,垫圈位置会提前进入屈服破坏.     

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%。     

12.9级高强度螺栓连接外伸端板节点滞回性能研究

通过对3个12.9级高强度螺栓连接端板节点和1个10.9级高强度螺栓连接端板节点的拟静力试验,对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力和耗能能力等滞回性能进行了对比分析。结果表明：12.9级高强度螺栓连接端板节点试件破坏时倾向于螺纹处发生脆性断裂,无明显塑性变形,而10.9级高强度螺栓连接端板节点试件在破坏时表现为受拉区螺栓脱扣;12.9级螺栓可以有效地延缓端板节点刚度的退化,同时提高节点的承载能力;使用12.9级高强度螺栓替代10.9级高强度螺栓能够提高节点的耗能能力,设置端板加劲肋能够提高节点在发生较大塑性变形时的耗能能力。通过有限元计算进一步研究了轴压比、端板厚度和螺栓预紧力等参数对12.9级高强度螺栓端板节点在往复荷载作用下受力性能的影响,分析表明：端板厚度为20 mm时,12.9级和10.9级高强度螺栓连接端板节点的滞回曲线接近,抗震性能相当,而端板厚度为24 mm的12.9级高强度螺栓连接端板节点的抗震性能有明显提高。     

钢管杆中刚性法兰的有限元分析

研究了钢管杆中刚性法兰的力学性能,应用ANSYS进行了非线性数值模拟,重点讨论了单元的选择、螺栓预紧力的模拟、弯矩的加载及接触分析中相关参数的设置问题。分析比较了法兰板厚度、主管厚度及肋板厚度对螺栓受力的影响。有限元分析结果表明刚性法兰节点中的螺栓在受力过程中明显弯曲。最后提出了计算螺栓轴力的新的旋转轴位置,可供实际工程应用参考。     

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。     

带填板的端板连接梁拼接节点抗弯性能有限元分析

目前装配式钢梁连接常采用高强螺栓端板连接形式，构件在工厂制作完成，加工精度高；构件运抵施工现场采用高强螺栓完成拼接，安装快捷方便；但在连接端板之间经常存在对接缝隙，工程中常采用填板弥补空隙。但目前相关规范中对于填板的厚度并无规定。为研究填板对于端板连接梁梁拼接节点抗弯刚度及抗弯承载力的影响，采用有限元软件ABAQUS建立了含有填板的端板连接节点实体单元模型，设置了结构各组件间复杂的接触关系，考虑了端板厚度及填板厚度的影响，研究了螺栓杆的拉力传递、中和轴位置的变化、填板的受力情况及端板受拉区的极限受力状态等工作机理。分析结果表明：当钢梁为H400×200×8×13,端板为-400×200×t_p1(t_p1=12～24 mm)时，随着填板厚度的增加，节点的初始抗弯刚度减小，当填板厚度在15 mm以内时，对节点抗弯承载力无明显影响。     

钢管柔性法兰偏心受拉承载力特性分析及其计算理论

柔性法兰节点通过内外两道角焊缝传力,具有安装快捷、加工简单且省材省时等特点,以柔性法兰的法兰板厚、连接螺栓的内外边距比、预紧力以及轴拉力的偏心距大小为参数,建立柔性法兰节点的非线性有限元模型,分析不同参数下柔性法兰的承载力特性以及螺栓受力特点、应力分布及发展。结果表明:法兰板厚度和螺栓边距比对法兰偏心受拉承载力和最大受力螺栓轴力作用影响较大,其他因素影响较小。最后,研究并提出柔性法兰偏心受拉承载力计算理论,相对轴心受拉时柔性法兰连接螺栓受力修正系数应适当增大,建议修正系数m取为0.8。     

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。     

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。     

外伸式端板螺栓连接节点的有限元分析

利用有限元ANSYS对外伸式端板螺栓连接节点受力性能进行了分析,从改变端板厚度和螺栓直径方面进行了节点受力性能研究,提出了钢框架结构设计节点时可按构造形式划分螺栓受力模型。