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。     

高强度螺栓与焊缝并用接头抗剪承载力的有限元分析

通过对不同焊脚尺寸的侧面角焊缝与不同直径高强度螺栓之间并用连接的有限元模型研究,并考虑到不同螺栓数目或布置方式对并用连接承载力的影响,确定了高强度螺栓和侧面角焊缝之间合理的构造匹配方式。通过分析,绘出各连接情况下并用连接节点的荷载-变形曲线,研究探索高强度螺栓和焊缝的协同工作能力,以及影响栓焊并用连接承载力的因素。确定高强度螺栓和侧面角焊缝分别对并用连接节点承载力的贡献,给出承载力的计算公式,提出设计建议。     

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。     

高强度螺栓连接抗剪性能研究

为解决试验和实体模型有限元方法在研究高强度螺栓连接抗剪性能上的局限性,寻找一种简单准确的高强度螺栓连接抗剪性能的简化模型十分必要。采用通用有限元软件ABAQUS建立高强度螺栓连接的非线性有限元模型,对单元选取、螺栓受力行为、材料本构以及接触模型等方面进行详细说明;结合典型高强度螺栓抗剪试验,验证了所建立有限元模型的准确性和适用性,对高强度螺栓连接抗剪性能进行深入探讨。通过参数分析,确定了高强度螺栓连接抗剪简化模型的3个特征点,提出了此类螺栓抗剪简化模型以及循环荷载作用下的滞回模型。实例计算分析表明：建议的抗剪简化模型以及循环荷载作用下滞回模型能准确地模拟此种连接的受力性能,其构造形式简单,计算准确,为工程分析提供依据。     

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 位移关系、荷载折减系数及其破坏形式。研究结果表明：随着温度的升高,螺栓接头的破坏形式由孔壁承压破坏转向螺杆剪切破坏;在不同温度条件下,采用耐火高强度螺栓可显著提高螺栓连接接头的高温极限荷载。根据极限荷载试验结果,与欧洲规范EC3中螺栓接头高温设计方法及采用折减材料强度计算方法的计算结果进行了对比,表明现有规范方法应用于此类耐火高强度螺栓接头的设计偏于保守,同时给出了建立该类螺栓接头整体高温折减系数的设计建议。     

循环荷载下高强度螺栓连接摩擦系数试验研究

高强度螺栓摩擦型连接在承受循环剪力时,螺栓拉力和接触面的摩擦系数会随加载过程发生变化,因此,使用抗滑移系数进行分析和设计不安全.为研究高强度螺栓受剪连接中未处理轧制表面直接接触、轧制表面间垫设紫铜片以及螺栓垫圈与轧制钢板接触的摩擦系数,对不同栓杆直径、不同孔形的4组(12个)高强度螺栓连接试件开展了循环加载试验和有限元数值模拟研究,分析了循环荷载下连接滑移过程中高强度螺栓拉力及摩擦系数的变化情况,以及数值模拟中摩擦系数的取值方法.结果 表明:改变螺栓直径或孔型对未处理轧制表面直接接触的摩擦系数影响较小;增大螺栓直径,螺栓垫圈与轧制钢板接触的摩擦系数显著降低;采用大螺栓孔时,轧制表面间垫设紫铜片对摩擦系数有一定幅度提高;有限元模拟中,双剪试件输入摩擦系数结果与试验结果较为吻合,而单剪试件输入抗滑移系数结果与试验结果吻合程度更高.     

反复弯剪对高强度螺栓端板连接节点抗滑移性能影响——轻型薄壁钢构件高强度螺栓端板式连接系列研究之三

报告了反复弯剪荷载下高强度螺栓摩擦面采用醇酸铁红处理的端板式连接节点的试验结果 ,并与单向静力弯剪荷载下的连接性能进行比较分析。结果表明 ,对低抗滑移系数的高强度螺栓端板式连接 ,反复加载后的承载性能与单调加载时基本相同     

试论钢结构厂房施工与安装质量控制要点

主要根据我国目前的情况,分析了国内钢结构厂房主要的钢结构节点连接形式,针对其高强度螺栓连接、全焊型连接、摩擦型高强度螺栓与焊缝形成的混合连接等几种形式,提出目前钢结构施工与安装的问题,并针对这些问题给出一系列的有针对性的方案和质量控制要点。     

Finite element analysis on the static behaviour of wide-type large capacity end-plate connections

Compared to the traditional two-column-bolt layout, the wide-type end-plate connections with four bolts in a row could resist a greater moment. In this paper, a detailed verified finite element model is employed to analyse the static behaviour of six wide-type end-plate connections, where parameters such as the end-plate thickness, bolt layout, extended or flushed end plate and the geometry of the stiffener are covered. The simulation results demonstrate that (1) in the elastic range, the transferred tension force of the bolts far from the beam web is about 0.33～0.67 times that of the closer ones; (2) the shear force in the bolts is tiny; (3) at the ultimate state the bolts located far from the beam flange have a significant contribution to the loading capacity of the connection while it shows little contribution in the elastic state. In addition, a yield-line model of the tension part of the end plate is proposed.     

盾构衬砌管片接头内力-变形统一模型及试验分析

首先在钢筋混凝土管片系列接头试验的基础上,总结提出了接头弯矩-相对转角关系的线性、双线性和非线性模型,以及接头轴力-相对轴向变形和剪力-相对剪切变形关系的分段式模型,并给出了用于描述荷载偏心距和螺栓初始扭矩对于接头刚度影响的理论模型。其次,基于平板型和弧型管片接头的受弯试验结果,分别给出了在有无防水密封垫情况下各类转动刚度模型参数的取值方法,提出了不同条件下的转动刚度模型选择依据,研究了不同螺栓初始扭矩和轴力对接头转动刚度取值的影响;基于平板型管片接头剪切试验结果,分别给出了在有无防水密封垫情况下三阶段剪切刚度模型的参数取值方法。研究结果验证了各接头刚度模型的有效性,将对盾构衬砌结构梁-接头模型计算理论的应用起到重要的推动作用。     

波形钢板组合结构稳定性及抗剪能力数值分析

为了研究波形钢板混凝土组合墙的稳定性及对拉螺栓的抗剪能力,以三层波形钢板混凝土组合墙为基础,采用有限元软件建立了波形钢板组合墙的有限元模型,模型中混凝土、波形钢板及对拉螺栓均建立实体模型模拟,考虑了材料非线性。研究了螺栓的抗剪能力,分析了钢板与混凝土间协调工作对承载能力及抗剪能力的影响,并与规程计算公式的结果进行了对比。研究结果表明,螺栓的抗剪能力能够满足规程要求,波形钢板与混凝土间的共同工作对承载能力的影响较为明显。     

Analysis on shear behavior of high-strength bolts connection

Because of high cost of tests and numerical calculation using solid element of high-strength bolts connection in steel frameworks, it is important to find an accurate and simplified approach to describe the shear behavior of high-strength bolts connection. The paper aims to find a spring element to simulate the shear behavior instead of solid element in structure. Firstly, solid element model of high-strength bolt connection is established, which is proved correct and applicable comparing with existing typical shear tests. Then, base on the reliability of finite element model, the shear behavior of bolts connection is further discussed through a large number of parameter analyses. The three feature points and four stages of the simplified shear model are calibrated according to tests and calculation results. A simplified shear behavior model and hysteretic criterion of high-strength bolts connection are proposed. According to cases study, feasibility of the proposed model is validated. The proposed model gives a simple process to provide quite accurate results, which provides a great tool for engineering applications.     

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。     

钢管混凝土柱-钢梁延伸式端板连接节点初始转动刚度计算模型

延伸式端板连接节点是钢管混凝土结构中常见的梁柱节点形式,基于组件法建立了钢管混凝土柱-钢梁延伸式端板连接节点初始转动刚度的计算模型,考虑了端板受弯、端板受剪、螺栓受拉、钢管柱腹板受剪、柱核心混凝土受剪变形对节点转动刚度的影响,对于节点锚固件,采用贯通螺栓或单边螺栓.通过确定对节点初始转动刚度有贡献的组件将其简化为弹簧模...     

超大跨度网架板节点试验研究

结合实际工程对一超大跨度网架板节点进行了足尺试验 ,基于试验结果对该节点在荷载作用下的工作机理进行了理论分析 ,指出了这种节点的破坏方式以及偏心连接的不利影响。     

薄钢混凝土柱穿心肋板铰接节点试验研究

提出了在薄钢-混凝土柱中设置穿心肋板,并通过螺栓与钢梁铰接连接的新型节点形式。通过11个试件的试验研究,探讨了薄壁设肋方钢管混凝土柱中穿心肋板的抗剪承载力。试验结果表明,所有试件的穿心肋板均能与柱可靠连接、合理受力,试件的破坏模式为穿心肋板受剪撕裂破坏或螺栓孔承压破坏。肋板因主要承受剪力而发生了明显的剪切变形,试件的试验屈服承载力与按Von Mises屈服准则计算的屈服承载力较一致。     

螺栓端板连接节点加固后承载性能有限元分析

已有试验表明,螺栓端板连接梁柱节点具有良好的受力性能,但节点刚度较小,循环荷载作用下破坏模式以螺栓拉断为主。当建成的结构由于各种因素螺栓端板节点承载性能不能满足要求时,需要进行加固以提高节点刚度和承载力。改：善其抗震性能,本文提出了在柱腹板加斜向加劲肋,并对端板进行焊接的加固方案。有限元分析表明加固后节点的刚度、延性和承载力都得到提高。静力加载时,荷载一位移曲线在达到峰值后出现平缓的下降段;循环加载时,节点破坏模式是梁翼缘发生局部屈曲形成塑性较,滞回曲线饱满。由于使用了焊缝,节点有可能发生脆性破坏,加固中应尽量使用较小尺寸的焊缝,施工中也应保证焊缝的质量,减小残余应力。