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。     

装配式钢筋混凝土梁柱构件连接技术研究

高强螺栓型钢连接节点是影响装配式混凝土梁柱节点抗震性能的关键连接部分。对高强螺栓型钢连接节点进行低周反复荷载试验以考察其受力特性,利用有限元软件ABAQUS建立数值分析模型并与试验结果进行验证对比,进而利用有限元模型进行参数分析,研究法兰板厚度、肋板长度、肋板厚度等参数对螺栓型钢连接节点的受力性能的影响,同时给出了针对这种连接节点的设计方法。     

节点域无加劲肋的钢框架栓焊连接边节点的半刚性及其初始刚度

以钢框架边节点为研究对象,分析栓焊连接节点（节点域无加劲肋）受力后的变形机理,由此推导初始刚度计算公式,并用15个节点有限元模型来验证公式的合理性。结果表明：理论公式计算栓焊连接节点的初始刚度具有足够的精度。最后根据欧洲规范EC3对这15个节点进行分类,结果表明,很多栓焊连接节点不满足刚性节点刚度的要求,属于半刚性节点...     

钢管杆塔新型内外法兰受弯性能试验研究及有限元分析

提出了一种适用于钢管杆塔的内外法兰连接型式,阐述了该法兰的特点,对节点的设计进行了系统分析,提出了节点螺栓拉力计算模型,指出确定计算螺栓拉力旋转轴的位置是整个新型法兰的研究重点。为考察新型内外法兰的受力性能、节点破坏模式、内外圈螺栓拉力及法兰螺栓群的受力分界线,以白花洞钢管杆工程为背景,进行了2个缩尺法兰模型的静力试验。同时,对试验模型进行了非线性有限元分析,试验结果与有限元分析结果吻合较好,分析结果均表明：这种法兰构造合理、安全可靠,可用于实际工程。最后,结合试验与有限元参数分析结果,给出了内外法兰受弯时的设计方法,建议计算螺栓拉力的旋转轴位置可取在距钢管中心0.7r处(r为钢管半径)。     

钢管塔新型内外法兰节点试验研究与有限元分析

提出了一种适用于钢管塔的新型内外法兰节点连接形式,阐述了该法兰的特点,指出其内外圈螺栓拉力的确定是该法兰节点设计的关键。为考察这种内外法兰节点的受力性能、破坏模式及内外圈螺栓的拉力,以榕江大跨越塔为背景,进行了2个内外塔脚法兰节点的大尺寸缩尺模型静力试验。同时,对试验模型进行了有限元非线性数值分析。试验与有限元分析结果表明:这种法兰节点受力合理,可用于实际工程;榕江大跨越塔新型内外塔脚法兰节点是安全可靠的。最后,结合试验与有限元参数分析结果,建议实际工程中在进行内外法兰节点设计时,当内外圈螺栓规格相同时,其外内圈拉力比值可统一取1.0;当内外圈螺栓规格不同时,建议外内圈螺栓直径相差不宜超过2个级别,其拉力比值可取为1.1。     

新型钢梁与混凝土墙体连接节点静载试验研究

针对一种新型的钢梁与混凝土墙体的连接节点,设计缩小比例模型,并对其进行静载试验和有限元分析,试验结果和有限元分析结果吻合较好。通过试验和有限元分析,研究了钢梁端部的受力状态以及埋设在混凝土剪力墙内的大尺寸方钢与混凝土之间的粘结性能,验证了使用荷载下连接节点系统的可靠性。从而为工程设计提供依据。     

"保险丝"型法兰新型节点低周往复荷载下受力性能研究

以实际750 kV变电站避雷针刚性法兰节点为依据,为改善变电站中法兰节点破坏的现状,提出"保险丝"型法兰新型节点设计.通过对2个足尺法兰节点进行试验研究,对比新型和普通法兰节点的应力、应变分布规律,节点承载力、刚度变化及节点破坏模式,得到了两种法兰的不同受力特性.同时,建立了节点有限元模型,分析了设计荷载工况下法兰节点的破坏模式,研究表明:新型法兰节点承载力与普通法兰节点承载力相比有明显提高,提高幅度约为23％,靠近钢管-法兰连接处应力显著降低,法兰受力更加合理;新型法兰的中和轴有所上移,上移距离约为外钢管半径R的33％,螺栓旋转轴位置建议取为距离钢管中心0.67R处,有限元结果与试验结果吻合较好.     

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。     

采用新型节点的屈曲约束支撑混凝土框架有限元分析

设计了一种屈曲约束支撑与混凝土框架连接的T型连接节点,采用有限元分析软件ABAQUS建立有限元模型,并利用试验结果验证了有限元分析结果的准确性。在此基础上,考察了采用屈曲约束支撑混凝土框架与无支撑混凝土框架的受力状况以及新型连接节点的工作性能。分析结果表明:新型T型钢锚固型连接节点稳定可靠,传力明确;屈曲约束支撑能显著改善混凝土框架的受力状况和工作性能,提高混凝土框架的抗侧刚度、承载能力和耗能能力等。     

下栓上焊梁柱连接节点纯弯试验研究与有限元分析

为研究下栓上焊连接节点在纯弯荷载作用下的受力性能、典型破坏特征、纯弯承载力的计算方法,设计并制作了4个足尺试件,采用三等分点加载方式,利用分配梁制造纯弯段进行纯弯试验.采用ABAQUS有限元软件建模分析,并将有限元结果与试验结果对比验证.分别考虑下翼缘螺栓未发生滑移与发生滑移两种情况,并提出纯弯承载力计算公式.试验和有...     

K型圆管相贯节点的滞回性能分析及试验

节点作为空间结构最重要的组成部分,其在反复荷载作用下的荷载—变形曲线（滞回曲线）是对其延性、耗能能力、强度、刚度等力学性能的综合反映。对K型搭接相贯节点内隐藏焊缝焊与不焊两种模型在弦杆轴向往复荷载作用下进行试验研究和有限元模拟计算,对比分析得到节点试件的破坏模式和滞回曲线,同时有限元模拟分析所得结果和试验所得结果较为吻合。结果表明：隐藏焊缝焊接节点破坏时是局部的,最终是搭接管在焊缝处被拉断;不焊节点的破坏模式是焊缝整体破坏,隐藏焊缝不焊对节点承载力的影响不能忽视。通过有限元模拟分析来代替相贯节点滞回性能试验是可行的。     

过焊孔衬板对梁柱节点断裂性能影响的试验研究和力学性能分析

为研究过焊孔衬板连接焊缝对梁柱连接节点断裂性能的影响,设计了3个栓焊混合连接边柱节点试件进行低周往复加载试验,研究试件的断裂特性及极限承载能力,建立三维有限元计算模型,以Ⅰ型裂纹尖端应力强度因子K_Ⅰ和J积分作为评价指标,对比分析了过焊孔衬板连接焊缝对节点断裂性能的影响。研究结果表明:过焊孔衬板带双边焊缝节点试件的延性系数、等效粘滞阻尼系数和极限承载力与带单边焊缝节点试件的对应值相比,分别提高了29%、31%和23%;过焊孔衬板带四边围焊缝节点试件的延性系数、等效粘滞阻尼系数和极限承载力与带单边焊缝节点试件的对应值相比,分别提高了70%、47%和33%。过焊孔衬板采用双边焊和四边围焊可以改善对接焊缝处的应力状态,将应力峰值外移至梁翼缘母材处,减缓对接焊缝的开裂;采用四边围焊对防止对接焊缝端部发生脆性开裂的效果更为明显,可显著降低缺陷尖端处的I型应力强度因子K_Ⅰ值及J_Ⅰ值。     

Research on mechanical behavior of prefabricated steelframe columns using high-strength bolted flangeconnection with tapping steel plate

为了研究多高层装配式钢框架结构体系方钢管柱采用钢板攻丝高强螺栓法兰连接节点的受力性能,进行了钢柱法兰连接节点的足尺模型静力和拟静力试验,分析了这类节点的承载力、失效模式以及在单向水平地震作用下的滞回性能。试验研究表明：试件在静力试验中表现出较强的承载能力,失效模式为短柱受压侧屈服;试件在拟静力试验中得到的滞回曲线比较饱满,试件延性较好,耗能性能优良,失效模式为短柱受压屈服。对这类钢柱法兰节点的受力性能进行了有限元数值模拟分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。通过比较节点刚接模型及栓接模型的有限元分析结果,从设计角度考虑,认为该类节点在实际工程应用中可视为等效刚性连接。     

采用钢板攻丝高强螺栓法兰连接的装配式钢框架柱受力性能研究

为了研究多高层装配式钢框架结构体系方钢管柱采用钢板攻丝高强螺栓法兰连接节点的受力性能,进行了钢柱法兰连接节点的足尺模型静力和拟静力试验,分析了这类节点的承载力、失效模式以及在单向水平地震作用下的滞回性能。试验研究表明:试件在静力试验中表现出较强的承载能力,失效模式为短柱受压侧屈服;试件在拟静力试验中得到的滞回曲线比较饱满,试件延性较好,耗能性能优良,失效模式为短柱受压屈服。对这类钢柱法兰节点的受力性能进行了有限元数值模拟分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。通过比较节点刚接模型及栓接模型的有限元分析结果,从设计角度考虑,认为该类节点在实际工程应用中可视为等效刚性连接。     

新型钢梁栓焊混合连接节点抗震性能分析

以实现"现场快速装配,同时改善节点性能"为原则,提出一种带悬臂梁段拼接的"新型钢梁栓焊混合连接节点"。首先对新型节点基准试件进行了单调和循环加载下的有限元模拟,结果表明新型节点通过下翼缘拼接滑移,有较高的延性和塑性变形能力,同时拼接滑移耗能减缓了地震能量向梁根部焊缝输入,提高节点抗震性能。对比无拼接节点,最大塑性转角提高24.6%,而承载力明显降低。此外,还研究了拼接位置和预拉力值大小对新型节点抗震性能的影响。     

采用钢梁翼缘对接栓焊节点的钢框架动力响应分析

基于一种新型钢框架连接节点——钢梁现场翼缘对接栓焊节点的半刚性性能,对其连接的钢框架进行非线性动力时程分析,探讨采用此新型节点的钢框架的动力特性。在计算模型中将栓焊节点简化为弹簧单元,采用有限元软件ANSYS研究连接刚度及不同地震波对钢框架模态、层间位移角、加速度、层间剪力等的影响,并与采用普通焊接节点的钢框架的动力性能进行对比分析。结果表明,采用此新型节点的钢框架的结构侧移值较焊接钢框架有所增加,但基底剪力值降低60.6%,层间剪力减小2~3倍。新型节点初始转动刚度小于普通焊接节点,因此钢框架的基本自振周期明显增大。综合分析结果,此新型节点是一种力学性能良好的节点,其连接的钢框架体系符合抗震要求,可应用于地震区域。     

主次梁高强螺栓连接节点承载力研究

在主次梁连接螺栓设计计算时,附加弯矩的力臂通常取次梁上螺栓群的形心到主梁腹板中心线的水平距离,这种附加弯矩的计算方法与实际受力状态不符。对实际钢结构工程中有代表性的主次梁高强螺栓连接节点进行承载力试验研究,探讨主次梁连接螺栓节点的屈服荷载、极限承载力和极限变形能力。同时,采用有限元软件对多种类型的主次梁高强螺栓连接形式的模型进行考虑接触单元的非线性分析,将试验结果、有限元计算结果与常规分析方法计算结果进行对比,提出主次梁连接螺栓承载力设计计算时更为合理的偏心距取值方法,计算结果与试验和有限元分析结果吻合良好。     

法兰外环板式节点有限元与试验抗震性能对比分析

设计制作了一种采用高强螺栓连接的新型法兰外环板式节点试件,并对其进行了低周往复加载试验研究.采用ABAQUS有限元建模,对比法兰外环板式节点低周往复循环试验结果,主要研究了试验和有限元分析得到的破坏现象和应力云图、滞回曲线、骨架曲线和延性性能等.结果表明,有限元分析模型在焊缝、材料本构、装配条件等各个方面均进行了理想化...     

钢管塔相贯焊接节点的极限承载力研究

通过对崖门大跨越输电塔相贯焊加肋节点的工程性试验，考察了相贯焊连接节点的强度问题，并将得出的实验数据与有限元模型分析得到的结果进行比较，验证了有限元计算结果的准确性。同时，还分别建立了无加劲肋与有加劲肋两种形式的有限元模型，比较了加肋前后相贯焊接点的承载能力变化。此外，还将相贯焊无加肋节点的有限元计算结果与规范公式计算结果进行了比较。