高温自然冷却后Q460高强钢高强度螺栓受剪连接力学性能试验研究

为了评估Q460高强钢高强度螺栓受剪连接高温自然冷却后的力学性能,采用电炉对受剪连接试件加热至目标温度后再自然冷却至常温,通过拉伸试验研究了过火温度、过火处理方法对受剪连接试件力学性能的影响。结果表明：不同的过火温度和过火处理方法对试件内部的表观特征以及在拉伸试验中的试验现象、板材间和板材与螺栓间的接触状态的影响是不同的;自然组主要是由于高温导致螺栓预紧力减小,而后装组主要是由于高温后板材表面新产生的浮锈引起抗滑移系数改变。不同过火温度和过火处理方法对试件的极限荷载、极限位移和抗拉刚度有很大影响;自然组试件的极限荷载和抗拉刚度总体随着温度的升高而减小,极限位移总体随着温度的升高而增加;后装组试件的极限荷载总体随着温度的升高而减小,而极限位移随着温度的升高而增加,抗拉刚度与常温试件基本一致。试件在高温自然冷却后表现出了较好的延性,试件的破坏形态均为其中一侧芯板外侧螺栓孔处净截面拉断。     

普通钢板与不锈钢板螺栓抗剪连接承载性能试验研究

为了研究普通钢板与不锈钢板螺栓抗剪连接承载性能,设计加工了32组试件。对32组螺栓抗剪连接试件进行单调拉伸试验,得到试件的荷载-孔径变形曲线以及荷载-位移曲线。试验结果表明:随着不锈钢板件端距的增加,试件破坏形态由冲切破坏变为承压破坏,同时承载力不断增大;随着不锈钢板件边距的增大,试件破坏形态由净截面破坏变为承压破坏,同时承载力也持续增大;螺栓预紧力对于试件的承载力的影响较小,可以忽略;普通钢板与不锈钢板之间采取防接触腐蚀措施后,在一定程度上削弱了试件的承载力。采用有限元软件ABAQUS建立普通钢板与不锈钢板螺栓抗剪连接的有限元模型,对试验过程进行了数值模拟,基于试验结果验证了有限元模型的准确性。     

胶栓复合钢接头力学性能研究

通过胶栓组合钢结构连接接头静力性能试验和疲劳性能试验,研究了其抗滑移性能,测试了抗滑移系数,检验了胶栓组合接头的静力性能和疲劳性能,并与摩擦型高强螺栓试件试验结果进行了对比分析。结果表明：①胶栓接头的静载承载能力和抗滑移能力与摩擦型接头相比,提高约80%以上;②较厚的胶层厚度能提高胶栓组合试件的抗滑移性能;③在经历200万次循环疲劳载荷的加载作用后,试件的抗滑移系数基本没有变化;④微观分析发现胶栓接头的破坏主要有胶体破坏和黏接界面破坏两种形式。相比于摩擦型接头,胶栓接头明显降低了对摩擦面/黏接面的平整度要求,提高了现场工作质量、效率和连接抗剪强度,具有较大的工程价值。     

螺锁式预应力混凝土方桩连接接头受剪性能研究

为了提高混凝土预制桩现场拼接的施工质量和施工效率,研发了一种新型预应力混凝土方桩的螺锁式机械连接接头.螺锁式机械连接件的拉伸试验验证了该连接件具有良好的抗拉性能.对两种类型共6根预应力混凝土方桩连接接头试件开展足尺受剪性能试验,研究了其受剪承载力、裂缝开展以及破坏形式.试验结果表明:预应力混凝土方桩连接接头试件的极限受剪承载力试验值均远大于桩身的受剪承载力计算值;加载过程中试件的纯弯段竖向裂缝先于弯剪段斜裂缝出现,最终试件破坏形式分为桩身正截面受弯破坏和接头斜截面受剪破坏.     

钢框架内嵌外墙板连接件抗剪性能研究

对三种不同连接形式下的内嵌墙板与钢框架进行抗剪性能试验,研究钩头螺栓、套筒螺栓以及焊接钢板的抗剪性能,并计算不同连接形式下试件的理论抗剪承载力。试验结果表明:由套筒螺栓连接的试件抗剪承载力最大,且套筒螺栓的抗剪性能最好,钩头螺栓次之,焊接钢板连接的试件抗剪承载力最小,焊接钢板的抗剪性能最差。实践表明,连接件理论抗剪承载力试验结果与计算结果吻合较好。     

装配式组合梁高强螺栓连接件抗剪性能试验研究

为实现钢-混凝土组合楼盖和组合桥梁等结构的装配化,提出了一种钢梁-预制混凝土板采用高强螺栓的可拆卸装配式抗剪连接方法。以螺栓直径、孔径比(预留孔径和螺栓直径的比值)、约束条件为试验参数,设计了共14个试件,研究预制装配式高强螺栓抗剪连接件的抗剪性能。通过试验获得了预制装配式连接件的破坏模式、高强螺栓的抗剪承载力和荷载-滑移特性,同时,与现浇混凝土板推出试件的破坏模式和受力性能进行对比。试验结果表明:所有试件均发生螺栓的剪断破坏,且断裂均发生在混凝土板与钢梁的交界面上;增大孔径比能改善螺栓的抗剪性能;高强螺栓、无收缩自密实水泥基高强浇筑料(HPG)和混凝土板之间的连接是可靠的;由抗拉强度和截面面积控制的抗剪承载力计算公式可较好地预测连接件的极限承载力。     

轻质夹芯外墙板不同连接方式抗剪试验研究

为优化轻质夹芯外墙板与钢框架的连接方式,设计3种不同连接件并进行推出试验,分析套筒螺栓、钩头螺栓以及焊接钢板的抗剪承载力及对周围混凝土的影响区域。试验结果表明:套筒螺栓连接的试件抗剪承载力最大,钩头螺栓连接的试件抗剪承载力比套筒螺栓的稍小,焊接钢板连接的试件抗剪承载力最小;3种连接件对周围混凝土的影响区域均很小。不同连接件的抗剪试验研究结果将为后期轻质外墙板的拟静力试验设计提供依据。     

粘钢加固混凝土的抗剪强度试验研究

在采用不同界面剂和有无螺栓锚固的处理下,研究了钢板和混凝土试块界面粘结抗剪强度。试验包括12组互为对比的粘钢混凝土试块,分析了不同界面剂、有无螺栓锚固和龄期三种因素对粘结界面抗剪强度的影响。试验结果表明:界面剂的种类对界面粘结抗剪强度影响较大;螺栓锚固对采用不同的界面剂抗剪强度的提高效果不一;随着龄期的增长,有利于提高磷酸钾镁水泥试件组的界面粘结抗剪强度,但对另外两种界面剂试件组的抗剪强度影响不大。     

可拆卸组合梁剪力连接件抗剪性能数值分析

为避免传统螺栓剪力连接方式的缺陷,提出了一种用于可拆卸组合梁的新型插块式螺栓剪力连接件。以螺栓直径、缩颈杆段长度、插块材料和插块尺寸为研究参数,共设计了9个静力推出试件,研究了插块式螺栓剪力连接件的抗剪性能。以推出试件为原型,建立ABAQUS有限元分析模型进行数值分析,并通过试验进行验证。结果表明:插块式螺栓剪力连接件的荷载-滑移曲线呈现出预期的明显二次刚度特性,具有良好的剪切滑移延性; 破坏模式为预设的缩颈杆段区段内的螺栓发生剪断,而此时预制混凝土板和钢梁无明显损伤; 增大螺栓直径可以显著提高连接件的抗剪承载力和抗剪刚度; 增加缩颈杆段长度可以提高连接件延性变形能力,但会降低连接件屈服抗剪承载力和抗剪刚度,对极限抗剪承载力则无显著影响; 相比于普通混凝土和高强砂浆,使用超高性能混凝土作为插块材料使得插块式螺栓剪力连接件的抗剪承载力和抗剪刚度均得到了提高; 插块尺寸对连接件力学性能没有明显影响,但螺栓缩颈杆段和混凝土板预留孔孔壁之间应确保螺栓有足够的剪切滑移变形空间。     

装配式钢筋桁架混凝土组合梁螺栓连接件抗剪性能试验研究

为了研究装配式钢筋桁架混凝土组合梁中螺栓剪力连接件的受力性能,对5组采用螺栓连接件的装配式钢筋桁架混凝土组合梁推出试件和3组对比试件进行了试验研究,分别考虑螺栓直径、埋置长细比、预留孔内混凝土强度、钢筋桁架模板等因素对螺栓抗剪承载力和破坏模式的影响。试验结果表明:预制钢筋桁架混凝土板中螺栓连接件的抗剪承载力与现浇钢筋桁架混凝土板中螺栓连接件的抗剪承载力相差不大;螺栓受剪承载力随螺栓直径的增加而增加;随螺栓埋置长细比增大而增大,随孔内混凝土强度增加而增加;钢筋桁架预制板中螺栓连接件的抗剪承载力略高于普通混凝土板中螺栓连接件的抗剪承载力。     

悬挑施工平台高强螺栓附墙节点抗剪性能研究

为研究悬挑支撑施工平台体系与剪力墙连接的附墙节点抗剪性能,进行4个高强螺栓附墙节点足尺试件的抗剪性能试验,分析附墙节点的损伤过程、破坏形态、极限承载力。对试件进行数值模拟,分析应变、应力特征及损伤破坏过程。结果表明,高强螺栓附墙节点在剪切荷载作用下主要破坏形态为螺栓剪断与剪力墙局部混凝土压碎;混凝土强度等级由C30提高至C50时,试件极限承载力提高11.43%～16.83%;采用抗剪吊筋的试件较无抗剪吊筋试件极限承载力提高15.46%～21.05%;有限元模拟结果与试验结果基本一致。     

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.     

Experimental study on shear behavior of bolt connectors in steel-concrete composite beams

为研究螺栓抗剪连接件在钢-混凝土组合梁中的受剪性能,对24个采用螺栓连接件的钢-混凝土组合试件进行了推出试验,分析了螺栓直径、螺栓强度、螺栓埋置长细比和混凝土强度等参数对螺栓连接件的破坏模式、荷载-滑移特性和受剪承载力的影响。研究结果表明：螺栓抗剪连接件的破坏模式主要为螺栓周围混凝土受压破坏和螺栓栓杆的剪断破坏;当发生混凝土受压破坏时,增大混凝土强度、螺栓直径、螺栓埋置长细比可以提高螺栓连接件的受剪承载力;当发生螺栓的栓杆剪断破坏时,提高螺栓强度可以提高螺栓连接件的受剪承载力。在试验研究的基础上,给出了不同破坏模式下钢-混凝土组合梁螺栓连接件的受剪承载力的计算方法,建议公式的计算结果与试验结果吻合较好。     

钢-混凝土组合梁螺栓连接件受剪性能试验研究

为研究螺栓抗剪连接件在钢-混凝土组合梁中的受剪性能,对24个采用螺栓连接件的钢-混凝土组合试件进行了推出试验,分析了螺栓直径、螺栓强度、螺栓埋置长细比和混凝土强度等参数对螺栓连接件的破坏模式、荷载-滑移特性和受剪承载力的影响。研究结果表明:螺栓抗剪连接件的破坏模式主要为螺栓周围混凝土受压破坏和螺栓栓杆的剪断破坏;当发生混凝土受压破坏时,增大混凝土强度、螺栓直径、螺栓埋置长细比可以提高螺栓连接件的受剪承载力;当发生螺栓的栓杆剪断破坏时,提高螺栓强度可以提高螺栓连接件的受剪承载力。在试验研究的基础上,给出了不同破坏模式下钢-混凝土组合梁螺栓连接件的受剪承载力的计算方法,建议公式的计算结果与试验结果吻合较好。     

钢-混凝土组合梁中高强螺栓连接件的抗剪性能试验研究

为研究高强螺栓连接件在钢-预制混凝土组合梁中的抗剪性能,对11个高强螺栓连接钢-混凝土组合试件进行了推出试验,分析了预紧力、螺栓直径、预留孔洞大小和混凝土强度等参数对高强螺栓连接件的破坏形态、荷载-滑移特性和受剪承载能力的影响。试验结果表明:高强螺栓连接件的破坏形态为螺栓周围混凝土受压破坏和螺栓栓杆在钢梁和混凝土界面间的弯剪破坏。高强螺栓在加载过程中,同时受到剪力、弯矩和拉力的共同作用,螺栓栓杆受力较为复杂。高强螺栓连接件受剪承载力主要受螺栓直径、混凝土强度的影响,适当增大螺栓的直径、提高混凝土强度,可提高螺栓连接件的受剪承载力。高强螺栓预紧力越大,初始滑移荷载越大,但对试件的受剪承载力影响较小。     

可更换钢连梁抗震性能试验研究

通过拟静力试验,研究由跨中部消能梁段和两端非消能梁段组成的可更换钢连梁的抗震性能和震后可更换能力。试验共包括4个连梁试件,采用4种不同的消能梁段与非消能梁段连接方式,分别为端板-抗剪键连接、拼接板连接、腹板-螺栓连接、腹板-结构胶连接。试验结果表明：采用端板-抗剪键连接时,连梁的塑性变形和损伤集中在消能梁段,连梁的极限塑性转角可达0.06 rad,具有稳定的滞回耗能能力;采用拼接板连接或腹板-螺栓连接时,消能梁段剪切屈服,连接处摩擦型高强螺栓有不同程度的滑移,连梁的极限塑性转角也可达0.06 rad;采用腹板-结构胶连接时,连接处结构胶开裂导致连梁脆性破坏。在连梁转角为0.02 rad加载后对消能梁段进行更换,采用端板-抗剪键连接的试件更换时间最短,而腹板-螺栓连接的试件能在更大的残余转角时更换。此外,消能梁段在较大塑性剪切变形时伴有轴向变形,导致连梁试件承受较大轴力,连梁的轴力影响需要进一步研究。     

带钢接头的装配式钢筋混凝土梁抗剪性能研究

为研究现有两种带钢接头的装配式钢筋混凝土梁抗剪性能，设计制作了6个钢筋混凝土梁试件进行足尺试验研究，其中包括4个带钢接头的钢筋混凝土梁和2个用于对比的普通钢筋混凝土梁。通过记录各试件的试验现象及破坏形态，测量各试件的抗剪承载力、位移和应变等参数，对试件的抗剪性能与剪切延性进行分析。结果表明：与普通钢筋混凝土梁相比，使用钢接头且下部设置受拉钢板、无纵向受力钢筋的试件极限抗剪承载力有所降低，下部设置纵向受力钢筋的试件极限抗剪承载力提高18.5%～24.5%,剪切延性均有所提高。通过对目前各国现行钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法的适用性评价发现，我国现行规范可较好地预测带钢接头的装配式钢筋混凝土梁的抗剪承载力。     

混凝土柱后接梁连接的抗剪承载力研究

通过对齿槽式、外贴钢板齿槽式和无齿直缝植弯起钢筋式三种柱后接梁接头形式的9个足尺试件的试验研究,证实无齿直缝植弯起钢筋式接头具有较好的抗剪能力,其承载力可以达到整浇梁水平。讨论了各种接头形式的抗剪性能和机理,由此建立了它们的抗剪承载力验算方法,且所提建议公式与试验结果吻合较好,可供工程设计参考。     

节段预制拼装胶接缝抗剪性能试验

为研究混凝土节段预制胶接缝的抗剪性能,考虑接缝形式、环氧树脂胶厚度、剪力键键齿数目进行了胶接缝剪力键足尺直剪试验,分析了试件的破坏形态。根据试件抗剪承载力和竖向相对滑移研究规范化剪应力-竖向相对滑移曲线,比较分析现有胶接缝剪力键抗剪承载力计算公式的误差。结果表明:与平面胶接缝和湿接缝相比,单键齿胶接缝试件的抗剪承载力、规范化剪应力和塑性变形能力均有所提高; 单键齿胶接缝试件的环氧树脂胶厚度越大,则单键齿胶接缝试件抗剪承载力越高,规范化剪应力越大,其塑性变形能力越好; 双键齿胶接缝试件的抗剪承载力比单键齿胶接缝试件的抗剪承载力高,其塑性变形能力比单键齿胶接缝试件的塑性变形能力好; 不宜忽略环氧树脂胶厚度对胶接缝剪力键抗剪承载力的影响。     

既有柱后接梁连接的抗剪承载性能试验研究

通过对齿槽式和无齿直缝植弯起钢筋式两种柱后接梁接头形式的6个足尺试件的试验研究,证实无齿直缝植弯起钢筋式接头具有较好的抗剪能力,其承载力可以达到整浇梁的水平。对比分析了两种形式接头的抗剪性能和机理,给出了一些设计建议,可供加固设计参考。