内衬管螺纹连接中空圆钢管混凝土的轴压性能实验

提出采用内衬管和螺纹连接方式连接长圆钢管混凝土。以螺纹的长度、深度和位置为基本参数设计12个内衬管螺纹连接中空圆钢管混凝土短柱,并进行轴压试验,分析不同参数对试件轴压承载力和刚度的影响。结果表明,试件的轴压力-纵向压缩量曲线可以划分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。内衬管螺纹连接试件的承载力和刚度与无连接试件或者焊接试件基本持平。在本文的研究参数范围内,端截面内衬管螺纹连接试件的承载力和刚度均高于中截面内衬管螺纹连接试件,试件的承载力和刚度随着螺纹长度与深度的增加而增大。依据理论计算结果与实验结果的对比,给出内衬管螺纹连接圆中空钢管混凝土轴压承载力计算方法的建议。     

NSTS管幕结构横向连接方法试验研究

提出一种基于钢管连接的NSTS(new steel tube slab)管幕结构,在纵向大钢管之间横向布置连接小钢管,浇筑混凝土后形成纵横向复合钢管混凝土整体结构,以解决现有管幕结构施工难度大、横向刚度及承载力低等缺点.通过试验研究不同钢管连接方式对NSTS构件受力性能的影响.结果表明,采用螺栓+T型钢板连接及采用螺栓连接的试件与仅采用T型钢板连接的试件相比,承载力分别提高58.4%,51.2%,刚度分别提高123.3%,97.5%,螺栓+T型钢板的连接方法对NSTS构件的受力性能最为有利;混凝土强度等级对试件的刚度和变形影响较大,对承载力影响不明显.     

直螺栓连接预制综合管廊刚度计算方法

为研究直螺栓连接预制管廊的纵向受力性能,引用隧道纵向刚度计算的纵向等效连续化模型,对其进行改进,使其适用于直螺栓连接的预制管廊,从而得到考虑螺栓预应力影响的纵向等效拉压刚度和弹性弯曲刚度。求得了预制管廊在弹性极限弯矩作用下,截面最大拉应力、截面最大压应力、接头最大变形、接头螺栓最大拉应力和接头螺栓最大变形的表达式。运用所得表达式,结合工程实例参数,分析了管廊截面尺寸、管壁厚度、节段长度和螺栓个数对其受弯矩作用时中性轴的位置和纵向等效刚度的影响程度和趋势。结果表明,管廊抗弯刚度受截面宽高比影响较大;通过增加管壁厚度来提高管廊等效刚度的方法不经济;在满足设计要求条件下,适当增大预制节段的长度和增多连接螺栓数量可以有效提高管廊的纵向刚度,并能够很好的改善管廊截面受力状态,同时不失经济性,为直螺栓连接预制拼装管廊结构的设计合理性和工程适用性提供理论支持。     

PEC柱-型钢梁半刚性框架抗震性能试验研究

为了研究PEC柱(partially encased concrete column)-型钢梁半刚性框架的受力特点、滞回性能、延性及破坏模式,对PEC柱-型钢梁顶底角钢连接的半刚性框架进行了低周反复荷载试验。试验共设计了三个框架,参数为轴压比和螺栓边距。通过试验数据得到了此类框架的滞回曲线、刚度退化、延性系数等抗震性能指标,分析了顶底角钢节点的初始转动刚度。试验结果表明:增大轴压比可以提高半刚性框架的极限承载力,承载力提高了8.9%;但延性有所降低,平均位移延性系数减小了37.9%;减小螺栓边距可以提高节点初始刚度,减缓刚度退化,增加框架延性;PEC柱-型钢梁顶底角钢连接的半刚性框架滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能。     

构件强度控制的高强螺栓承压型连接研究

高强螺栓承压型连接是否考虑构件间的摩擦力会直接影响构件强度控制情况下的承载力.根据高强螺栓承压型连接的作用机理对这种过程进行了分析,并采用数值实验方法模拟了这种情况的受力过程,用降温法模拟施加在高强螺栓上的预应力.结果表明:当连接的承载力由构件强度控制时,若不考虑构件间的摩擦力,则高强螺栓承压型连接的承载力会被低估.在...     

套筒连接混凝土剪力墙有限元分析

目的研究套筒连接混凝土剪力墙的应力、承载力、刚度和变形能力的变化规律.方法利用ABAQUS有限元分析软件,采用位移控制方式,对14个不同轴压比、配筋率和套筒长度的混凝土剪力墙进行水平单调加载,并对其受力性能进行分析.结果发生竖向边缘处钢筋屈服、底部混凝土压碎的压弯破坏,并且破坏大多集中在两侧的竖向边缘且从底面往上1m高度区域内.随着轴压比的增大,极限承载力和刚度均增大,而变形能力减小.随着配筋率的增大,极限承载力和变形能力均增大,而刚度基本没有变化.随着套筒长度的增大,极限承载力增大,而刚度和变形能力均基本没有变化.结论套筒连接混凝土剪力墙有较好的承载力、刚度和变形能力,套筒连接处可以有效传递钢筋的应力.     

矩形钢管混凝土键连接剪力墙框架柱的力学性能研究

目的研究矩形钢管混凝土键连接装配式混凝土结构框架柱和剪力墙的力学性能,分析不同参数对其影响,为该类结构连接提供设计依据.方法设计了19个采用矩形钢管混凝土键连接的墙柱试件,利用有限元方法模拟各试件在单调荷载加载下的受力过程,分析不同参数对荷载-位移曲线的影响.结果矩形钢管混凝土键连接墙柱的构件与现浇构件相比,延性很高,最大承载力较高,屈服荷载偏低;键的截面高度增加,构件承载力增加,初始刚度增加,延性系数不变;截面宽度增加,承载力增加,初始刚度不变,延性系数减小;键的长度增加,承载力基本不变,初始刚度减小,延性系数增加;混凝土强度对构件的抗剪承载力和初始刚度影响很小;键的纵向间距对构件的荷载-位移曲线几乎没有影响.结论矩形钢管混凝土键的截面高度是影响承载力的主要因素、长度是影响延性的主要因素.     

止口及螺栓对法兰盘结构静力学特性的影响

以含止口配合的螺栓连接法兰盘结构为研究对象,利用ANSYS有限元软件进行数值仿真分析,基于接触算法与实体单元建模方法分析结构受横向载荷时的静力学特性,对比了含止口结构和无止口结构在接触状态和弯曲刚度上的差异.在此基础上,讨论了不同参数对接触特性和弯曲刚度的影响规律,为后续含止口螺栓连接法兰盘结构的设计提供一定参考.研究结果表明:对接触特性的影响,止口长度的增加有利于降低受压区域面积和接触压力的最大值;对弯曲刚度的影响,螺栓个数对弯曲刚度的影响占主导地位,其次是止口长度和摩擦系数,然后是螺栓预紧力,而止口过盈量对弯曲刚度的影响最小,同时良好的接触状态有利于提高结构弯曲刚度.     

高速公路隧道装配式仰拱接头力学性能研究

为研究公路隧道装配式仰拱结构接头的力学性能,首先建立装配式仰拱接头三维数值计算模型,模拟接头细部结构,分析比较弯螺栓、直螺栓对仰拱接头在不同轴力、弯矩组合作用下接头张开量、转角、螺栓应力以及接触压应力等的变化规律。然后采用大比例尺室内仰拱接头加载试验对模拟结果进行验证。结果表明：接头张开量、转角随着弯矩增加不断增大,接头抗弯刚度不断降低;接头张开量、转角随轴力增加而减小,接头抗弯刚度则不断增大;弯螺栓接头抗弯刚度大于直螺栓接头抗弯刚度;螺栓整体受拉,螺杆受力状态与螺栓形式及接头变形有关,整体上弯螺栓应力大于直螺栓应力。对比分析数值和试验结果,整体变化趋势一致。研究成果为公路隧道装配式仰拱接头设计提供参考。     

不同轴压比装配式RC圆柱抗震性能分析

为研究轴压比对装配式全灌浆套筒连接高强混凝土圆柱抗震性能的影响,采用有限元软件ABAQUS建立装配式钢筋混凝土(RC)圆柱的数值分析模型,并进行验证.在试验参数的基础上,扩大数值模型轴压比的取值范围,研究轴压比对装配式RC圆柱的承载能力、刚度退化及延性性能等抗震性能指标的影响规律.结果表明:模拟得到的破坏形态、骨架曲线与试验结果基本吻合,且精度较高;当轴压比由0.20增至0.90时,试件的屈服荷载、峰值荷载均随轴压比增大而增大,延性性能反而降低,试件的极限位移由67.50 mm减少至31.76 mm,降低约53%;当轴压比大于0.90时,试件的承载能力、延性性能均随轴压比的增加而降低.因此,轴压比对装配式RC圆柱抗震性能的影响较大,在较高轴压比下,装配式RC圆柱仍具有较好的抗震性能.     

往复荷载作用下新型装配式螺栓干节点的抗震性能研究

本文基于ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件,对一种改进的新型装配式螺栓干节点施加低周往复荷载,进行抗震性能研究,分析了该新型螺栓干节点的耗能、承载力、延性及刚度等方面的力学性能及其破坏模式,并探讨混凝土强度、轴压比和梁配筋率对该节点力学性能的影响规律。结果表明,新型螺栓干节点比现浇节点和改进前的螺栓干节点具有更好的耗能、更高的刚度和强度,其屈服荷载、极限承载力和延性分别比现浇节点提高了35%、22%和31%,而相比改进前的螺栓干节点分别提高了38%、27%和58%,表明新型螺栓干节点的抗震性能更好;随着混凝土强度和梁配筋率的提高,新型螺栓干节点的极限承载力、耗能性能和割线刚度都有所提高,抗震性能也随之提高;柱轴压比在一定范围内的增大可以提高节点的屈服荷载、峰值荷载和屈服位移,但影响程度较低。     

装配式框架剪力墙结构柱-墙连接方式

目的研究装配式框架剪力墙结构体系中柱与墙之间的连接方法及受力性能,为该类结构施工与设计方法的建立提供依据.方法提出U型筋连接、直型筋连接、连环扣连接和直U型筋连接4种装配式柱-墙连接构造方式,采用有限元软件ABAQUS对同一轴压比下不同连接方式的柱-墙连接组合件的受力性能进行数值模拟,并与现浇试件进行比较.对于装配试件,考虑设置不同摩擦系数的接触属性以及设置键槽对受力特征和承载力的影响.结果在同一轴压比与相同接触属性设置下,4种装配式柱-墙连接方式的承载能力较现浇方式略有降低、变形性能较现浇方式略有提高,破坏形态与现浇方式基本一致.对于装配试件,设置不同摩擦系数的接触属性对承载力有一定影响,设置键槽会改善试件的受力性能.结论模拟结果验证了4种装配式柱-墙连接方式的可行性,为装配式框架剪力墙结构的研究和工程设计提供参考.     

预制装配式框架结构梁柱节点力学性能试验研究

相比钢筋混凝土结构,钢骨混凝土结构因承载力较高和延性较好等诸多优点而应用广泛.以往的研究多数集中于整体式钢骨混凝土框架节点,有关采用钢板对焊拼接形式的预制装配式钢骨混凝土框架节点的研究相对较少.基于以上考虑,设计了两个预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体和一个钢筋混凝土框架节点组合体,进行了柱向轴力恒定的拟静力加载试验.对节点组合体的破坏形态、延性、承载力退化、刚度退化和耗能能力作了详细论述.结果表明,轴压比对预制装配式钢骨混凝土框架节点的破坏形态无本质影响;相对钢筋混凝土框架节点,预制装配式钢骨混凝土框架节点具有较高的承载力和较好的延性;预制装配式钢骨混凝土框架节点的塑性变形能力强,具有较好的耗能能力;随轴压比的增大,预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体的刚度退化和承载力退化速度提高,延性系数和耗能能力减小;梁连接区和节点核心区的应变随轴压比的增大而减小;框架梁连接区和节点核心区的钢骨和钢筋均未屈服,钢板对焊拼接的连接方式可行.     

栓接装配式钢-混凝土组合梁及其抗剪键的力学性能研究

为了探究摩擦型高强度螺栓在装配式钢-混凝土组合梁中的适用性,采用ABAQUS有限元软件建立了推出试件和简支梁试件的有限元模型。在试验结果验证模拟可靠性的基础上,研究了螺栓预拉力、螺栓孔径、混凝土强度和螺栓强度等因素对单个抗剪键及整体组合梁的影响。分析结果表明：抗剪键的受力过程分为摩擦、滑移、承压和破坏四个阶段;螺栓预拉力、混凝土强度的增大有利于提高摩擦型高强度螺栓的极限承载力和承压抗剪刚度,较大的混凝土孔隙显著降低了螺栓抗剪刚度;提高螺栓预紧力或提高混凝土强度均可增强钢与混凝土部件的组合作用,相反,在抗剪连接程度不变的情况下,提高螺栓等级导致界面刚度分布不均,不利于滑移控制。     

铝合金构件高强螺栓牙板连接性能试验

主要对铝合金构件采用高强螺栓牙板连接进行初步试探性的理论分析和试验研究.分析结果表明:连接承载力与螺栓预压力、板件厚度、牙纹规格等因素有关,并初步得出了承载力的计算公式.进行了4组铝合金构件高强螺栓牙板连接的抗剪承载力试验,试验结果表明:高强螺栓牙板连接具有变形小、承载力高等特点,而且较普通的摩擦型高强螺栓连接承载力有明显提高,主要是因为"牙板"增大了受力方向的抗滑移系数.     

低层装配式混凝土墙板结构开洞墙体抗震性能试验研究

装配式混凝土墙板结构开洞墙体是由预制混凝土墙板和现浇边缘构件组成,预制墙板采用水泥砂浆与基础坐浆连接,两侧预留与边缘构件连接的搭接钢筋,边缘构件没有钢筋穿过水平连接缝且上下层钢筋贯通,通过对3个具有相同尺寸的开洞墙体进行定轴压比低周反复荷载试验,对比研究了此种墙体的受力过程及破坏形态,对墙体的钢筋应变、滞回性能、承载力、延性性能、刚度退化及耗能能力进行了分析。结果表明：加载后期墙体底部与基础梁之间形成贯穿裂缝,但墙体并未有较大错动,而是在底部发生弯曲破坏,最终边缘构件下方混凝土破碎,钢筋外露;墙体裂纹分布及扩展规律与应变片数据相对应,承载力较高,延性满足使用要求,刚度退化较平稳快,具有一定耗能能力,符合低层建筑抗震要求。     

新型单面螺栓梁柱外伸端板连接节点受力性能试验研究

为研究新型自紧高强单面螺栓SHSOB连接节点的受力性能,并与传统M20扭剪型高强螺栓连接节点进行对比,设计制作了3个方矩形钢管柱与H形钢梁的外伸式端板连接节点试件,包括2个SHSOB螺栓连接节点和1个M20螺栓连接节点,对各节点试件开展了静力加载试验.揭示了节点的受力性能与破坏模式,考察了新型SHSOB螺栓连接节点的转动刚度、承载力和螺栓群受力分布模式.结果表明,SHSOB螺栓连接节点的初始转动刚度低于M20螺栓连接节点,节点转角大于0.03 rad,满足美国规范FEMA-350对节点延性的要求.随着荷载的增加,端板受拉区应力先增大后趋于稳定.SHSOB螺栓连接节点属于半刚性节点,螺栓群受力分布模式与传统的高强螺栓相似,中和轴位于螺栓群形心附近,具有较好的工程适用性.     

腹板开孔冷弯卷边槽钢轴压构件受力性能及设计方法

对26根腹板开长圆孔和未开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件进行承载力实验研究,分析构件的屈曲模式和极限承载力.利用我国现行国家规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018—2002、北美冷弯钢结构构件设计规范AISI S100—2012计算构件承载力并与非线性有限元数值模拟结果及实验结果进行分析比较.在此基础上,对腹板开长圆孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究.结果表明:对于中等长度腹板开孔,冷弯薄壁型钢截面轴压构件主要出现局部、畸变和整体屈曲的相关作用;腹板开孔对构件畸变屈曲稳定承载力有一定的降低作用;采用折减构件有效截面面积的修正方法可计算开长圆孔构件的畸变屈曲稳定承载力;非线性有限元可用于腹板开孔冷弯薄壁型钢构件的屈曲模式和极限承载力的分析.     

胶合木外夹钢板群螺栓连接力学性能的试验研究

采用8组40个连接试件,考察胶合木外夹钢板群螺检连接构件在顺纹受拉时的力学性能,探讨其破坏模式和受力机制.研究表明:胶合木外夹钢板群螺栓连接的破坏模式、承载力、刚度和延性与螺栓列数、每列的螺栓数、螺栓的布置方式有关;承载力不具有由螺栓数线性叠加的性质;螺栓总数不变、多列布置螺栓延性较佳.     

低周反复荷载下螺栓连接装配式混凝土梁的有限元分析

目的探究不同型钢厚度、混凝土强度对螺栓连接装配式混凝土梁的力学性能影响.方法利用有限元软件ABAQUS建立数值模型,运用拟静力方法 ,对结构施加低周反复荷载,对比螺栓连接装配式混凝土梁与普通混凝土梁的承载力、刚度、塑性及变形能力变化情况.结果螺栓连接装配式混凝土梁的滞回曲线比普通混凝土梁的滞回曲线饱满,骨架曲线斜率更高;增大型钢厚度,试件滞回曲线更饱满,滞回环面积更大;提高混凝土强度,骨架曲线斜率增大,刚度系数也增大.结论螺栓连接装配式混凝土梁相比于普通混凝土梁具有更好的耗能能力;增加型钢厚度及提高混凝土强度均能提高试件的形变能力及吸能能力.