摩擦型多排高强度螺栓连接分析

研究目的:为了明确摩擦型多排高强度螺栓连接传力性能、接头折减系数和极限状态,通过模型试验、接触单元有限元计算和理论分析进行相关的研究。研究结论:研究结果表明:摩擦型多排高强度螺栓连接各栓传力特性取决于外荷载、接触面状况、等效截面刚度等因素,多排螺栓连接的承载能力极限状态以首尾两排螺栓处芯板与拼接板接触面上滑移量达螺栓与栓孔间的设计空隙值、头排螺栓承剪孔壁承压作为判定指标;长列摩擦型高强度螺栓接头头尾排螺栓传力比最大;实桥栓接节点极限承载力满足设计要求。     

基于精细化有限元的钢桁梁桥节点高强螺栓连接受力性能

本文针对常泰大桥北接线大跨径钢桁梁桥节点连接方式,采用精细化有限元方法建立高强螺栓连接试件分析模型,探究在单向拉伸作用下螺栓和钢板的受力性能。根据相关文献试验结果,利用荷载-位移曲线分析高强螺栓连接试件轴向拉伸静摩擦阶段、滑移阶段和承压阶段三个阶段受力特征,并验证有限元模型的准确性;采用有限元仿真方法,研究钢材等级、摩擦系数、预拉力和螺栓缺失对高强螺栓连接试件抗剪承载力影响;基于强度包络法,给出螺栓连接强度的计算方法。     

栓钉在斜拉桥索塔锚固区中的试验研究与非线性分析

金塘大桥索塔锚固区采用钢锚梁-钢牛腿新型结构,是该桥设计的关键技术之一.结合连岛工程跨海斜拉桥索塔锚固区的设计,对比介绍栓钉群国内外研究成果,在此基础上设计与实际结构类似的试件模型,对其进行试验研究和空间有限元仿真计算分析,重点研究栓钉的荷载-滑移量关系、抗剪刚度、抗剪承载力及破坏形态等,并将试验值与不同国家规范给出的极限承载力公式计算值进行比较.基于合理的黏结滑移本构关系,提出如何模拟栓钉连接件滑移效应的详细方法,给出栓钉和混凝土黏结的非线性弹簧单元有限元模型.试验结果表明:栓钉连接件满足新型结构的承载要求,试件以栓钉受弯剪破坏为主,具有良好的延性性能,在破坏前有明显的屈服过程.有限元模型具有良好的精度,与试验结果较为吻合.在承载力方面,群钉试验得到的单钉极限承载力比<钢结构设计规范>(GB 50017-2003)公式的计算值平均高32%左右.     

小直径剪力钉抗剪性能试验研究

为研究小直径剪力钉的受力性能及破坏形式，按照某种组合结构的剪力钉内部参数（包括剪力钉间距、钢板厚度）设计并制作3组共6件小尺寸剪力钉进行推出试件试验，从而分析其破坏过程、抗剪承载力、滑移、剪力钉轴向应变等力学行为，并与不同规范计算得到的剪力钉抗剪承载力进行对比。结果表明：小直径推出试件破坏模式均为一侧剪力钉根部被剪断；剪力钉下侧混凝土出现细小裂纹；提高剪力钉焊接处钢板厚度会减小极限承载力时的滑移；试件平均单钉抗剪承载力为27.9 kN，欧洲规范计算值与试验值吻合较好。     

索支撑桥梁钢主塔节段现场连接形式

在分析4种常用钢塔柱现场连接形式优缺点及适用性的基础上,以南京长江三桥为例,对索支撑桥梁钢主塔节段现场连接形式进行研究。通过整体结构有限元分析得出主要荷载工况下节段现场接头处钢塔柱的内力,并根据内力结果对"端面金属接触 张拉型长螺栓并用接头"形式进行构造设计和计算,得出该接头形式在1个节段连接处的具体工程数量:Φ30张拉型长螺栓64套,水平抗剪用M24高强螺栓120套,钢板用量11.2 t。与"端面金属接触 高强度螺栓并用接头"相比,"端面金属接触 张拉型长螺栓并用接头"的用钢量虽然略有增加,但其景观效果、施工性及涂装耐久性均良好,是一种很有竞争力的钢塔节段现场连接形式。     

柴油机螺栓扭矩载荷特性分析与紧固规范研究

在柴油机常规装配条件下,采用应变电测的方法,对螺栓连接的扭矩载荷特性进行试验分析,获得了比较稳定的螺纹副摩擦系数值,最大偏差在5％以内,满足工程需求,实现了螺栓连接扭矩载荷特性的”精确”计算;在此基础上,应用螺栓与被连接件刚度求解方法,给出了螺栓转角紧固时控制角度的计算方法,实现了螺栓紧固规范的计算和预测.     

再生砖骨料砌块砌体的基本力学 性能试验研究

通过对再生砖骨料砌块砌体的基本力学性能试验,分析再生砖骨料砌块砌体的破坏过程和特征、极限荷载及变形能力。研究结果表明,再生砖骨料砌块砌体的抗压和抗剪等基本力学性能与普通混凝土小型空心砌块砌体的基本相似。强度平均值与《砌体结构设计规范》(GB50003—2011)的公式计算值相比较,再生砖骨料砌块砌体的抗压和抗剪强度分别降低6%～12%和22%～46%。再生砖骨料砌块砌体采用再生砖骨料砂浆砌筑对砌体抗压强度和弹性模量影响不大,对砌体抗剪强度有显著提高。提出再生砖骨料砌块砌体抗压强度平均值建议公式,试验结果与建议的理论公式的计算值较为接近,对再生砖骨料砂浆和再生砖骨料砌块砌体的推广应用有一定的意义。     

滨北桥钢板及焊接接头质量标准研究

滨北线松花江公铁两用钢桁梁桥处严寒地区哈尔滨,设计最低温度为-43.1℃时,桥梁用结构钢Q370q E、Q420q E的各项力学性能指标在规范中没有规定,因此有必要开展钢板及焊接接头质量标准研究。根据断裂力学原理,以防断裂设计即结构材料所具有的断裂抗力Kc必须高于结构物所要求的最高断裂驱动力KI(KC≥KI)为理论依据,通过试验数据确定采用Q370q E、Q420q E高强度结构钢作为滨北桥的结构用钢,得出钢板焊缝的强度、韧性以及钢板的断裂抗力、焊缝冲击功等指标的设计限值及板厚与温度的变化关系,为确保滨北桥钢板及焊接接头技术指标的要求,提出焊缝的韧性与钢材强度的韧性相匹配原则。     

波形钢-UHPC组合桥面板中栓钉-PBL连接件抗剪性能数值模拟研究

针对波形顶板-超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)新型组合桥面板结构,提出在波形钢板波峰处布置短栓钉,波谷处布置开孔板(Perfobond Leiste,PBL),形成栓钉-PBL组合连接件协同抗剪。为探究该组合连接件的抗剪力学性能,建立组合连接件推出试验及梁式试验的有限元模型,并基于现有试验对模型的正确性进行验证。在此基础上,讨论了栓钉直径、PBL孔径、栓钉抗拉强度和UHPC抗压强度等设计参数对组合连接件抗剪性能的影响规律。通过分析组合连接件在推出试验全过程中的剪力分配规律,揭示了波形顶板-UHPC组合结构中栓钉与PBL剪力连接件的协同工作机理及破坏机理,并基于此提出组合连接件的设计理论和抗剪承载力计算方法。研究结果表明：组合连接件受到的剪力由栓钉和PBL共同承担,增加短栓钉直径、PBL孔径和UHPC强度均可有效提高组合连接件抗剪承载力;栓钉与无贯穿钢筋的PBL连接件抗剪承载力相近时,后者在加载初期承担的荷载较大,并会早于栓钉发生破坏;二者抗剪承载力之比在1.5左右时,大致同时进入破坏阶段,组合效果最佳;提出的栓钉-PBL组合连接...     

永定河大桥主桥钢箱梁高腹板稳定性研究

国内钢结构桥梁逐步向大跨、满足景观要求等方向发展。钢箱梁作为桥面荷载的主受力结构,针对其腹板稳定性验算问题,国内外各规范给出的设计方法不尽相同,尤其是对于高腹板稳定性问题,规范适用范围尚需深入探讨。本文以长安街西延永定河特大桥主桥钢箱梁腹板为研究对象,综合我国GB 50017—2003《钢结构设计规范》、日本钢桥规范等主流设计规范中给出的加劲肋构造和稳定性验算要求,对比分析了单侧横肋和双侧横肋2种设计方案,并利用有限元分析方法,在充分考虑焊接残余应力和初始缺陷影响的情况下,进行第2类稳定非线性屈曲分析。结果表明该桥的腹板稳定性满足设计使用要求。     

隧道波纹板套衬连接件承载力试验研究

隧道波纹板套衬结构多采用螺栓搭接的连接方式,为了解这种连接方式的受力特性,本文设计了多组波纹板连接件试件,通过试件的静力抗压试验,研究了不同波形及壁厚条件下波纹板螺栓受剪破坏现象和力学性能。结果表明:波纹板连接件的承载力较相应平板连接件下降较为明显,波纹板的板厚对连接性能影响较大,而波高影响较小;在5,6,8 mm 3种厚度下200 mm×55 mm,230 mm×64 mm,300 mm×110 mm波形波纹板的平均承载力相当于平板承载的88. 3%,85. 1%,81. 2%;波纹板连接件强度可按照平板状态下承压面承载力进行折减。     

考虑徐变的钢-混凝土组合箱梁的变形计算

我国《钢结构设计规范》(GB50017-201X)送审稿初稿中采用调整钢材与混凝土弹性模量比αE考虑混凝土徐变的影响,一般取钢与混凝土的长期弹性模量之比为2αE,但混凝土的徐变和混凝土强度、计算时刻等因素有关,因此该方法并不能准确反映组合梁在长期荷载作用下的变形。考虑影响混凝土徐变的相关因素,对钢-混凝土组合箱梁的长期变形计算进行理论推导,建立钢-混凝土组合箱梁的长期挠度计算公式,采用ANSYS模拟长期荷载作用下组合梁的变形,并通过实际值和模拟值的比较证明本文建模的可行性,然后利用ANSYS模拟长期荷载荷载作用下组合箱梁的变形,将计算值和模拟值进行比较,研究结果表明:采用建议公式计算组合箱梁在任意时刻下的挠度变形可行,且计算方便。     

侧向压力作用下PBL剪力键的抗剪性能

为研究侧向压力对PBL(Perfobond Rib)剪力键受力全过程的影响机理,设计了4组PBL剪力键推出试验,采用螺杆施加侧向压力,进行全过程破坏加载试验,对试件的荷载-滑移曲线和破坏模式进行了分析。研究结果表明:PBL剪力键的抗剪刚度大,承载力高,剪力键延性好,达到极限承载力后剪力键承载能力降低,但不发生脆性破坏;侧向压力增强了混凝土板的整体性,试件破坏模式均为贯通钢筋剪断和底部混凝土压碎;侧向压力增强了PBL剪力键的抗剪承载力,增加幅度与侧向压力成正比;侧向压力以界面摩擦力的方式参与抗剪作用,钢混结合面的摩擦因数在试验全过程中保持稳定,测试值为0.78。     

钢纤维混凝土梁抗剪承载力计算方法研究

为了准确计算钢筋钢纤维混凝土梁斜截面抗剪承载能力,设计3组(共9根)不同钢纤维掺量的混凝土梁试验方案。通过对比分析试验结果、我国规范和欧洲规范设计理论,得到以下结论:2种规范进行构件抗剪承载力计算时侧重点有所不同,对于本次试验中的钢筋钢纤维混凝土梁,2种规范设计值相差不大,设计误差值均在-20%左右,具有充足的安全保证。根据本次试验结果分析,我国规范的设计误差主要是因为钢纤维增强系数取值偏小导致的,建议针对钢丝切断异形钢纤维的影响系数βv进行更为广泛深入的试验研究。     

轨道交通高架桥梁设计的若干特点

结合2003年颁布的《地铁设计规范》(GB50157- 2003)有关轨道交通高架桥梁的设计条文,论述轨道交通高架桥梁设计的主要特点,并与道路交通桥梁、干线铁路桥梁的特点进行比较,探讨了轨道交通高架桥梁的刚度、变形限值、计算理论及其对环境振动的影响等设计要素,并对新规范有关条文制定的依据进行了讨论。     

广佛江珠铁路劳劳溪水道主桥设计研究

广佛江珠城际铁路劳劳溪水道主桥跨越通航水域,采用孔跨布置为(110+204+110)m的连续梁-钢桁组合结构。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;中跨混凝土梁部设置加劲桁,与主梁采用外接式节点连接,节点板一半外露,采用高强度螺栓与腹杆连接,节点板另一半伸入主梁,采用PBL键与混凝土连接。采用有限元法建立全桥模型,确定加劲桁设置范围及桁高,研究加劲桁对结构刚度和内力的影响,并分析主桥静力、动力特性。结果表明:加劲桁高12 m,宽11 m,长168 m;连续梁-钢桁组合结构受力合理,通过设置加劲桁提高了桥梁竖向刚度、改善了梁端转角;该结构可有效降低结构建筑高度,满足机场限高要求,具有优良的动力性能和可靠的稳定性,各项设计计算值均满足规范和列车高速运行对桥梁设计的要求。     

某在役重载铁路32 m预应力混凝土T梁后装声屏障适应性分析

随着我国货运铁路重载扩能运输的发展,大轴重、长编组引起的噪声污染日趋严重,后装声屏障已成为减小噪声污染的主要措施之一,但通过扩能改造提升的在役重载铁路桥梁原设计时并未考虑后装声屏障对桥梁结构的影响。为研究在重载铁路桥梁上后装声屏障的适应性,以在役铁路桥梁主梁型32 m简支T梁(专桥-2059A)为研究对象,采用数值模拟与结合现场实测桥梁现状分析的方法,基于不同荷载组合作用,开展T梁加装声屏障后主梁、声屏障与桥梁连接的位置及道砟槽板适应性分析,并对T梁翼缘板及声屏障结构的潜在薄弱位置进行破坏分析。研究结果表明：T梁加装声屏障后,主梁纵向强度受梁体L/8～L/4处抗剪控制,其中梁体L/8处抗剪安全系数为1.70,小于规范要求值1.80;声屏障与桥梁连接位置安全储备不足,其中,在最不利荷载组合作用下,挡砟墙钢筋应力超过容许值1.25倍、裂缝宽度超过容许值0.54 mm;道砟槽板在最不利荷载组合作用下,其钢筋应力安全储备剩余23.2%、裂缝宽度比规范容许值小0.07 mm。综合考虑3种分析,该类型T梁不宜后装声屏障;在最不利情况下,T梁及声屏障结构破坏顺序依次为预埋化学锚栓处、挡砟墙处、声屏障...     

钢管含砖骨料再生混凝土柱轴压力学试验研究

通过20根钢管含砖骨料再生混凝土圆柱试件的轴压试验,分析再生粗骨料取代率、套箍系数等对试件轴压性能影响,观察试件受力全过程以及破坏形态,得到钢管含砖骨料再生混凝土试件的应力-应变全过程曲线,分别分析2个参数对试件承载、应力应变行为等影响,试验表明:钢管含砖骨料再生混凝土与普通钢管混凝土具有相似的破坏过程,再生粗骨料取代率与套箍指标均对承载能力和变形性能有影响。同时,分别用套箍混凝土理论、统一强度理论和叠加计算理论中的12个公式进行承载力计算分析,与试验值进行比较,结果表明:套箍混凝土理论计算值较接近试验值,统一强度理论较为安全,叠加计算理论值安全储备最大。最后,对计算结果较为安全且精确度较高的规范GB(50936—2014)中的公式进行修正,考虑再生粗骨料取代率的影响,提出修正系数θ,并验证修正系数的正确性。     

地铁高架车站型钢混凝土转换短梁试验研究

高架车站"桥-建组合式"中的转换梁与建筑结构中的转换梁受力特点有所不同,设计理论尚待完善。结合重庆某高架车站工程项目,对型钢混凝土和型钢高延性混凝土转换短梁进行试验研究,为其合理设计提供建议。采用缩尺静力试验对比二者在破坏形态、抗剪承载力、变形能力等方面的不同,并总结单跨两侧带悬臂型钢(高延性)转换短梁的承载力设计方法。结果表明:采用现行规范设计的型钢混凝土转换短梁可以满足承载力和延性要求;其他条件相同时,型钢高延性混凝土转换短梁比型钢混凝土转换短梁的抗剪承载力略高,但可显著提高抗剪耗能能力、有效降低破坏时的损伤程度。     

轨道交通桥梁预制盖梁结构力学行为研究

通过运用有限元程序ANSYS、MIDAS和规范理论算法,研究轨道交通桥梁预制盖梁的结构力学行为,在施工和运营两种荷载工况下,对接口连接构造的力学行为和计算建模方法进行较为详尽的论述,以及对不同边界条件下的计算结果进行对比分析。从接口部位的环形焊缝应力、钢板与混凝土连接的钢筋应力和接口部位的混凝土应力分析结果可知,该接口构造的连接方案具有一定的可靠性和安全性,同时该研究过程和理论分析成果为其他工程的设计分析工作具有一定的借鉴作用。