装配式方钢管柱座节点竖向受力性能影响因素分析

基于装配式建筑采用的方钢管钢柱与板块连接节点即柱座节点的重要性,利用有限元分析软件ABAQUS建立该节点的数值模型,分析法兰板厚度、螺栓孔直径大小、高强螺栓预紧力和高强螺栓型号4个影响因素对柱座节点竖向荷载-位移曲线、钢柱法兰板螺栓孔壁应力、钢梁法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量的影响。由分析可知:法兰板厚度对柱座节点的竖向受力性能影响较大;螺栓孔直径大小对柱座节点的极限位移、延性系数和钢柱法兰板螺栓孔壁应力影响较大;高强螺栓预紧力对钢柱法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量影响较大;高强螺栓型号对柱座节点的屈服位移、屈服承载力、极限位移、延性系数、钢柱法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量均有较大的影响。     

输电铁塔主材螺栓连接节点半刚性研究

输电铁塔主材通常由多段角钢采用螺栓连接而成,由于螺栓预紧力较小,连接滑移现象十分普遍,这对螺栓连接节点的轴向刚度产生影响。针对500 k V输电铁塔中4种典型的螺栓连接节点,建立其精细有限元模型,采用侵入法模拟螺栓预紧力,通过仿真模拟得到节点的荷载-位移曲线,研究不同排数、不同孔径的螺栓连接节点的半刚性,并进行真型试验验证,为输电铁塔结构的精细分析提供基础。     

复合承载型自复位梁柱节点有限元研究

基于损伤控制思想,提出一种复合承载型自复位梁柱节点,该节点通过高强预应力钢索为结构提供预拉力,使结构在地震作用下可以实现自复位,通过震后更换设置在节点上的狗骨削弱盖板,可实现结构震后可修复。利用有限元软件对5个节点模型进行有限元模拟,通过改变高强预应力拉索的初始索力和狗骨削弱盖板的厚度来研究两者对节点承载能力、耗能能力、自复位能力和震后修复能力的影响,获得了5组模型的荷载-位移曲线、索力变化曲线以及应力分布形态。研究表明:在保证模型实现自复位的前提下,无狗骨削弱盖板的构件塑性损伤较严重,带狗骨削弱盖板的构件可以有效降低节点主体构件的塑性损伤,增加狗骨削弱盖板的厚度和提高索力均可提高节点模型的承载能力和耗能能力,但增加狗骨削弱盖板厚度的作用更明显。     

装配式波纹钢结构连接部位轴压力学性能试验研究

为探索装配式波纹钢结构连接节点的轴压力学行为,以无节点构件作为对照组,以预紧力矩和螺栓间距作为参数变量,开展波纹板轴压试验,研究波纹钢构件螺栓节点受力性能及其对极限承载力的影响,分析构件破坏形态和承载力变化。建立有限元模型,将模拟的构件破坏形态和荷载-位移曲线与试验数据进行对比验证,总结了不同螺栓排数下的构件破坏形态,得到了波纹钢螺栓连接部位荷载-位移特征曲线。结果表明:栓接波纹钢构件破坏形式分为波纹板变形破坏和螺栓孔变形破坏两种; 4排螺栓连接的波纹钢构件与无节点波纹钢构件破坏形态均为波纹板屈曲破坏; 随着预紧力矩的增加,构件滑移荷载和构件承载力峰值不断提高,当超过标准力矩20%时,滑移平台消失; 构件发生螺栓孔变形破坏时,荷载-位移曲线在峰值位置处延性较优; 研究成果可为装配式波纹钢结构连接部位设计优化提供参考。     

新型竹木框架装配节点抗震性能试验研究

节点是竹木框架结构的重要组成部分,直接关乎结构的安全。在综合分析多种节点的基础上,提出了一种新型的竹木框架装配节点,为了研究节点在地震作用下的力学性能,设计了3个足尺的节点T型试件进行循环荷载试验,试件的唯一不同是柱套钢板的厚度。试验时,柱子与地面平行固定,在梁端施加水平循环荷载,采用位移控制法加载直至试件破坏。3个试件的破坏均来自于梁翼缘钢板受压时屈曲,节点钢板没有出现屈服现象,并得到节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线。试验结果表明:3个试件的荷载-位移滞回曲线比较饱满,节点的刚度随着荷载的增加出现退化现象,节点柱套板厚度对节点的耗能能力和承载力有明显的影响。     

输电杆塔连接节点螺栓应力研究

研究了输电杆塔连接节点的螺栓强度问题。首先基于非线性有限元理论建立了输电塔线体系的力学模型和强风荷载作用下的运动方程;随后采用多节点实体单元建立了输电杆塔节点承载力的精细化有限元分析模型。在此基础上,建立了节点螺栓的预紧力计算方法和强度分析方法。以南方某输电线路为实际工程背景,研究强风作用下输电杆塔节点螺栓的服役强度,对比分析杆塔节点不同构件的应力状况。通过参数研究考察预紧力、摩擦系数以及螺栓直径等不同参数对其应力的影响特点。研究表明:强风荷载作用下节点螺栓承受很大应力,部分螺栓已经进入塑性阶段。螺栓预紧力和直径对其应力有很大的影响,而摩擦系数的影响则相对较小。     

典型钢框架结构节点的动态力学性能及延性研究

本文利用ABAQUS有限元软件从狗骨式节点、端板螺栓连接节点、T型钢连接节点等方面,对典型钢框架结构节点的动态力学性能进行了探究,然后利用冲击荷载大小的调整,后节点荷载与位移曲线综合分析对其延性进行了分析,最终得出在典型钢框架结构全部型节点,即使有冲击荷载的作用,也不能形成悬索机构,且在整体钢框架中风险概率较大的位置为翼缘削弱部分、螺栓连接等两个部分,且在节点延性系数大于1.0时,延性系数与结构的安全储备成正比。     

钢框架结构顶底角钢梁柱连接滞回性能研究

通过对顶底角钢梁柱连接原型模型进行循环荷载作用下的试验研究,以及对试验模型进行非线性有限元分析计算,全面分析了顶底角钢梁柱连接节点在循环荷载作用下的破坏机理和极限变形状态,研究了高强螺栓预紧力,角钢与梁、柱之间的接触压力等节点组件之间的力学特征,对工程设计有重要的参考价值。     

典型钢框架结构节点的动态力学性能与延性分析

采用ABAQUS有限元软件分析了典型钢框架节点（狗骨式节点、端板螺栓连接节点和T型钢连接节点）抗倒塌性能,通过改变冲击荷载大小得到节点的荷载-位移曲线关系,从而得到节点的动态力学性能。分析结果表明,对于不同类型节点,在冲击荷载作用下均未形成悬索机构,且翼缘削弱部分和螺栓连接是梁柱子结构中的薄弱环节。提出了采用节点延性系数评估连续倒塌过程中节点延性的方法,定义不同类型节点结构动力荷载下的极限转动能力θmax 与结构开始形成悬链线效应所达到的转角(θc)比值为节点延性系数。当节点延性系数大于1.0时,表示该节点结构能够形成悬链线效应,进入悬索作用阶段;延性系数越大,结构的安全储备越大。节点延性系数可以用于结构抗连续倒塌设计,评估结构是否考虑悬链线效应,以便对结构进行经济、合理的设计。     

带狗骨削弱盖板的自复位预应力梁柱节点静力性能研究

基于控制损伤的思想,提出了一种带狗骨削弱盖板的自复位预应力钢框架梁柱节点,其构造由带悬臂梁段的圆钢管柱、结构梁段、狗骨削弱盖板、预应力拉索以及高强螺栓群组成,可实现现场快速装配。通过控制狗骨削弱盖板厚度以及预应力拉索初始预拉力大小等参数,研究节点的耗能性能以及震后修复情况,寻求合理的影响因素。对4个新型自复位预应力梁柱节点算例进行了数值模拟分析,获得了节点的荷载-位移曲线、应力分布曲线以及预应力拉索索力变化曲线等数据,分析节点狗骨削弱盖板厚度以及拉索初始预拉力大小对节点复位能力的影响规律。研究表明:在达到预期自复位效果的前提下,具有狗骨削弱盖板的节点相比于无翼缘盖板的节点具有更好的耗能能力,可有效降低结构的塑性损伤,确保梁柱等主体构件不发生破坏;同时,狗骨削弱盖板厚度与拉索初始预拉力大小的不同组合关系,将会影响节点的复位模式。     

钢骨及聚丙烯纤维增强异形柱边节点抗震性能试验研究

通过对4个在核心区进行钢骨或聚丙烯纤维增强的异形柱边节点进行拟静力试验,在低周反复荷载作用下分析各节点的承载力、位移延性、恢复力特性,包括滞回曲线、耗能能力、刚度退化曲线,对比钢骨增强边节点、纤维增强边节点以及普通边节点各个抗震指标。研究表明:采用钢骨增强和聚丙烯纤维增强均能够改善节点核心区的裂缝开展形态,提高节点的开裂荷载、变形能力,延缓节点的后期刚度退化,尤其是在变形能力、延缓节点后期刚度退化方面,钢骨增强节点优势更加明显。     

冻融循环对砂浆岩石锚杆锚固力影响的试验研究

 针对春季融雪期温度周期性变化导致砂浆岩石锚杆支护结构锚固性能劣化的现象,研究冻融循环对其锚固能力的影响。利用室内模型试验得到不同冻融循环周期下锚杆位移和锚固力的大小,以及锚杆应力、围岩应力、锚杆和砂浆交结面剪应力的变化,从锚杆荷载传递机制出发,研究冻融循环作用下锚杆的破坏模式和影响锚杆锚固性能的主要原因。研究结果表明：冻融循环使砂浆弹性模量和强度降低,加载端砂浆破坏提前,加快了荷载向锚杆深处的传递,锚杆深处应力及锚杆与砂浆交结面的剪应力增大。冻融循环作用下锚杆极限荷载降低,变形增大,且随着冻融周期的增加,荷载–位移曲线的拐点和钢筋滑移曲线的水平段出现提前,锚杆破坏时的极限荷载降低,变形增大。     

充气锚杆循环荷载作用下的位移规律试验研究

充气锚杆是一种新型扩大头锚杆,在软弱地基区域工程建设以及海洋资源的利用过程中,有其特殊的优势。笔者设计自制了充气锚杆实验槽,利用该实验槽开展了砂土中的充气锚杆循环荷载试验,揭示了砂土充气锚杆循环荷载作用下的位移变化规律。结果表明:(1)充气锚杆抗拔过程分为3个阶段:弹性位移阶段、弹塑性位移阶段和塑性位移阶段,前2个阶段,充气锚杆的塑性位移与荷载成指数函数关系;(2)随着循环荷载峰值的增加,充气锚杆在循环荷载下的位移发展速度增加,单次循环下的残余位移量与总残余位移量增加,最终的位移量也相应地增加。(3)极限抗拔承载力随着循环次数的增加而变小。     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%; 有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能; 与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点; 所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。     

椭圆型螺栓孔网架支座在不同拉力作用下的抗侧刚度研究

对于开椭圆形螺栓孔的网架支座节点,由于椭圆形螺栓孔的存在,使节点能提供一定的侧向“滑移”。对于主要承担竖向荷载和侧向水平荷栽的网架支座节点,这类螺栓孔的存在使支座节点的侧向荷载一位移曲线在不同的竖向荷栽作用下表现出不同的变化规律。通过大型通用有限元软件ABAQUS／Standard建立一种典型的开椭圆形栓孔的网架支座节点,利用面一面接触功能模拟螺栓与螺栓孔以及支座底板与支座垫板之间的接触。进一步研究支座节点在不同竖向拉力作用下的抗侧刚度以及不同摩擦系数对节点荷栽一位移曲线的影响。     

带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙抗震性能试验研究

为了研究带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙结构的抗震性能,对1个1∶4缩尺的5层带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙试件进行了恒定轴压力下的水平低周往复加载试验,分析试件在循环荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等,得到结构的受力特征和破坏机理。研究结果表明:剪力墙墙肢以弯曲破坏为主,钢连梁以剪切破坏为主;滞回曲线无明显的捏缩效应;试件的承载力略高于理论承载力;平均延性系数为2.39,破坏时的位移角介于1.88%～1.94%之间;结构体系通过钢连梁的剪切变形和墙肢底部的塑性铰变形来耗散能量,能够明显改善带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙的抗震性能,实现了连梁-墙肢双重设防机制。     

锚杆荷载传递机理分析的双曲函数模型

假定锚固体与锚杆周围岩 (土 )体之间的剪力与剪切位移呈线性增加关系 ,建立锚杆荷载传递的双曲函数模型 ,获得了锚杆摩阻力和剪切位移沿锚固长度的分布规律及其影响因素。根据埋设于黏性土中 4根灌浆锚杆的现场抗拔试验成果 ,分析了锚杆的荷载传递特性 ,计算与实测结果对比 ,二者较为吻合     

A new analytical solution to the mechanical behaviour of fully grouted rockbolts subjected to pull-out tests

A new analytical approach able to predict the mechanical behaviour of fully grouted rockbolts subjected to pull-out tests is proposed in this paper. Input parameters of such approach are: bolt radius, bolt’s Young modulus, displacement of the free end of the bolt and the constitutive law of the rockbolt–grout joint interface. The limited circumstances under which it is accurate to determine such constitutive law from pull-out tests are also presented. A solution for the load–displacement curve obtained during pull-out tests has been developed and is detailed in the case of a tri-linear bond-slip model. Comparison with experimental results obtained via in situ pull-out tests has led to the validation of this approach.     

装配式临时看台支承结构节点刚度研究

对装配式临时看台节点的抗弯、抗拉和抗压承载力进行了多组试验,研究探讨节点的力学性能,得到了其极限承载力、破坏模式及荷载-位移曲线,在此基础上给出了节点的简化计算模型,并通过对整体格构柱的有限元和加载试验分析,验证了节点简化模型的正确性。     

钢管混凝土柱新型柱脚节点的试验研究

对新型钢管混凝土柱脚节点进行了静力加载和低周反复加载试验研究。给出了静力荷载下的荷载 变形曲线、低周反复荷载下的荷载 变形滞回曲线以及关键部位的应变数据。试验证明 ,此类型柱脚节点工作性能可靠 ,具有良好的耗能能力。