超大承载力端板连接节点螺栓施拧顺序及预拉力松弛研究

超大承载力端板连接节点共布置32颗或24颗螺栓,是一种可以应用于大跨或重载钢结构的新型节点形式。由于该节点形式的螺栓数量明显多于传统构造,节点安装时螺栓的施拧顺序以及施拧后螺栓的预拉力松弛对该节点中螺栓总体预拉力水平的影响比传统节点更为复杂。采用4种不同的施拧顺序对4个足尺超大承载力端板连接节点试件安装过程中螺栓的预拉力进行了分析,监测了施拧完成后65 h内螺栓的预拉力变化。结果表明,相关规范中规定的螺栓施工预拉力要求适用于超大承载力端板连接节点,提出了该节点螺栓施拧顺序的建议以及多螺栓接头中螺栓施工预拉力的确定方法。     

钢结构端板连接高强度螺栓几种施拧顺序的对比研究

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的施拧顺序对螺栓预紧力的影响,对8个试件有针对性地采用3类不同的施拧顺序对高强度螺栓进行施拧,以进行对比研究。根据试验结果及分析,对钢结构端板连接中高强度螺栓施拧顺序提出了建议。     

高强螺栓预紧力松弛对组合节点影响的研究分析

利用足尺寸钢管混凝土柱-钢梁组合节点构件静力试验和有限元仿真模拟,研究端板不同位置处高强螺栓预紧力松弛对组合结构线弹性转动刚度和螺栓应力的影响.研究结果表明:端板受拉区的高强螺栓预紧力松弛对组合结构线弹性刚度影响较大;考虑混凝土板组合作用后,不对称位置处的螺栓预紧力松弛对构件的扭转变形影响较小;随着螺栓预紧力的增大,垫圈位置会提前进入屈服破坏.     

超声法测量钢桥螺栓轴力技术研究

高强螺栓终拧后的预紧力不足、桥梁运营过程中的振动过大以及螺栓锈蚀等,都会引起螺栓连接的失效甚至螺栓的断裂,造成重大安全事故。文中针对钢桥高强度螺栓预紧力检测的难题,从螺栓施拧原理出发,提出采用超声纵波法检测高强螺栓施拧质量,并阐述了超声法测量螺栓轴力的原理。     

新广州站内凹式索拱结构索夹节点抗滑性能分析

新广州站主站房主要采用内凹式索拱结构,由于与撑杆连接处拉索两侧的不平衡索力较大,索夹节点的抗滑性能影响了索拱结构的承载力。利用ABAQUS有限元软件对索夹节点进行非线性抗滑性能分析,并与索夹节点足尺模型的抗滑性能试验实测结果进行比较,分析材料非线性、索与索夹间的接触特性、螺栓预紧力等对索夹节点抗滑性能的影响,进而采用虚拟温度法分析了施拧顺序、索横截面收缩对螺栓预紧力的影响。分析结果表明：有限元计算与试验实测结果吻合良好;新广州站内凹式索拱结构索夹节点具有较好的抗滑性能,在设计荷载作用下,节点安全可靠;索夹节点抗滑性能分析中应考虑材料非线性对索夹的影响;索夹抗滑力随着摩擦系数、螺栓预紧力的增长非线性提高;索的滑移会对索夹孔道和拉索本身产生损伤,使索夹的抗滑力降低;采用从螺栓群中心间隔向外的施拧顺序可有效减弱螺栓之间的相互影响,减小螺栓预紧力的损失。     

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。     

高强螺栓施拧质量管理浅析

高强螺栓连接是钢结构现场连接的一种主要形式,其施工质量直接决定了钢结构节点摩擦型传力的可靠性。通过对一座钢桁架拱桥高强螺栓施拧全过程的管理控制关键点进行分析,总结了高强螺栓施拧的全过程管理内容,保证了节点连接的质量,从而保证了全桥节点传力的可靠性。     

螺栓拼接节点数值计算模型研究

采用迭代平衡的方法对高强螺栓施加标准预紧力,并考虑高强螺栓预紧力的影响、螺栓帽与盖板之间摩擦的影响、盖板与翼缘或者腹板之间摩擦的影响、螺栓杆与板件孔壁之间非线性接触承压的影响,以非线性通用有限元软件MSC Marc为平台建立了考虑接触摩擦、摩擦滑移和接触承压的高强螺栓拼接三维非线性有限元分析模型。首先模拟了高强螺栓连接的单块板件,并与试验对比验证了模型的可靠性,证实有限元模型可以较好地模拟螺栓的滑移荷载和拼接的极限荷载;然后模拟了高强螺栓梁段拼接节点,并与试验对比证实模拟结果与试验骨架线吻合良好。所提出方法可以较好地模拟拼接节点中高强螺栓的全过程受力性能,可以用于高强螺栓拼接节点的分析和计算。     

螺栓拧紧方式对节点抗拔力的影响研究

通过有限元模拟研究了不同的螺栓拧紧方式对节点极限抗拔力的影响.结果表明,单次拧紧所有螺栓时,若采用"先上后下"拧法,在拧紧下排螺栓后,上排螺栓的挤压力几乎完全丧失.比较"先上后下"拧法与"先下后上"拧法的螺栓力总和可知,"先下后上"拧法可丧失较少的螺栓力,并且采用3-4-1-2"Z形"顺序拧法,可保留最多螺栓力.     

预紧力衰减对摩擦型高强螺栓群承载力的影响

摩擦型高强螺栓预紧力衰减的现象普遍存在于大型钢结构工程中,而预紧力的衰减造成摩擦型高强度螺栓群的抗剪承载能力降低。螺栓群的抗剪承载能力取决于滑移荷载和滑移量。文章以三行三列螺栓群为例,对不同位置的螺栓的预紧力衰减情况进行模拟,研究各螺栓预紧力衰减对螺栓群抗剪承载能力的影响。在不同的螺栓预紧力状态下,对摩擦型高强螺栓群的受力情况、滑移荷载和滑移量进行有限元数值计算,采用放大系数表征不同位置的螺栓预紧力衰减对螺栓群受力影响的显著性。研究结果表明:螺栓预紧力的衰减会增大相邻螺栓的受力;近荷载端的螺栓排中的首尾两个螺栓的放大系数最大;当单个螺栓预紧力衰减100%时,终滑移荷载降低为标准状态的88.9%;当2号螺栓预紧力衰减100%时,终滑移量最大值增加到标准状态的1.5倍。     

钢结构端板连接高强度螺栓施拧顺序的试验研究

近十几年来，多层钢框架和门式刚架轻型房屋钢结构在我国广泛应用，端板连接也大量采用。关于钢结构端板连接中高强度螺栓的施工顺序，《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》(JGJ82—1991，以下简称规程)提出应由螺栓群中央顺序向外拧紧。本文通过对8个钢结构梁柱端板连接试件中高强度螺栓施拧过程的监测，对施拧顺序进行了试验研究。     

斜拉索体系加固箱梁桥节段局部受力性能分析

为考察斜拉索体系加固箱梁桥在索力作用下箱梁的局部受力状态及托架锚固性能,首先采用缩尺模型试验研究托梁和托架在自重、偏载及设计索力作用下的锚固性能及高强螺栓的预紧力损失,然后利用有限单元法分析2. 5倍设计索力值下斜拉索体系的受力及锚固性能,最后通过实例验证斜拉索加固体系安全、可靠。研究结果表明,吊装阶段,高强螺栓预紧力初期损失较大,预紧力损失在2%～10%,后期逐渐趋于稳定,实桥托梁两端增加36. 7kN内的竖向荷载不会影响加固体系的锚固性能;张拉阶段,高强螺栓预紧力损失在1%范围内,托梁、托架及混凝土箱梁底板受力可靠、锚固连接安全。     

钢板加固螺栓球节点力学性能试验研究

针对螺栓球节点高强螺栓漏拧、少拧的情况,实际工程中常采用焊接钢板加固螺栓球节点来保障螺栓球节点承载力。为探究钢板加固螺栓球节点的破坏形式及极限承载力规律,对三组高强螺栓拧入深度0.5d(d为螺栓直径)螺栓球节点采用钢板加固并进行受拉承载力试验。试验结果表明,钢板加固螺栓球节点虽能提高节点的承载力,但试件高强螺栓和钢板变形很难协调,共同受力不理想,易发生局部破坏。故对原有加固方法进行改进,并进行加固后螺栓球节点拉伸破坏试验。结果表明,改进后的钢板加固螺栓球节点力学性能得到很好的提升,可为螺栓节点加固提供保障。     

基于损伤可控的梁柱节点受力性能的试验研究

提出一种基于损伤可控的梁柱节点(Web-Connected and Prestressed节点,简称WCP节点)。通过在梁端腹板设置连接钢板、摩擦耗能螺栓以及预应力筋,将梁柱连接在一起。为了研究该类节点的滞回性能、自复位能力和损伤特征,设计、制作并完成了4个足尺节点试件的低周往复试验,分别考虑了预应力筋的初始张拉力、高强度螺栓的预紧力以及拼接板的表面处理方式对节点性能的影响。试验结果表明:该类节点的破坏主要集中在拼接部分;节点通过螺栓的滑移变形提供了较好的耗能能力;预应力筋能够增强节点的刚度,降低节点的残余变形,提供一定的自复位能力,且预应力筋的初张拉力越大,节点的复位性能越明显;高强度螺栓预紧力越大,节点的承载力越大,耗能性能越好;采用普通表面处理的试件比采用喷砂处理的试件承载力大,耗能性能好。     

异形空心构件螺栓端板连接节点受力机理及性能研究

结合国外某火车站站房钢结构异形构件,采用有限元接触单元研究了十字形端板连接节点的受力特点。首先介绍节点在单向荷载作用下不同位置螺栓的受力情况,并通过改变节点构件的尺寸及螺栓预紧力研究节点不同的失效模式;其次考察节点在往复加载下的受力性能,研究立柱板件厚度、端板厚度及螺栓预紧力的影响。本文的计算结果指出该节点的设计应考虑各构件之间的强度匹配,以保证节点具有足够的承载力及优良的耗能能力。     

单面自紧螺栓成型机理与受剪承载力试验研究

针对传统扭剪型高强螺栓连接施工过程中往往需要两个操作面,难以应用于闭口截面构件之间连接的问题,设计开发一种单面自紧高强螺栓(self-tightening high strength one-side bolt,SHSOB)。通过对SHSOB螺栓的试验研究,考察了其成型机理、安装工艺和受力性能,获取了SHSOB螺栓的破坏模式、预紧力时变效应、抗滑移系数及剪力-位移曲线。研究表明：SHSOB螺栓预紧力可以满足GB 50017—2017《钢结构设计标准》中高强螺栓预紧力的设计要求;预紧力松弛在起始阶段较快,随后趋于稳定;SHSOB螺栓连接的受剪破坏模式和剪力随时间的变化规律均与传统扭剪型高强螺栓相似,均以螺杆被剪断发生破坏;在发生摩擦滑移破坏前,螺栓连接的剪力由摩擦力传递,孔壁承压阶段通过螺栓杆和孔壁的压力传递。在此基础上,推导了SHSOB螺栓的受剪承载力理论计算式,对比发现理论值、试验值和规范值吻合较好,SHSOB螺栓的受剪承载力可以满足GB 50017—2017《钢结构设计标准》中摩擦型高强螺栓受剪承载力的设计要求。     

钢管柱-钢梁螺纹锚固单边螺栓端板连接受力性能

在钢管柱柱壁和内置H形钢翼缘上设置带有螺纹的螺栓孔,来替代传统梁柱端板连接中高强螺栓的螺母.将高强螺栓直接拧紧在螺纹孔上,可实现钢管柱-钢梁节点的单边连接,简化安装过程.采用有限元方法研究了带有内置H形钢的螺纹锚固单边螺栓端板连接钢管柱-钢梁节点的破坏模式和承载力,并分析了钢管柱柱壁厚度、内置加强H形钢翼缘厚度和高强螺栓直径对节点受力性能的影响.分析结果表明:内置H形钢翼缘板上螺栓孔内的螺纹增大了螺栓孔对高强螺栓的锚固,有效地避免节点发生螺栓拔出破坏;当螺纹所在钢板的厚度大于螺栓直径时,螺纹孔对高强螺栓能提供足够的锚固力,避免发生螺栓拔出破坏;节点破坏模式主要为钢梁端板破坏和高强螺栓破坏.     

基于精确螺纹建模的螺栓紧固工艺研究

螺栓拧紧后会发生自松弛现象,该现象会降低螺栓预紧力,缩短螺栓服役时间。基于Hypermesh命令流编程,自下而上建立带有螺纹的螺栓螺母六面体网格有限元连接系统模型并将其导入Abaqus,基于转矩法数值模拟螺栓拧紧阶段、自松弛阶段及横向位移载荷振动阶段,分析结果表明预紧力的增加与衰减宏观表征为螺母的旋进与松退。基于图像处理技术研究螺纹力学传递规律,研究结果表明螺栓从螺纹牙底成非对称性拱形稳定结构力学传递,应力等高线最高点偏离螺栓中心线方向与螺纹角方向一致。针对自松弛现象提出再次紧固的工艺,研究结果表明该工艺可以减小自松弛现象对预紧力的衰减程度,明显提高螺栓预紧力。     

高强螺栓扭矩系数的影响因素及施拧质量控制

扭矩系数是评定高强度螺栓连接副性能等级的重要参数,并且对高强螺栓的施拧质量有重要影响。本文结合铜陵长江大桥的实际施工,重点论述了扭矩系数的影响因素,并利用扭矩系数的变化规律对高强螺栓的施拧质量控制提出了几点意见。     

新型高强度螺栓单边连接应变松弛及抗剪性能研究

装配式钢结构的快速发展对于可靠、简单、高强的单边螺栓连接提出了更高的要求。但目前市场上常见的单边螺栓构造复杂、价格较高且强度有限,国内尚无针对单边螺栓的设计标准。为此,提出了一种基于传统高强度螺栓的单边连接方式,并对其应变松弛及抗剪性能进行研究。试验结果表明,该新型高强度单边连接螺栓应变松弛较小,且松弛时间较短;该种连接形式的节点与传统承压型高强螺栓连接的破坏形式及承载力均非常接近,可以沿用现行GB 50017—2017《钢结构设计标准》进行设计计算。但是,该单边连接构造形式在施拧中的扭矩系数偏大,仍需要更进一步的研究,以确保其螺栓上的预拉力达到设计要求。