基于断裂韧性的钢厚板防脆断性能研究(I)——分级评定方法

低温和厚度增大是钢材断裂韧性变差的重要因素,随着我国钢结构厚板的广泛应用和低温寒冷地区建筑业的快速发展,钢结构脆性破坏问题会越来越突出.现行规范中指导钢材选材的冲击功指标无法对断裂破坏做出准确的评定,因此引入基于断裂力学缺陷评估方法的断裂韧性指标非常必要.本文在钢结构厚板低温断裂韧性试验结果的基础上提出了一种钢结构厚板...     

基于断裂韧性的钢厚板防脆断性能研究(II)——选材方法

随着国内钢结构厚板的大量应用和我国大范围低温区域的建筑业快速发展,低温环境和板厚增大逐渐成为钢板脆性断裂的重要因素.现行规范中仍采用冲击韧性指标来指导选材,而基于断裂力学理论的断裂韧性指标能更准确地评定断裂破坏的发生.本文在钢结构厚板低温断裂韧性指标CTOD试验结果的基础上提出了一套定量化的钢厚板防脆断的选材方法,并从...     

钢结构厚板层状撕裂及其防止措施的研究现状

层状撕裂是钢结构厚板中的一种脆性断裂形式,通常发生在十字形接头、T形接头和角接接头中。本文结合正在进行的《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)的修订工作,对钢结构厚板的层状撕裂问题进行专门的研究综述。从钢材材质、接头应力状态及焊接工艺等三方面分析了层状撕裂的产生机理及其影响因素;并从钢材选材、结构接头设计、加工及焊接工艺措施等方面提出了防止钢结构厚板层状撕裂的技术措施。最后,简要介绍了国内外关于钢结构厚板层状撕裂的相关研究进展。本文对厚板钢材的选材及防止钢结构厚板的层状撕裂具有一定的指导意义。     

低温环境下输电线铁塔的选材方法

为了选择适合寒冷地区的输电线铁塔钢材,降低因低温冷脆破坏带来的杆塔断裂事故。根据低温拉伸和冲击韧性试验结果,结合相关规范要求和低温塑性及韧性指标,给出了低温环境下铁塔钢管和角钢钢材的选材方法。通过工程选材算例,给出了输电线铁塔钢材的选材结果。结果表明:算例钢材的低温塑性和韧性指标均能基本满足要求;建议在寒冷地区优先采用Q420B钢管钢材。     

厚板钢材在钢结构工程中的应用及其材性选用

近年来厚板钢材在钢结构工程中的应用日益广泛 ,为此 ,详细地介绍了 2 0世纪 5 0年代至今不同时期的厚板应用、设计与材料标准及材料性能特点等 ,同时对当前工程中选用厚板材性的难点与问题进行了评述 ,并提出了合理选材的建议 ,可供设计参考。     

960MPa高强度钢材及其焊缝低温冲击韧性试验研究

对14 mm厚的960 MPa高强度钢材及其对接焊缝进行了低温冲击韧性试验研究,得到了母材、焊缝区和热影响区(HAZ)的夏比冲击功Akv随温度的变化关系及韧脆转变温度,将该结果与460 MPa钢材及345 MPa钢厚板进行比较分析,最后通过扫描电镜对其断裂微观机理进行了分析.结果表明:Akv随温度降低而下降,韧脆转变特征明显;960 MPa高强度钢材的Akv总体上大于460 MPa钢材;与345 MPa钢厚板相比,常温下高强度钢材的Akv较小,但随温度降低,普通强度钢厚板的Akv下降幅度更大;钢材强度过高使其吸收的弹性功较高,低温下厚度对其冲击韧性的影响较强度更明显,母材的低温Akv小于焊缝区,但焊缝区更容易发生韧脆转变,体现了960 MPa高强度焊接钢材较大的缺陷敏感性.试验为960 MPa高强度钢材及其焊接钢材在低温地区的推广应用提供了参考数据,同时也为研究冲击韧性和断裂韧性2个指标之间的关系提供了依据.     

重型钢结构厚板焊接预防Z向层状撕裂的节点设计

建筑钢结构的迅速发展,使得钢结构厚板的应用越来越广泛。随着钢板厚度及焊缝尺寸的增加,承受的荷载更加复杂,拘束作用更加突出。由于局部地区频繁出现低温,钢结构厚板发生Z向层状撕裂的可能性也越来越大,因此对厚板的焊接性能进行研究,减少层状撕裂的发生尤为重要。从层状撕裂产生的机理入手,通过对层状撕裂的影响因素进行探讨,从焊接工艺、焊接坡口形式、焊接材料的方面重点分析预防层状撕裂的措施。     

低温钢的机理及研发进展和展望

钢材低温脆断是钢结构工程面临的一大挑战,严重威胁低温环境下的结构安全.低温钢因其低温韧性较好,韧-脆转变温度较低,被广泛应用于各种液态气体储罐、管道及低温环境中的设备等.为全面了解低温钢的性能特点、冷脆机理和发展现状,介绍了低温钢的概念和国内外规范中相关规定,总结了低温韧-脆转变的经典理论,包括经典力学理论、晶格位错理...     

钢结构厚板力学性能的低温试验研究

厚板钢材在高层建筑和大跨结构中得到了广泛应用,然而厚度的增加会引起钢板力学性能的变化,特别是厚度方向的性能。采用圆棒拉伸试样,对厚度为60~150 mm的建筑结构用厚板Q345B进行了低温力学性能试验,试样分为垂直轧制方向的横向试样和贯穿厚度方向的Z向试样。试验获得了4种厚度钢板的屈服强度fy、抗拉强度fu和断面收缩率ψ等指标及其随温度和取样位置的变化关系,并测得4种厚度钢板Z向性能的相应指标。试验结果表明,随温度的降低,厚板的屈服强度和抗拉强度增大而断面收缩率减小;由钢板表面至中心,横向试样的断面收缩率呈下降趋势;随钢板厚度的增加,Z向试样的断面收缩率逐渐减小,且小于横向试样的断面收缩率。     

基于抵抗疲劳和断裂的桥梁允许最大钢板厚度的确定

我国公路桥梁设计规范没有给出允许的最大钢板厚度,铁路桥梁规范允许的最大钢板厚度为50mm,欧洲钢桥设计规范中允许使用的最大板厚相对较厚。以防止钢桥疲劳和断裂为目标,提出一种钢材选材和钢板最大允许厚度的确定方法。疲劳裂纹的扩展采用断裂力学理论,裂纹端部的应力强度因子基于同时考虑脆性断裂和塑性屈服断裂影响的R6破坏模式,采用冲击功和相应温度确定含裂纹钢板的低温断裂韧性,并考虑了桥梁中焊接残余应力,加载的应变速率,钢板弯曲成型等因素对最大允许板厚的影响。根据以上理论和方法开发了计算程序,并以重庆市江津观音岩长江大桥为例,确定了钢材的种类和允许的最大钢板厚度。     

应力集中对钢结构厚板脆性破坏的影响分析

伴随超高层和超大跨工程的日益增多,钢结构厚板的使用越来越广泛,厚度的增大导致钢板脆性断裂倾向提高,因此有必要针对厚板的脆性断裂做相关的基础理论研究。本文针对含缺口受拉厚板(60-150mm厚)缺口尖端的塑性应力场进行了有限元和理论分析,特别是对钢厚板的脆性破坏倾向性作了较深入的探讨。结果表明,厚板具有更明显的脆性破坏倾向。     

Schweißen ermüdungsbeanspruchter Altstahlkonstruktionen – Untersuchungen zum Sprödbruchverhalten geschweißter Verbindungen aus Flussstahl

Welding of existing steel structures – brittle fracture behaviour of welded mild steel. Welding processes cause notch effects and residual stresses. Therefore the risk of brittle fracture grows. In comparison with modern steels, old mild steels have a lower ductility. So it is necessary to evaluate brittle fracture behaviour of mild steel after welding. This evaluation is done by means of fracture mechanics parameters. The results show that for plate thicknesses of mild steel up to 11 mm there is no risk of brittle fracture. For higher plate thicknesses a procedure to evaluate brittle fracture behaviour is described taking the actual state of stress and actual material properties into consideration.     

钢板笼混凝土短柱抗震性能试验研究

地震作用下的建筑物或构筑物的混凝土短柱易发生脆性破坏,引起结构的严重破坏甚至倒塌;钢板笼混凝土（PCS）是混凝土结构体系的一个重要补充,研究PCS短柱的抗震性能对PCS结构体系的科学研究和工程运用具有重要的参考意义。通过对7个PCS短柱以及1个RC短柱对比件进行低周反复荷载试验,研究板厚、轴压比和横向钢板条间距对试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、承载力、延性、耗能性能以及刚度与承载力退化的影响,并对其进行累积损伤分析。研究结果表明：试件均发生剪切脆性破坏,PCS试件中横向钢板条易断裂,但相比于RC试件短柱,其耗能能力、承载力及延性均有明显的提高;试件横向钢板条间距减小,有利于发挥PCS短柱的受剪性能,表现出较好的延性和耗能能力;PCS试件的承载力先随板厚的增大而增大,但当板厚增大到界限值后,受剪承载力反而下降;采用基于能量耗散原理和试件在低周反复荷载作用下的P-Δ滞回曲线所建立的累积损伤评价模型,能较真实地反映在低周反复荷载作用下PCS试件的累积损伤状态。     

粘钢加固钢筋混凝土结构粘结性能影响因素的研究

粘钢加固中界面粘结性能受材料性能，表面特征及粘结工艺条件等因素影响，其中工艺质量是最主要因素，应选择合适的胶粘剂，对混凝土和钢板表面进行良好的界面处理，在工艺上控制混凝土表面的含水率、胶层厚度和固化温度，选择最佳钢板厚度和固化压力，保证固化所需时间，才能取得理想的效果。     

改进型组合钢板剪力墙有限元分析与研究

为改进型组合钢板剪力墙设计了合理的有限元模型,对纯钢板和3种不同混凝土板厚度以及3种跨高比的组合墙进行了有限元对比模拟分析.结果表明：两侧混凝土板对组合墙的承载力影响不大但可提高其后期刚度,并可有效限制钢板的出平面屈曲;同时,随着跨高比的增大,结构整体承载力有所提高.在此基础上,比较了几组模型的抗剪承载力性能,以及预制墙板对其屈曲荷载的影响,并给予建议的简化模型.可以看出,改进型组合钢板剪力墙有较好的延性以及耗能性能,能充分利用材料的性能.     

改进贴板加强的钢管受弯连接节点试验研究

由于国家游泳中心多面体空间刚架的杆件与节点之间采用全熔透的对接焊缝连接,为避免焊缝脆性破坏先于钢材破坏,实现"强节点弱构件"的设计思想,确保结构具有良好的延性,有必要对焊缝连接节点进行适当加强。采用低周反复加载方法对改进贴板加强的方钢管及圆钢管杆端受弯连接节点进行试验研究。改进的贴板加强方式对4面围焊的矩形贴板作了两方面的改进:贴板形状由矩形改为下部矩形、上部梯形的形式;取消贴板前端的焊缝,由4面围焊改为3面围焊。研究表明,改进贴板加强方式可有效减少由于焊接引起的母材材性改变所带来的不利影响,节点的破坏形式则由钢材拉裂改变为钢管的局部压曲,节点的耗能能力更强、延性更好。     

Advanced wood engineering: glulam beams

The main objective of this experimental study is the determination of the flexural properties of reinforced and unreinforced glued-laminated beam. Why reinforcing glulam beam? Reinforced glulam beams cost less because the use of reinforcement will reduce the need of a top grade laminate on the extreme tension face (less high grade material can be used); moreover the volume of wood is reduced. Also, reinforced glulam beams have lower product variability, they are not affected by natural growth characteristics, and the manufacture of reinforcement is consistent and controlled.Two types of reinforcement were investigated: steel plate and carbon fiber reinforced polymer (CFRP). The wood part of all the beams were made by laminating three wood beams of 6 by 3.6 by 176 cm. The unreinforced beams are made only from wood having a finished dimension equal to 6 by 11 by 176 cm. The steel reinforced beams were glulam wood beams fully covered on one side using steel plate of thickness equal to 1.5 mm.The CFRP reinforced beams were glulam wood beams covered with CFRP of thickness of 1.2 mm and width of 5 cm and the length of 176 cm.The results indicate that the behavior of reinforced beams is totally different from that of unreinforced one. The reinforcement has changed the mode of failure from brittle to ductile and has increased the load-carrying capacity of the beams.