构造参数对钢结构T型连接受力性能影响试验及分析

为了研究广泛应用于装配式建筑钢结构梁柱节点中的T型连接的力学性能,对钢结构梁柱节点T型连接进行了试验及有限元数值分析。结果表明,T型连接具有较好的承载力和变形能力。改变翼缘厚度及螺栓直径对T型连接力学性能的影响最为显著,增加翼缘板厚度及螺栓直径可以显著提高T型件连接的承载力;增加翼缘板厚度对减小翼缘板应力效果最为明显,当减小竖向螺栓间距和增大横向螺栓间距时,翼缘板应力略有下降;翼缘板相对螺栓直径较薄时,螺栓杆应力值较小,螺栓间距变化对其影响不大。研究结果可为T型连接应用及其构造设计提供参考。     

考虑螺栓抗弯刚度的T型连接初始刚度计算方法

为深入了解螺栓抗弯刚度对T型连接初始抗弯刚度的影响,探讨了现阶段T型连接刚度的不同理论计算方法,并分析了不同计算方法的优缺点;在此基础上,采用连续梁模型导出了考虑螺栓抗弯刚度的T型连接初始刚度计算公式;将公式计算结果与可靠的有限元模型计算结果进行对比,验证了公式的正确性;进而对影响T型连接初始刚度的翼缘厚度和螺栓位置进行了参数分析,得到了不同参数的影响规律.研究结果表明:随着翼缘厚度的减小和螺栓轴线至翼缘边缘距离的增大,螺栓抗弯刚度对T型连接初始刚度的影响增大;对于普通钢T型连接,考虑螺栓抗弯刚度时T型连接初始刚度的计算结果较不考虑时提高的幅度不足5%;但对于高强钢T型连接,考虑螺栓抗弯刚度的计算结果较不考虑时提高约30%.因此,对于高强钢T型连接,计算其初始刚度时,不可忽略螺栓的抗弯刚度.     

设置垫板的钢结构梁柱T形件连接节点滞回性能的有限元分析

在设置垫板的新型钢结构梁-柱T形件连接节点抗震性能试验的基础上,应用有限元软件ABAQUS对此节点进行滞回性能分析。数值模拟与试验结果分析表明:两者吻合较好。利用有限元模型研究几何参数和物理参数对此节点滞回性能的影响,分析结果表明:下部T形件翼缘厚度、梁高和下部T形件翼缘上螺栓的竖向间距对节点的滞回性能影响较大,垫板宽度只影响此新型节点的受压性能。     

有螺栓预紧力的T型连接初始刚度计算方法

为深入了解螺栓预紧力对T型连接初始刚度的影响,基于连续梁模型对有预紧力时不考虑和考虑螺栓抗弯刚度的T型连接初始刚度计算方法进行了研究,给出了其初始刚度的计算公式.对影响T型连接初始刚度的翼缘厚度和螺栓位置进行了参数分析,得到不同参数对有预紧力T型连接初始刚度的影响规律.研究结果表明,随着螺栓轴线至翼缘边缘距离的增大和翼缘厚度的减小,螺栓抗弯刚度对连接初始刚度的影响逐渐增大.对于有螺栓预紧力的普通钢T型连接,考虑螺栓抗弯刚度时初始刚度的计算结果较不考虑时提高约6%;但对于有螺栓预紧力的高强钢T型连接,考虑螺栓抗弯刚度的计算结果较不考虑时提高约30%.因此,对于有螺栓预紧力的高强钢T型连接,计算其初始刚度时不可忽略螺栓的抗弯刚度.     

H型钢梁翼缘开孔研究

目的研究H型钢梁翼缘开孔的最优设计,使实际工程中电气管线铺设达到美观、实用的效果.方法采用ANSYS有限元分析软件,对刚性连接、柔性连接、半刚性连接的H型钢梁进行翼缘开孔模拟.针对不同开孔直径、数量、位置,翼缘宽度,钢梁长度等参数进行分析.结果当翼缘宽度100 mm时,不建议开孔;当翼缘宽度150 mm,建议开孔直径为25 mm;当翼缘宽度为130 mm时,建议开孔补强;当翼缘宽度≥150 mm时,建议开孔直径为35 mm.开孔位置选择接近反弯点或弯矩为零且不应小于整体梁长度的1/6处;多组开孔选择翼缘两侧对称开孔;同等条件下,优先选用长度较小的钢梁进行开孔.结论在项目进行施工前,可以依据工程图纸,进行开孔钢梁位置和补强板的设定.运用集成化生产模式,在工厂直接进行开孔和补强.在条件允许的情况下,运用整体铸造的方式,可以更好地保证产品质量.     

风电叶片叶根连接及预埋螺栓法兰设计探讨

对风电叶片采用的T型螺栓和预埋螺栓叶根连接方式进行了介绍,并对两种方式的优缺点进行了分析,随着功率不断增加,预埋螺栓技术优势明显;给出了两种预埋法兰盘设计方案,对两种方案的设计和安装进行了详细阐述,探讨的内容为风电叶片叶根连接设计提供参考。     

复合筒型基础预应力过渡段结构优化设计

以江苏启东海域某海上风电工程的筒型基础为研究对象,通过大型有限元软件ABAQUS对初始筒型基础结构建立多种试算模型并进行有限元计算,重点研究弧形过渡段结构张拉控制应力、预应力孔道数量和布置、预应力钢绞线数量以及各类普通钢筋配置方式等因素对筒型基础新型预应力弧形过渡段传力特性及整体结构承载性能的影响.根据模型计算结果,确定最终优化调整方案为:施加有效预应力1,000,MPa,预应力孔道数量不变,钢绞线根数优化为10根,竖向普通钢筋为60道φ25,mm,环向钢筋由φ28,mm优化为φ22,mm.     

基于ANSYS的螺杆钻具螺纹优化设计

为延长螺杆钻具螺纹使用寿命,减少钻井成本,应用有限元分析软件ANSYS建模并分析螺杆钻具螺纹连接处的应力分布,提出了3种优化设计方案:(1)双台肩螺纹设计;(2)加工应力减轻槽;(3)切削最末啮合齿。并对以上3种方案分别建立有限元模型,分析各优化方案的优化效果。研究表明:螺杆钻具螺纹应力整体呈U状分布,螺纹两端接触应力较高;3种优化方案分别能够使最大应力降低15.3%、8.52%、11%。这3种方案对螺杆钻具螺纹连接均有一定优化效果,为螺杆钻具螺纹连接优化设计提供一定理论依据。     

钢梁栓焊混合连接节点性能试验

为实现工业化建筑快速施工的目标,设计了钢梁现场翼缘对接栓-焊混合连接节点。此节点在拼接处梁的下翼缘及近下翼缘的腹板上焊接法兰板,通过高强度螺栓连接;法兰板上部焊接加劲板,加劲板同时焊接于梁腹板上;腹板采用高强度螺栓连接,上翼缘待腹板和下翼缘安装完成后现场俯焊。为考察此节点在地震作用下的极限承载力、滞回性能、失效模式等性能,设计了3个试件进行单向及低周往复加载试验。试验结果表明梁节点具有很好的延性转动能力,转角最大可达0.095rad, 延性转动后摩擦型螺栓变成承压型高强度螺栓,强度还有一定的提高。最终节点失效是由于连接法兰板的螺栓松动,法兰板缝隙发展,导致螺栓滑丝松动而失去承载能力。     

螺栓拼接钢梁的抗弯性能

对具有螺栓拼接的H型钢梁进行抗弯性能试验.考虑了拼接板上不同螺栓数量对节点性能的影响,研究了拼接节点的破坏特点、抗弯强度和刚度.研究发现拼接螺栓的初始滑移对节点后续阶段的承载力和刚度产生了明显不利的影响,拼接截面应变分布不再符合平截面假定;相比无拼接H型钢梁,翼缘拼接板受力更大,钢梁挠度更大;翼缘拼接板先于H型钢梁翼缘进入屈服,但是拼接节点的极限弯矩试验值可达到H型钢梁的全截面屈服弯矩的计算值;螺栓滑移后的拼接节点不能简单地按照刚接处理.提出了考虑节点转动刚度影响的H型钢梁挠度计算方法与公式,并得到了试验数据的验证.     

螺栓预埋型风电叶片叶根预埋件静力拉拔测试研究

预埋叶片的叶根连接分为螺栓与螺栓套金属件的连接和螺栓套与复合材料间的粘接。该拔出试验的目的是测量叶根螺栓屈服极限,验证螺栓套与复合材料的粘接强度强于叶根螺栓的连接。试验中取叶根圆柱段的1个螺栓套和两个1/2楔形条作为1个试验件,置于拉拔试验机上进行加载。结果表明,预埋螺栓套与复合材料粘接强度随接触面积的增大呈线性增加,有效缠纱长度越长,粘接强度越大。预埋螺栓套与复合材料的粘接强度设计值应大于螺栓的屈服载荷,否则预埋结构首先发生破坏。此项研究结果为预埋型风电叶片结构设计优化提供了指导。     

方钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓连接节点静力性能有限元分析

针对方钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓连接节点,采用ABAQUS有限元软件进行工作机理及参数分析.研究结果表明:该类新型节点具有良好的转动能力和延性;节点抗弯承载力随着轴压比的增大而降低;柱长细比对该类节点弯矩-转角曲线影响较小;增大钢管强度、混凝土强度、柱截面含钢率可有效提高节点力学性能.对于平齐式端板连接,减小外侧螺栓至钢梁翼缘距离及增大连接螺栓数量可提高节点抗弯承载力.     

混杂纤维混凝土螺栓剪力键疲劳性能

针对目前钢筋混凝土桥面板在车载反复作用下易开裂,以及焊钉剪力键锚固在混凝土中使得劣化桥面板难以更换问题,提出一种新型混杂纤维混凝土(HFRC)螺栓剪力键。为研究混杂纤维混凝土螺栓剪力键在疲劳荷载作用下的疲劳性能,设计4个推出试件(2个HFRC试件,2个普通混凝土(NC)试件)分别进行静载推出试验和疲劳推出试验;应用有限元ABAQUS,引入HFRC的本构关系以及螺栓孔与螺杆间隙的影响,建立HFRC螺栓剪力键基准有限元模型,将基准有限元模型计算结果导入疲劳分析软件FE-SAFE进行疲劳分析,并通过试验验证了其可行性;再应用有限元ABAQUS和疲劳分析软件FE-SAFE分析纤维、螺栓直径、混凝土强度等参数对HFRC螺栓剪力键疲劳寿命的影响,并对疲劳分析软件FE-SAFE计算结果进行非线性回归拟合。研究结果表明:掺入纤维后可以提高螺栓剪力键的承载力、初始刚度和疲劳寿命;静载破坏模式均为螺栓被剪断,在疲劳荷载作用下HFRC和NC推出试件破坏特征不同,HFRC试件为螺栓剪断,NC试件是混凝土板破坏;随着荷载幅值的增加,螺栓剪力键疲劳寿命减小;随着纤维掺入,螺栓直径增大以及混凝土强度的增加,螺栓剪力键疲劳寿命均增加。提出的HFRC螺栓剪力键疲劳寿命计算方法可为HFRC螺栓剪力键设计提供参考。     

钢-混凝土组合梁螺栓连接件抗剪性能的试验研究

为研究正弯矩作用下钢-混凝土组合梁螺栓连接件的性能,对14个试件进行正向推出试验。试验结果表明:螺栓的破坏模式表现为栓杆剪切破坏,8.8级和10.9级高强螺栓的栓杆与钢梁翼缘交接处的混凝土出现不同程度的损坏,而采用4.6级螺栓试件的混凝土则无损坏现象;高强螺栓连接件的荷载-滑移曲线与栓钉非常相似,都有极短的直线段和较长的弹塑性上升段;采用标准孔的试件未观察到曲线有明显的平台段,比标准孔增大2mm的试件观察到曲线的塑性段呈下凹上升的特征;直径16mm的高强螺栓连接件的延性明显优于栓钉,而螺栓直径为20mm试件的平均延性系数与栓钉极为接近。提出的螺栓连接件承载力拟合公式体现了螺栓强度和面积的影响,其计算精度可以满足工程应用的要求。     

大直径螺栓球节点的拓扑优化研究

针对大直径螺栓球节点质量过大的问题,采用拓扑优化方法对其进行优化研究.使用SolidWorks软件建立一个大直径螺栓球节点初始模型,再将模型导入HyperMesh中,把螺栓球定义为可设计区域,8根螺栓定义为不可设计区域,进行有限元静力分析,得出等效应力图和位移图,然后利用OptiStruct求解器在体积分数约束条件下,以结构的应变能最小为目标,对螺栓球节点进行给定工况下的拓扑优化,得到螺栓球节点的材料最佳分布,最后对拓扑优化后的模型进行静力分析.研究结果表明,在给定工况下得到的拓扑优化模型与初始模型进行对比,体积分数可减少80％,大大降低了螺栓球节点的质量.     

新型扭剪型单边高强度螺栓的参数分析

通过轴向拉伸静力试验,研究套筒类型、螺栓头锥度等设计参数对新型扭剪型单边高强度螺栓抗拉承载力的影响.结果表明,新型扭剪型单边螺栓共呈现出4种破坏形态:安装时套筒拉脱、加载过程中套筒拉脱、加载过程中套筒剪断和安装时套筒剪断.在套筒类型相同的情况下,随着锥形螺栓头锥度增加,单边螺栓承载力降低;分体式套筒比一体式套筒具有更大的强度优势.新型扭剪型单边螺栓采用分体式套筒、25°锥度螺栓头时极限抗拉承载力最高,此型号M20新型扭剪型单边螺栓建议抗拉设计承载力为50 kN.     

自动松拉刀主轴装置的研制

<正>目前,普通滚齿机滚刀架的主轴装置一般为手动更换滚刀杆的结构,手动更换滚刀杆的主轴装置主要是由主轴、长螺栓和螺栓的定位装置等组成,在主轴的内部需设置有一个通孔,长螺栓安装在主轴的通孔中,滚刀杆使用安装在主轴芯部的长螺栓锁紧,普通滚齿机在更换滚刀杆的过程中,全部为工人手工操作,其工作过程是:首先,逆时针旋转长螺栓,使滚刀杆     

梁柱刚性连接中柱翼缘补强计算

钢结构的框架和门式刚架节点设计中,梁与柱强轴方向的刚性连接节点常采用端板式高强螺栓连接。在H型钢普遍应用于框架柱时,当根据螺栓所承受的拉力计算出的梁端板厚度比与其连接的柱翼缘部分的厚度大时,且无法更改柱截面的情况下,柱翼缘部分的补强设计无据可依。文章建立了柱翼缘补强的分析模型,推导出补强板厚度的计算公式,并以实际工程节点算例证明公式的可行性。     

预应力增强的芯管连接组合柱抗震性能试验

针对预制钢管-混凝土组合柱的连接可靠性问题,提出了预应力增强的芯管连接方案,其采用锚入柱预埋钢管内部的Q420高强芯管连接,并通过结构通高设置的后张无黏结预应力筋进行压接增强. 为探讨该新型连接组合结构柱的抗震性能,对1个现浇对比试件和3个采用不同规格芯管连接的装配式试件进行低周反复水平荷载试验,通过对比各试件的破坏形态、滞回曲线与骨架曲线、承载力、刚度、位移延性等,综合评价其抗震性能. 基于试验结果,开展了芯管直径及壁厚、芯管长度、连接盖板厚度、预应力筋张拉控制应力等有限元参数分析. 试验及参数分析结果表明,装配式试件总体上可实现“等同现浇”的抗震性能,但应考虑刚度提高导致结构地震力效应增大的不利影响;随着芯管截面规格的增大,其承载力、刚度及延性性能逐渐提高,采用D152 mm×16 mm芯管的装配式试件为推荐方案;芯管连接件截面积相当时,建议选用惯性矩更大的截面,黏结长度可按3倍直径设计,连接盖板厚度可按构造确定;对于本次设计试件,预应力筋张拉控制应力建议在0.3~0.6倍预应力筋屈服强度标准值范围内确定.     

新型全螺栓连接承载力的试验研究及性能分析

为进一步完善方钢管柱与钢梁之间连接,提出一种半刚性的新型全螺栓单边梁柱节点连接,这种连接方法具有现场安装方便,造价经济,以及较好的侧移变形能力和抗震性能,所以对于轻钢结构是一种理想连接方式。本文对不同螺栓直径(M16、M20)10.9级高强螺栓与不同厚度钢板(Q345)之间全螺栓连接的32个试件进行了抗压试验,在试验数据分析基础上总结了不同组合连接试件破坏特征以及新型全螺栓抗压强度的变化规律,并且根据有关机械零件强度计算公式,推导出不同组合下新型全螺栓抗压承载力公式,为进一步设计和研究新型全螺栓连接节点提供依据。试验结果表明:极限破坏状态主要为组合板螺纹牙脱扣强度破坏:螺栓直径和组合板板厚是新型全螺栓连接承载力的重要影响因素;推导出的承载力公式为安全考虑,建议K_m取值为较小值0.7。