空间多功能加载装置的试验研究及有限元分析

为适应空间复杂节点工作性能的试验研究需求,设计并制作了由自平衡反力加载框架、液压千斤顶和其他辅助构件构成的空间多功能加载装置。该装置可进行平面节点和空间节点试验,能实现空间节点多个杆件(最大允许9根)同时加载,加载制度可采用单调加载或滞回加载,空间同时多向最大加载达10 000 k N。目前,该装置已成功应用于装配式平面钢框架梁柱节点和空间复杂相贯节点足尺试验。为验证该加载装置在空间多向设计荷载下的刚度和强度,采用有限元软件ABAQUS对加载框架进行了模拟分析。分析结果表明:1该加载装置安全、可靠;2空间复杂相贯节点足尺试验过程中,加载框架测点位移数值变化无规律性并非因框架屈服,而是由空间同时多向加载相互耦合所致。     

大型结构多功能加载试验反力架的研究与设计

为了对大型工程结构或构件进行试验,分析比较了10种反力架形式,最终确定三维空间加载钢结构反力架与钢筋砼反力墙配合使用的形式。经2年的使用检验,反力架具有足够的强度、刚度、稳定性,而且经济实用。     

半刚性连接梁柱式木结构抗侧力性能研究

考虑木结构节点的半刚性特性,推导了半刚性框架在侧向力作用下的刚度计算公式,讨论了节点半刚性对框架内力分配的影响.对3榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了水平荷载试验,其中1榀为单调加载,2榀为低周反复加载;对5个采用相同设计的梁柱节点足尺试件进行了抗弯性能试验,其中3个为单调加载,2个为低周反复加载.根据试验现象研究了螺栓连接木结构梁柱框架的抗侧力性能、梁柱节点的抗弯性能以及两者的传力机理和破坏模式.最后,基于获得的试验数据对推导的理论公式进行了验证.     

斜交网格结构钢管混凝土平面相贯节点的性能研究

为验证斜交网格钢管混凝土平面相贯节点的构造合理性和受力可靠性,设计了4个平面相贯节点试件,采用ABAQUAS有限元分析软件对节点构造、斜交角度和加载方式等的研究参数进行研究分析.结果表明:有限元模拟与试验研究在荷载—位移骨架曲线、荷载—应变曲线和承载力等方面具有较强的一致性,说明斜交网格钢管混凝土平面相贯节点的构造具有较好的合理性和较强的承载能力,可以应用到实际工程中.另外,不管是采用对称加载方式还是采用非对称加载方式,有限元模拟与试验结果比较接近,说明加载方式对试件受力和破坏影响不大.     

基于随动加载的起落架载荷误差评估与修正

全尺寸飞机柔性起落架静力试验中,起落架受载变形引起加载力线改变,从而带来加载误差。为提高加载准确度,起落架随动加载技术被广泛使用。本文通过对随动加载模型的分析,得出该加载技术试验过程中理论上依然存在加载误差。采用向量、矩阵运算结合力学平衡方程推导得到随动加载技术误差计算公式和载荷修正公式。选取某型飞机起落架静力试验典型工况（两点滑行刹车）进行载荷误差评估、修正与验证。结果表明：随动加载技术试验过程中航向和垂向最大加载误差小于工程允许的1%误差,侧向加载误差引起的最大约束反力误差小于工程允许的5kN;载荷修正后,最大约束反力误差小于2kN,加载准确度得到了进一步提升。本文从理论上分析了柔性起落架发生变形后载荷误差并进行修正,为起落架静强度试验过程中主动载荷和约束点载荷误差分析提供了理论依据。     

轻型木结构剪力墙新型面板钉节点试验研究

面板钉节点是影响木剪力墙抗侧力性能的重要因素,为提高面板钉节点的工作性能,提出一种黏结硅胶条的新型面板钉节点.并对新型面板钉节点进行了单调加载试验,分析了不同类型钉节点的承载能力、变形能力和破坏模式.试验结果表明:新型面板钉节点较常规钉节点承载力明显提升,当硅胶条与结构胶协同工作良好时,新型面板钉节点的延性、极限位移会得到进一步提升;同时发现顺纹方向加载试件承载能力和初始刚度等均优于横纹方向加载试件.最后对延性较好的新型面板钉节点的荷载-位移曲线进行了拟合,为该新型面板钉节点在轻型木结构剪力墙的有限元研究中提供了合理的恢复力模型.综上,相较于常规钉节点,新型面板钉节点各方面性能显著提升,可用于工程实践推广.     

某PC箱梁0~#段反力架法托架预压施工技术

连续梁桥悬臂现浇施工中,0~#段采用托架是很便捷的施工工艺,托架在施工之前进行预压试验以保证施工安全、消除非弹性变形从而控制挠度,而反力架法进行预压与传统的堆载预压相比,更安全、经济、便捷.本文通过某大跨径PC箱梁0~#段施工,阐述了采用反力架法进行托架预压试验,修正预拱度,计算立模标高等.该工程实例的结果印证了反力架预压的合理性和优越性,可为类似工程托架预压提供相关技术支持.     

型钢混凝土T形柱-钢梁空间节点的地震损伤评估及影响因素分析

为了研究型钢混凝土T形柱-钢梁空间节点的地震损伤演化规律,进行了1个平面节点和9个空间节点的抗震性能试验,分别采用位移型、能量型以及位移-能量型损伤模型对其进行全过程评价,采用Park-Ang模型分析了试件配钢形式、加载角度和轴压比对空间节点损伤行为的影响.研究结果表明:Newmark模型和Mahin模型的损伤全过程曲线呈锯齿形,与实际情况不符;Mehanny模型的损伤累积量最小,而Krawinkler模型全过程曲线大致位于各曲线中部;Hwang模型适合延性较差的破坏模式;Park-Ang模型损伤曲线包围了所有计算曲线并呈台阶形上升,Banon模型的损伤曲线近似为一直线,欧进萍模型曲线在位移-能量型中其累积损伤最小;配T形钢桁架的空间节点损伤累积较其它配钢形式试件的大,但其损伤发展相对滞后;平面节点在加载前期的损伤发展比45°试件的快,而45°加载角试件的损伤累积比30°和60°加载角试件的小;轴压比小的节点试件在损伤发展过程中会有所提前,但累积损伤较轴压比大的试件小.     

中柱失效下钢管混凝土柱梁节点力学性能分析

为研究钢管混凝土柱—H型钢梁下栓上焊节点在中柱失效模式下钢梁的传力性能,设计了腹板连接板处开圆孔和长圆孔的2根试件,进行了静力加载试验研究,分析了钢梁的传力特性和不同机制对竖向荷载抗力的分担。结果表明:该新型节点远端钢梁试验时始终处于弹性状态,可采用相关公式计算钢梁内力;在贯通隔板范围内钢梁受其抗弯性能影响较大。试件屈服前主要由钢梁抗弯机制提供竖向抗力,屈服后转由悬索机制提供,整个试验过程钢梁抗弯机制并未消失,破坏前一直处于拉弯状态;腹板连接板开设长圆螺栓孔可以提高节点转动能力,更有利于钢梁轴力提供竖向抗力。同时,提出并验证了该新型节点形式在框架结构中刚性连接的假定,给出了极限面荷载参考值。     

框架节点在不同加载方式下抗震性能试验研究

针对混凝土框架节点的拟静力抗震性能试验研究,采用平面加载装置和空间加载装置对6个节点进行单、双向水平反复的对比试验,得到不同加载方式和加载制度下试件的滞回曲线.通过对各个试件的破坏形态、承载力、刚度、骨架曲线、延性及耗能能力的对比分析,表明二维作用下对空间节点的抗震性能影响更敏感,构件耦合作用明显,扭转效应显著.研究结果表明:试验方法对节点的抗震性能影响较大,将低维条件下节点的抗震性能研究成果推广到更高维的层次上有一定的局限性.     

输电铁塔主材节点滞回性能研究

针对输电铁塔主材双肢搭接节点,分别建立了单一剪切面连接与双剪切面连接的螺栓连接节点有限元仿真模型,通过施加低周循环载荷获得了节点的滞回曲线,给出了骨架曲线分析,耗能能力分析以及刚度退化分析,研究了输电铁塔螺栓连接节点在低周循环载荷作用下的耗能能力与力学性能,结果表明：单剪连接与双剪连接的节点线弹性变形过程基本一致,此后两种节点都出现滑移现象,双剪连接节点经历两次滑移过程;螺栓滑移过程中,节点耗能能力最强;双剪连接节点极限承载能力更强,刚度保持特性更佳,耗能能力更强。     

施工缝对RC框架结构抗震性能影响的试验研究

施工缝的存在对混凝土结构的受力性能会产生影响。为了解施工缝预留的位置对RC框架结构抗震性能的影响,对预留有不同位置施工缝的两个框架结构进行了水平低周反复荷载试验;对其滞回曲线、骨架曲线、残余变形率和框架延性系数等进行比较和分析。结果表明:施工缝位置的改变后,框架的极限荷载、塑性变形能力和变形恢复能力等力学性能会有明显变化。     

雀替型阻尼器加固箍头榫木框架结构的抗震性能

为研究广府古建筑木结构的抗震性能及加固方法,采用菠萝格木材,设计并制作了两榀不同结构形式的典型广府木祠堂箍头榫框架,提出并制作了用于木结构榫卯节点加固的雀替型阻尼器,对雀替型阻尼器加固前后的木框架进行低周往复荷载试验,研究结构的抗震性能及阻尼器的加固效果。研究结果表明：阻尼器可以弥补初次加载产生的损伤,在转角不大时给残损的榫卯节点提供较高的初始刚度,并在榫卯节点自身开始闭合时与之协同受力,提高节点刚度、极限承载能力和耗能能力,使得加固试件的极限承载能力高于未加固试件;未加固试件经过加载,出现了榫卯脱离、榫卯局部压屈现象,加固试件的破坏形式主要为榫卯脱离、榫卯局部压屈和竖向顺纹劈裂裂缝;各节点的滞回曲线呈现明显的“捏缩”现象,榫卯节点强度退化系数均大于0.83,在循环荷载作用下表现出稳定的承载性能,随节点转角的增大,各节点的环线刚度、等效粘滞阻尼系数呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势;边跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.1～0.2,而中跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.05～0.1,且经过阻尼器加固,边跨框架与中跨框架试件的总滞回耗能分别提高了67%和19%。     

双孔微剪切法测定材料的局部强度

工程上进行焊接接头强度设计或承载能力评定时,需要测定焊接接头各区域的局部强度.文章提出一种双孔微剪切局部强度试验测定方法.在被测材料的小区域两侧开2个小孔,剪切压头从其中一孔对被测区域加载直到破坏,根据加载过程中的载荷位移曲线,确定材料的强度.实验说明,该方法具有很好的重复精度.通过对管线钢、紫铜和6063铝合金三种材料的标准拉伸和双孔微剪切的对比试验,发现拉伸屈服强度是屈服剪应力的2.01倍,抗拉强度是最大剪应力的1.46倍.最后测定了焊接接头局部强度,其分布趋势与硬度值基本相似.     

门式刚架整体式梁柱节点试验研究及有限元分析

对门式刚架整体式梁柱节点进行低周加载试验,并按照现行规范进行常规螺栓端板连接节点足尺试验.结果表明整体式节点较常规节点刚度和承载力均有较大提高,向上承载力提高16.7%,向下承载力提高21.5%.试验也表明螺栓端板连接节点剪切变形大,试件破坏时端板翘起,柱翼缘屈服,过大的梁端位移导致试件失稳,进而失去承载力.相对而言,整体式节点对梁柱有很好的约束作用,减小了梁的变形.     

钢骨高强混凝土框架节点恢复力模型的研究

为了研究钢骨高强混凝土框架节点的抗震性能,对五个钢骨高强混凝土框架节点进行了低周反复荷载作用下受力性能的试验研究.在试验研究基础上,考虑了节点配箍率、含钢率和轴压比,对节点延性、耗能和强度、刚度退化等影响,建立了钢骨高强混凝土框架节点的恢复力模型.     

偏载作用下半刚性螺栓节点的修正计算方法

为了获取偏压荷载作用下螺栓节点的理论简化和计算方法,对螺栓连接的梁式反力系统进行了静载试验、理论计算和有限元分析。通过理论计算和有限元分析,对反力梁不规则变截面进行截面等效简化,提出了钢结构反力梁的结构组合系数,能够快速准确的计算不规则变截面梁的惯性矩。基于此,采用试验和理论计算,解决了螺栓节点的理论简化和计算方法问题。结果表明：在理论计算中,将螺栓节点简化为固定支座,引入修正系数,对理论结果进行修正,能够很好的反映出反力梁的实际挠度变形,其修正系数可为后续螺栓连接的设计者提供参考。     

组合楼板对装配式钢框架节点抗震性能的影响

为了解决装配式钢框架中节点区域构造复杂和传力机制不明的问题,提出一种考虑组合楼板作用的端板螺栓连接节点。设计并制作了2组端板连接的装配式梁柱节点,进行了低周往复循环荷载试验,建立了节点试件的数值模型,分析组合楼板对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力、半刚性性能、受力特征的影响作用。结果表明,端板连接节点主要破坏模式为端板的弯曲变形,组合楼板的加入会使滞回曲线产生一定的捏拢现象,同时会产生组合楼板开裂破坏现象;增加组合楼板后,端板连接节点的初始转动刚度、极限承载力、耗能能力分别增加了约22%,13%,22%;组合楼板和钢梁上翼缘共同作用时,荷载通过组合楼板传递至柱腹板;与闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点相比,采用开口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点初始转动刚度和极限承载力分别提高13%和9%。组合楼板能有效提高端板连接节点的抗震性能,扩大节点核心区的传力范围,增强梁柱传力机制,可为进一步提高装配式节点性能提供参考。