玻璃结构高强度螺栓连接试验及可行性分析

通过试验研究了玻璃结构高强度螺栓连接的可行性,确定了不锈钢螺栓合理的预拉力值.结果表明,不锈钢螺栓施加预拉力时需涂抹润滑剂以降低其扭矩系数,其中二硫化钼润滑效果最好,扭矩系数约0.15.垫片的材料对不锈钢螺栓预拉力的损失影响较小,不锈钢螺栓预拉力扭矩检查最佳时间为终拧25 h以后.玻璃结构高强度螺栓连接时应使用固化后硬度较小的胶粘结不锈钢板与铝垫片,避免玻璃应力集中破坏.抗滑移试验应使用引伸计确定试件的滑移时刻以计算抗滑移系数,玻璃的摩擦面酸蚀处理对试件的抗滑移系数有明显作用,抗滑移系数可达0.3.     

高温下螺栓球节点螺栓连接抗拉性能试验研究

为研究高温下空间结构螺栓球节点受力性能,更好地预测螺栓球节点在火灾高温下的承载能力,进行了高温下螺栓球节点螺栓连接抗拉性能试验,研究了不同温度对螺栓球节点抗拉极限承载力的影响．结果表明：拧入深度为1.1倍螺栓直径时,节点破坏形式为螺栓拉断破坏;高温下螺栓球节点抗拉极限承载力在400℃前并没有明显降低,500℃时极限承载力已经降低至常温承载力的50%,温度升温至700℃时极限承载力几乎完全丧失;在不同温度下,试件表面现象不同,当温度达到300℃时,螺栓球表面开始变黄,螺栓并未发生改变,随着温度升高,螺栓球表面逐渐呈现黑色,700℃情况下,螺栓球表面完全被烧红,螺栓球表面和螺栓表面螺纹开始逐渐起皮脱落．根据所测得的试验结果,对不同温度下试件极限承载力折减系数进行回归拟合,提出了高温下螺栓球节点螺栓抗拉承载力计算方法．     

钢结构大六角头高强度螺栓应变松弛分析

为了研究钢结构端板连接大六角头高强度螺栓应变松弛随时间变化规律,在试验研究基础上,对58个10.9级高强螺栓应变松弛的实测结果进行了拟合,得到了应变松弛随时间变化的函数。分别采用平移法、断面法及概率统计分析法分析,得到了不同保证率下的高强度螺栓应变松弛函数。结果表明:该文提出的函数能够表达大六角头高强度螺栓应变松弛随时间变化规律;在3种方法中,概率统计分析法得到的结果更为准确。     

面向组合结构刚度非线性特性的等效模型

针对组合结构轴向载荷下呈现的刚度非线性特性难以计算的问题,提出了梁-双弹簧等效计算模型,研究了在包含不同材料垫片的组合结构中螺栓预紧力以及部分几何尺寸对轴向刚度非线性特性的影响.结果表明:采用铝合金垫片时,该连接组合结构的非线性特性主要表现为其轴向载荷-位移曲线在拉压状态改变时出现明显拐点;而该结构采用石墨垫片时,位移曲线在拉压阶段分别表现出非线性.相比于垫片厚度,螺栓预紧力、法兰厚度以及螺栓位置对轴向拉压刚度的影响更显著,且影响规律与所受载荷方向、垫片材料属性有关.     

重卡螺栓连接扭矩-预紧力关系影响因素分析

为了提高重卡装配载荷的一致性水平,开发了一种高精度螺栓装配连接试验台,可模拟不同材料及规格的螺栓装配过程,实现扭矩法、扭矩转角法和屈服点控制等拧紧策略,并实时检测螺栓扭矩和预紧力的变化。试验设计方法规划了6因素2水平螺栓拧紧试验方案,系统研究了6个因素(被连接件材料、螺栓等级、垫片等级、润滑状态、表面形貌及拧紧速度)对扭矩-预紧力关系(扭矩系数)的影响规律,并通过统计学理论分析了各因素的显著性和部分因子的交互作用。试验结果显示:表面粗糙度和被连接件材料为扭矩系数的显著影响因子,被连接件材料与螺栓等级、被连接件材料与润滑情况的交互作用对扭矩系数也有较大影响,扭矩系数随着重复拧紧次数的增加急剧减小,当拧紧次数超过4次时,扭矩系数趋于稳定。该研究优化了螺栓装配工艺,从而给出提高重型卡车装配预紧力一致性的合理建议。     

不锈钢螺栓连接节点抗剪性能试验

目的研究端距、边距及板厚等因素对不锈钢螺栓连接节点抗剪承载力的影响,为后续提出不锈钢螺栓连接承载力设计方法提供试验依据.方法设计10个不锈钢螺栓盖板连接节点试件进行拉伸试验,考虑端距、边距、螺栓中距和板厚等参数,通过粘贴的应变片数值变化快慢及总应变大小来判断螺栓连接节点的破坏模式.结果在其他因素不变情况下,端距小于2 d时易发生冲切破坏,边距小于1.5 d时易发生净截面破坏,螺栓中距小于3 d时两螺栓之间板件易发生冲切破坏或承压破坏;且当板厚小于4 mm时,盖板平面外易发生翘曲.结论满足螺栓中距应不小于3 d、端距不小于2 d和边距不小于1.5 d的构造才是经济安全的;建议板厚大于4 mm为厚板,小于4 mm为薄板,薄板易发生翘曲,且端距越大越容易发生;当发生翘曲时,翘曲部位受力由受压变为受拉,会导致连接节点承压强度发生折减.     

基于花萼状涡流传感器的损伤监测智能垫片

针对飞机金属螺栓连接结构中螺栓孔孔边裂纹定量监测需求,提出了一种基于花萼状涡流传感器的损伤监测智能垫片,构建智能垫片监测半解析模型,分析垫片材料电磁属性对损伤监测效果的影响,并进行在线监测试验验证分析结果. 半解析模型结果表明,智能垫片各个感应通道的幅值比变化量随垫片磁导率增大而增大,而随垫片电导率增大而减小. 程序载荷谱作用下2A12-T4铝合金试件疲劳裂纹监测试验结果表明,铝合金和不锈钢材料的支撑垫片均能有效实现裂纹损伤的定量监测,但不锈钢材料的智能垫片其监测曲线比铝合金材料的智能垫片平滑,监测效果好. 将各通道幅值比变化曲线中的拐点作为特征点,通道1能够对累积损伤进行监测,通道2,3,4能够对疲劳裂纹扩展长度进行定量监测,监测精度达到1 mm.      

新型承插式螺栓连接柱-柱节点抗拉性能研究

为实现模块化钢结构单元房间的上下连接,提出一种新型承插式螺栓连接柱-柱节点,以有无注浆、承插深度为参数设计并制作3个足尺节点试件,并对其进行抗拉试验,分析了各节点的破坏形态、应变分布以及承载能力等,探讨了该新型节点的抗拉性能．建立了数值分析模型,进行了轴拉荷载作用下的受力性能参数化分析,研究了承插深度、螺栓直径及内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响．基于高强螺栓的抗剪承载力,提出了适用于该新型节点的抗拉承载力计算公式．研究结果表明：该新型节点可将轴向拉力有效传递至高强螺栓,试件破坏时均出现高强螺栓群被剪断,灌浆节点试件发生破坏时,出现钢材与灌浆料界面的黏结破坏及螺栓周围局部灌浆料的压碎;高强螺栓群在拉力荷载作用下呈端部螺栓受剪较大、中心螺栓受剪较小的分布,试件破坏时,各螺栓承受的剪力趋于相等;灌浆节点与无浆节点相比,灌浆料与高强螺栓协同工作性能良好,弹性阶段最大摩擦力平均值提高64.4%,极限抗拉承载力提高14.1%;承插深度由300 mm增至500 mm,节点极限抗拉承载力提高80.9%;承插深度和螺栓直径对节点抗拉承载力影响较大,内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响较小;根据提出的节点抗拉...     

新型PEC柱-钢梁BRS耗能部分自复位节点的抗震性能

为研究采用预拉对穿螺栓的新型卷边PEC柱-钢梁BRS耗能板部分自复位连接中节点的抗震性能,对考虑PEC柱布置方式的2个试件进行了拟静力试验.结果表明:BRS板耗能部分自复位连接,通过BRS板屈服耗散地震能和预拉杆实现自复位功效,且整个加载过程中结构主要受力构件处在弹性状态;PEC柱的布置决定梁柱连接的刚度匹配,相应影响部分自复位节点受力性能发展进程和试件损伤分布规律;预拉对穿螺栓和预拉杆的设置促使节点域混凝土斜压带传力模式的形成,相应降低了对节点域钢结构腹板的抗剪要求;所有试件连接转角达到中震层间侧移角限值0.020 rad,残余转角均小于自复位残余转角限值为0.005 rad,即使层间侧移角超过大震层间侧移角限值0.035 rad,试件承载能力仍处于增长趋势,且梁端残余转角基本不超过0.010 rad.     

不同种类螺栓的不锈钢端板连接节点抗震性能试验研究

端板连接是门式钢架和多层钢框架中常用的节点形式,而目前少有针对不锈钢结构端板连接节点的相关研究.本文对4种类型的螺栓(镀锌高强度螺栓10.9级、8.8级,奥氏体不锈钢螺栓A4-70、A4-80)和不同端板厚度的不锈钢结构外伸式端板连接节点进行循环荷载下的破坏试验,研究其节点破坏形态、承载力及延性,并与有限元计算结果进行对比.试验结果表明:不锈钢螺栓端板连接节点的滞回曲线呈Z形,且其耗能系数仅为镀锌高强度螺栓端板节点的40%,;当端板较薄时,节点的抗震性能均有显著提高;通过有限元分析与试验结果的比较,验证了有限元模型的正确性.研究结果表明,所有试件的滞回曲线均具有不同程度的滑移捏缩现象,不锈钢螺栓端板连接节点、端板越薄时捏缩现象越明显,因此需从设计上加以改进,同时不锈钢摩擦面的处理工艺也需进一步开发,以提高不锈钢面的抗滑移系数.     

碱环境下拉挤型玻璃纤维聚氨酯螺柱性能的试验研究

为研究拉挤型玻璃纤维聚氨酯螺柱在碱环境下的相关性能，对直径12 mm的拉挤型玻璃纤维聚氨酯螺柱与M12型普通钢制螺栓在pH=13的氢氧化钠溶液环境下进行试验对比，并与常规环境下的性能进行比较，得出如下结论:(1)在常规环境下和1 000 h的pH=13碱环境浸泡下，拉挤型玻璃纤维螺柱和普通钢制螺栓的抗剪承载力基本不变，且拉挤型玻璃纤维螺柱的抗剪承载力约为普通钢制螺栓抗剪承载力的70%~80%；(2)拉挤型玻璃纤维螺柱破坏为脆性破坏，破坏前会听到“丝丝”响声，试件内纤维逐渐被剪断，最终试件由于抗剪承载力不足被破坏；(3)碱环境对拉挤型玻璃纤维螺柱的影响较大，其腐蚀程度随浸泡时间的延长而不断增大，螺柱表面逐渐有纤维颗粒掉落，螺纹部分甚至出现缺口，导致安装时无法施加预紧扭矩而不适合继续使用。     

水平缝螺栓连接的全装配式复合墙体 受力性能试验研究

提出一种用于全装配式复合墙体水平接缝的干式连接方法,通过预埋钢件、L形钢连接件和高强螺栓来连接预制墙体和上、下层结构.为研究采用此种干式连接方式绿色装配式复合墙体的抗震性能和连接件的受力性能,以钢连接件厚度和高强螺栓规格(直径和预拉力)为关键参数,设计5榀墙体试件进行单调加载试验,对试件的破坏模式、水平荷载-位移曲线、特征值点、抗震性能指标、连接件的应变、连接件与墙板的相对滑移进行研究.研究结果表明:水平缝采用螺栓连接的试件变形能力较强,极限位移角达1/25时仍具有较高的承载力;增加钢连接件厚度可提升试件的承载力和初始刚度,但高强螺栓规格对试件承载力和刚度无明显影响.     

PSJ加固T形RC梁钢板箍有效预应力的计算方法

为确定不同加固阶段预应力钢板箍(PSJ)的有效预应力计算方法,对加固过程中和加固之后PSJ的实际应变进行监测.通过对原型试件加固过程的监测,提出螺栓预紧扭矩和PSJ有效应变之间的关系.对10个加固后的PSJ进行200h的应变监测,研究不同预应力水平下PSJ应变随时间的变化规律.研究结果表明:预应力水平较低时,PSJ有效应力随时间有一定波动,预应力未出现明显衰减;预应力水平较高时,PSJ有效预应力随时间衰减,最大衰减比为35%.     

新型PEC柱——钢梁端板连接组合框架抗震机理数值模拟

为了研究新型卷边PEC柱—钢梁组合框架的抗震机理,本文针对1榀两层单跨设置预拉对穿螺栓短端板连接新型卷边PEC-钢梁组合框架结构试验试件,采用商业有限元软件ABAQUS对其进行水平循环往复荷载下的抗震性能数值模拟。基于模拟结果,对试件结构滞回性能、水平抗侧刚度、耗能能力、节点连接力学性能、层间传力机理和破坏机构等方面抗震性能进行分析。研究表明:试件结构具有较高承载力和较大的抗侧刚度,且加载初期两层初始抗侧刚度差异明显,随着加载损伤进程的发展其差异不断减小;试件结构水平力作用引起的倾覆弯矩受压侧下层PEC柱承担层间水平总剪力58%,而上层PEC柱平均分担层间剪力,且试件层间侧移变形表现为剪切型变形模式;试件耗能能力由梁端端板附近截面屈服和PEC柱脚钢构架屈服与混凝土压溃提供,且上下层耗能分布基本均匀;PEC柱与钢梁端板预拉对穿螺栓连接具有较强的转动能力,且端板预拉对穿螺栓形成了节点区混凝土斜压带传力模式和提供了节点连接部分自复位功效;试件最终破坏模式为梁端附近截面充分屈服和PEC柱脚部位钢构架屈服与混凝土压溃形成塑性铰的塑性破坏机构,对上下层层间侧移和节点连接转角分别为0.051 rad、0.042 rad和0.045 5 rad,均超过大震对应层间侧移限值1/30的要求,即该试件结构具有良好的抗震延性。     

不同连接方式的不锈钢梁柱节点抗震性能试验研究

为研究国内S31608不锈钢材料栓焊混接梁柱节点的承载性能及变形能力,比较不同种类的螺栓(A4-80、A4-70、达克罗8.8级)以及剪切板是否进行三面围焊等因素对节点力学性能的影响,采用摩擦型连接配置螺栓数量,按照承压型连接确定开孔尺寸,设计了5个梁柱节点足尺试件,在循环往复荷载作用下进行试验.结果表明,3种螺栓所对应的试件极限承载力分别为241.2,235.4和251.6 k N,塑性极限转角分别为3.33×10~(-2),3.38×10~(-2)和3.31×10~(-2)rad,对剪切板进行三面围焊和未进行围焊所对应的试件极限承载力分别为346.7和348.7 KN,塑性极限转角分别为4.3×10~(-2)和5.2×10~(-2)rad.5个试件的滞回曲线饱满光滑,无捏缩现象.不同种类的螺栓对试件的承载能力和延性性能影响较小,综合考虑金属间腐蚀和单价等因素,建议选用A4-70螺栓应用于不锈钢梁柱栓焊节点中.     

钢管结构法兰连接节点抗弯承载性能的试验研究

研究了钢管结构法兰连接节点的抗弯承载性能.通过试验方法,采用螺栓应变测量装置,对含4种基本形式的法兰连接节点的试件进行四点弯加载试验,考察了在节点受弯过程中螺栓和法兰板的受力特性.试验得到了其屈服荷载与极限荷载,并且与相应的有限元分析结果吻合良好.试验结果表明,法兰连接节点的受拉区存在明显的撬力作用,刚性法兰连接节点的...     

新型PEC柱(强轴)-钢梁(BRS)端板连接组合框架中间层抗震机理数值模拟

以端板预拉对穿螺栓连接的卷边钢板组合截面PEC柱(强轴)-钢梁(削弱截面)组合框架中间层子结构试验试件作为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行拟静力循环荷载下抗震机理的数值模拟.基于模拟结果,对比分析试件结构的承载力、抗侧刚度衰减、连接性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点传力和破坏机构等抗震性能.结果显示:试件具有较大的承载能力、较高的初始抗侧刚度和优越的耗能能力;PEC框架柱平均分担层间水平剪力,层间变形表现为剪切型变形模式;预拉对穿螺栓设置使得连接表现出一定程度的自复位功效,而梁截面削弱进一步改善了连接的转动能力和试件整体耗能延性;试件最终破坏模式为所有梁端削弱截面处形成塑性铰的塑性倒塌机构,且形成对应层间侧移角和连接转角均超过中震层间侧移限值1/50,表明该结构体系具有良好的抗倒塌性能.     

弯曲木构件尺寸稳定性影响因子的研究

为控制弯曲木构件的形变,探索影响弯曲木构件尺寸稳定性的因子及其影响规律,以橡胶木为试验材料,通过水热处理方法软化木材并利用弯曲模具制造弯曲木构件,分析陈放时间、试件终含水率、100℃高温处理时间及浸水时间对试件尺寸稳定性的影响。结果表明：各因子均对试件的尺寸稳定性有一定影响,其中浸水时间对试件尺寸稳定性的影响最大,100℃高温处理2 h内弯曲木构件尺寸稳定性的波动较大;试件的最佳陈放时间为2 h,最佳终含水率为9.8%。     

GFRP拉挤圆形截面管材节点连接试验研究

为探讨玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced plastics, GFRP)构件之间的连接,采用3种不同形式对GFRP拉挤圆形截面管材进行连接,并通过拉拔试验检验3种节点连接形式的力学性能。试验结果表明,应避免使用螺栓连接;对于薄壁GFRP拉挤圆形截面管材,使用双套管胶结连接能够充分发挥其抗拉性能;混合连接试件在破坏时呈现出一定延性,破坏形态更为理想。因此,节点连接的设计应尽可能采用双套管胶结连接和混合连接的形式。     

不锈钢工字形柱弱轴端板连接节点受力性能试验研究

为探究不锈钢工字形柱弱轴端板连接节点的静力性能和抗震性能,开展了4个不锈钢弱轴边柱节点的单调静力加载和低周反复加载试验研究,其中奥氏体型和双相型不锈钢节点各2个．分别得到了节点试件在单调静力和低周反复荷载作用下的失效破坏形态、荷载-位移曲线以及螺栓力发展变化．结果表明：不锈钢弱轴边柱节点试件的静力试验曲线与骨架曲线较为接近,但随着循环次数和位移幅度的增加,出现损伤累积,骨架曲线的强度和延性出现下降．双相型不锈钢节点的初始刚度约为奥氏体型不锈钢节点的1.1倍,承载力约为后者的1.6～2.0倍,且累积耗能约为奥氏体型节点的2倍．静力荷载作用下,奥氏体型和双相型不锈钢节点试件的柱腹板受拉区域出现显著的塑性变形,且双相型不锈钢节点试件的螺栓头角部穿出柱腹板螺栓孔．低周反复荷载作用下,奥氏体型和双相型不锈钢节点试件的柱腹板横向加劲肋外侧焊趾处出现断裂破坏,滞回曲线存在明显捏拢现象以及不同程度的强度退化和刚度退化．此外,测得的节点转角满足现有规范限值,表明试验节点具有良好的变形性能．基于试验结果对现有普通钢梁柱弱轴节点计算公式的适用性进行了评估,结果表明现有普通钢弱轴节点计算公式低估了试验节点的初...