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...     

钢绞线热铸锚节点高温下抗拉性能试验研究

针对锌铜合金熔点较低（约460℃±10℃）、高温下热铸锚节点容易失效的问题,对预应力钢绞线热铸锚节点进行了高温抗拉性能试验,获得了高温下试件的破坏模式和抗拉承载力,提出了钢绞线热铸锚节点在高温下极限抗拉承载力计算公式,以及在各荷载比下的临界温度,可用于钢绞线热铸锚节点的抗火承载力验算与防火保护层厚度设计. 试验研究表明,温度低于200?℃时,破坏模式为钢绞线断裂;温度高于200?℃时,破坏模式通常为钢绞线滑脱. 温度为150~440?℃时,钢绞线热铸锚节点的极限抗拉承载力随温度升高而降低,287?℃、340?℃、392?℃和425?℃时的极限承载力分别为常温时的77.3%、39%、35.2%和10.5%.     

单边高强螺栓T型件连接节点试验研究及数值模拟

通过对单边高强螺栓(STUCK-BOM)T型件连接节点和常规高强螺栓T型件连接节点进行单向静力加载试验和数值模拟研究,研究了单边高强螺栓的破坏模式及抗拉极限承载力,对比了单边高强螺栓与常规高强螺栓力学性能的差异,分析了T型件翼缘板尺寸效应对单边高强螺栓受力性能及T型件节点力学性能的影响.研究表明,单边高强螺栓破坏模式与常规高强螺栓不同,单边高强螺栓因其外套管分肢挤压弯折变形导致螺栓被拔出而破坏失效;单边高强螺栓的抗拉极限承载力与常规高强螺栓基本相同;相较于常规高强螺栓T型件节点,单边高强螺栓T型件节点的抗拉承载力和初始刚度与其基本相同,而塑性变形能力较弱;单边高强螺栓的边距和栓距对单边高强螺栓的抗拉极限承载力影响较小,栓距对T型件节点的抗拉承载力影响较小,而边距对T型件节点的抗拉承载力有一定影响.     

高强度螺栓不同拧入深度对螺栓球节点受拉承载力的影响

本文运用ABAQUS有限元软件对不同螺栓拧入深度的螺栓球节点进行了受拉承载全过程分析,与受拉螺栓球节点试验结果的对比验证了计算模型的准确性。有限元分析结果表明:不同的螺栓拧入深度,螺栓球节点发生不同的破坏模式。当螺栓拧入深度小于0.94d(d为螺栓直径)时,两者相互咬合接触的螺纹发生破坏,且螺栓球节点的受拉承载力与螺栓拧入深度成正比。当螺栓拧入深度不小于0.94d时,高强螺栓受拉断裂破坏。通过对有限元分析结果的拟合,得到螺栓球节点受拉承载力与螺栓拧入深度的关系式。     

加载制度对螺栓球节点组合试件低周疲劳性能的影响

为了研究加载制度不同对螺栓球节点组合试件低周疲劳性能的影响,采用4种加载制度对8个相同试件进行轴向往复加载低周疲劳试验,研究了螺栓球节点在不同加载制度下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、累积耗能以及承载力退化规律。结果表明：在不同加载制度下,螺栓球节点组合试件的破坏形态基本相同,破坏发生在中间螺栓球节点处,经历了弯曲失稳、高强螺栓产生裂纹、裂纹扩展直到最终发生断裂等过程,破坏螺栓有颈缩现象,所有螺栓的螺纹丝扣均有较严重变形与磨损,超低周疲劳寿命很短;加载制度对试件超低周疲劳性能影响显著;试件的滞回曲线为捏拢类型、不饱满、不对称、耗能能力较小;不同加载制度的试件骨架曲线,无论受拉还是受压均基本重合,因损伤积累过程不同断裂点会有所不同;螺栓球节点的抗弯刚度很弱,在所连接的杆件弯曲时会诱发螺栓的折断,引起结构的连续破坏。     

Q235B钢螺栓球柱节点的受拉承载力

基于3个单向受拉螺栓球柱节点的试验,采用ABAQUS软件建立单向受拉螺栓球柱节点的数值模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了数值模型的有效性。随后建立了87个数值模型对螺栓球柱节点的单向受拉承载力影响参数进行了分析,定义了节点单向受拉极限承载力的取值准则。数值计算结果表明,圆柱筒径越小、壁厚越厚、筒壁高度越高,节点的单向受拉承载力越高;增大螺栓间距和尺寸对节点的刚度和强度有一定提高;增设加劲肋可提高螺栓球柱节点的刚度和承载力;当螺栓拧入深度不足时,节点易发生螺栓拔出破坏,实际工程中建议螺栓拧入弧形端板的深度大于螺栓直径。基于理论分析,拟合得到了螺栓球柱节点单向受拉承载力的实用计算式。拟合算式计算结果与有限元分析结果及试验结果的相对误差均在10%以内。     

灌浆套筒连接钢筋高温后抗拉性能试验

目的研究灌浆套筒连接钢筋高温后的抗拉性能,为采用灌浆套筒连接钢筋的装配式钢筋混凝土结构火灾后性能评估提供依据.方法选定直径为25 mm的钢筋,用灌浆套筒连接,制作5个试件,分为三组.第一组1个试件,不升温,用于抗拉性能对比.第二组和第三组各有2个试件,在火灾试验炉中按ISO 834曲线升温15 min和25 min,用热电偶采集受火试件内灌浆料的温度时间曲线,受火试件的温度降到室温后,在试验机上进行拉伸试验,测出5个试件的极限承载力.结果根据试验结果,初步确定影响试件破坏形式的灌浆料临界温度在700℃附近,拟合出了在ISO 834升温曲线下灌浆料经历的最高温度与套筒连接试件极限承载力之间关系的经验公式.结论火灾产生的高温会降低灌浆料的力学性能,对高温后套筒连接钢筋试件的极限承载力有明显影响;拟合的经验公式对装配式钢筋混凝土结构火灾后性能定量评估具有重要的参考价值.     

灌浆插筋式模块钢结构连接节点力学性能试验研究

针对模块钢结构建筑间的连接问题,提出了一种新型的由钢筋与CGM灌浆料组成的灌浆插筋式模块钢结构连接节点形式,并采用试验和理论分析的方法,对节点柱的轴压性能、轴拉性能和抗弯性能进行了深入研究,提出了相应的承载力计算方法．研究结果表明：(1)在轴向压力作用下,此节点上下两侧空钢管发生屈曲破坏,轴压承载力约为钢管截面屈服承载力的97%,表明此节点具有较好的抗压承载能力;不同钢筋直径试件的荷载-位移曲线基本一致,表明节点的抗压承载力与钢筋直径无关;(2)在轴向拉力作用下,试件在节点的连接缝隙处发生分离,灌浆料表面呈现了斜向裂缝;在钢筋直径为14～18 mm的范围内,构件的极限抗拉承载力为钢管极限承载力的28%～32%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小;(3)在弯矩作用下,试件一侧受拉、另一侧受压,在节点的连接缝隙处钢管发生分离,受拉区灌浆料形成斜向裂缝;在钢筋直径为14～18 mm的范围内,构件的抗弯承载力为钢管承载力的37%～47%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小,试件的屈服位移和极限位移均增大．     

方钢管混凝土柱—不等高钢梁加腋框架节点受力性能试验研究

为了研究方钢管混凝土柱—不等高钢梁加腋框架节点受力性能,按1:3缩尺比例设计并制作了六个节点试件,进行了低周期往复荷载破坏试验。节点试件的加腋坡度及梁高差比是试验研究的主要参数。通过试验研究各参数对节点试件的破坏特点、抗剪承载力、滞回特性、延性及耗能能力、承载力退化与刚度退化等力学性能的影响,得出以下结论:试件破坏是由于节点抗剪承载力不足导致的,但由于加强环板的约束及梁端加腋的存在,破坏出现在下环板与柱端交接处;各试件滞回曲线整体相对饱满;随着节点试件加腋坡度的变缓,其极限承载力提高,延性系数增加,耗能能力增强,刚度退化速率略有加快;当梁高差比由0. 39增加至0. 46时,节点试件反向加载极限承载力提高(以拉为反向加载),当梁高差比由0. 46增加至0. 53时,节点试件反向加载极限承载力降低,且随着梁高差比的增加,节点试件正向加载极限承载力逐渐降低(以推为正向加载),延性系数降低,耗能能力减弱,刚度退化速率变化不大;梁端加腋能有效改善节点核心区受力性能。     

螺栓球节点中高强度螺栓的超低周疲劳破坏特征

为研究大震下网格结构螺栓球节点的破坏特征及机理,设计了杆件与螺栓球节点组合试件,采用FCS电液伺服结构试验系统对试件进行低周往复加载试验,加载制度为不对成等幅加载,获得了不同幅值加载下试件中高强度螺栓的变形特征。通过对高强螺栓断口的宏、微观分析探讨螺栓球节点中高强度螺栓低周疲劳破坏特征及机理,获得以下结论：随着加载制度中位移幅值增大,螺栓球节点组合试件中高强度螺栓的疲劳寿命减小,断口的疲劳源增加,扩展区面积减小,瞬断区表面不平整性程度提高;在较低位移幅值的加载制度下,螺栓的起裂机理偏向脆性断裂,随着加载制度位移幅值增大高强度螺栓的起裂机理由脆性断裂向准解理断裂转变,螺栓断口的瞬断区呈现偏向韧性断裂的特征。     

盲眼螺栓连接方钢管混凝土T型节点的抗拉性能

为了研究混凝土粘结效应对盲眼螺栓T型节点抗拉性能的影响,进行了4个螺栓连接角钢-钢柱T型节点的单调静力拉伸试验,其中,2个试件为钢管混凝土节点,另2个为空心钢管节点,并与传统高强度螺栓节点进行了对比研究。将各试件的破坏模态及荷载位移曲线进行了对比分析,并提出了考虑混凝土粘结效应的盲眼螺栓受力模型。最后将各试件的极限承载力与EC3规范公式计算结果进行了比较。研究结果表明,混凝土硬化后产生的粘结效应,紧紧地裹住盲眼螺栓的套管,改变了盲眼螺栓的受力机理,节点的屈服荷载和初始刚度均得到提高,性能得到改善;节点的承载能力取决于角钢的性能,混凝土粘结效应对其影响不大;考虑混凝土粘结效应后,盲眼螺栓节点的抗拉承载力与传统高强度螺栓并无明显差别,能够替代传统高强度螺栓连接钢管混凝土节点;在填充混凝土之后,节点的延性系数增大。     

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。     

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。     

高温下重组竹顺纹销槽承压强度试验研究

为研究温度对重组竹销槽承压强度的影响,对14组42个重组竹顺纹销槽承压试件采用稳态试验方法进行单调加载直至破坏.试验结果表明:20℃时试件的极限销槽承压强度平均值为75.2 MPa,在20~110℃时,随着温度增加承压强度逐渐减小,但在110~170℃温度区间,由于水分蒸发销槽承压强度出现局部提高现象,当温度升至170~270℃,由于竹材内部纤维高温分解承压强度逐渐减小,温度在270℃时,销槽承压强度为9.6 MPa.基于5%直径偏移法得出屈服荷载随温度的变化规律,根据温度区间不同,提出了4种典型销槽承压破坏形态.通过对比各国规范和文献,提出了高温下重组竹销槽承压强度的建议计算公式,为火灾下螺栓节点承载力计算提供了理论基础.     

新型螺栓球柱节点静力承载性能试验研究

在传统网架螺栓球节点的基础上,研发了一种可用于无檩网架的新型节点——螺栓球柱节点.进行了13个螺栓球柱节点的承载力试验.试验结果表明,螺栓球柱节点主要有圆柱筒壁压扁破坏、圆柱筒壁冲切破坏、螺栓拔出破坏、焊缝拉裂破坏等4种破坏模式;在压力和拉力荷载作用下,圆柱筒壁主要承受环向应力;设置加劲肋可以较大幅度地提高节点承载力和增强节点刚度.     

重组竹-钢填板螺栓节点承载力试验研究

通过不同侧材厚度、不同螺栓端距的重组竹-钢填板螺栓节点受拉试验,研究单向顺纹受拉时节点的受力性能、破坏模式及破坏机制,分析螺栓端距、侧材厚度等参数变化对节点力学性能的影响。结果表明:随着侧材厚度的增大,节点破坏模式由单纯的销槽承压破坏演变为同时发生螺栓受弯屈服和销槽承压破坏,节点承载力、延性系数均随之增大;节点承载力亦随螺栓端距加大而增大,但螺栓端距达到7d(d为螺栓直径)时,增加端距对节点承载力影响可忽略。将试验结果与《木结构设计规范》、《木结构设计手册》和美国木结构规范ANSI/AFPA NDS—2012承载力计算结果对比得知:《木结构设计手册》推荐的计算公式可以用于重组竹-钢填板螺栓连接承载力计算;其余两规范推荐的计算公式偏于保守,计算误差可达200%以上。     

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.     

T形件螺栓连接卷边PEC柱-钢梁组合框架结构抗震试验研究

为研究T形件螺栓连接卷边钢板组合截面PEC柱-钢梁组合框架结构的抗震机理,设计制作了一榀底部两层单跨组合框架1/2缩尺试件并进行水平低周往复荷载试验.基于试验现象和测试数据,从试件结构的滞回特性、水平抗侧刚度退化、节点性能、耗能能力与抗震延性、塑性机构发展进程与延性破坏模式等性能进行分析.研究结果显示:T形件螺栓连接增大了梁柱节点刚度,改善了结构的整体性,试件的初始抗侧刚度较大、极限承载力较高;T形件螺栓连接使得梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,试验结束对应承载力未出现明显降低,且对应整体侧移角、位移延性系数和等效黏滞阻尼系数表明试件具有良好的抗倒塌能力、抗震延性与耗能能力;T形件螺栓连接PEC柱-钢梁组合框架试件塑性破坏机构发展进程为T形件端部梁截面和PEC柱脚相继形成塑性铰,实现了框架结构的理想延性耗能模式.     

往复荷载下钢管与螺栓球组配试件超低周疲劳断裂试验研究

为探索螺栓球网格结构强震下的破坏特征,对五个螺栓球节点管球组配试件进行了轴向往复荷载作用下的超低周疲劳断裂试验研究。通过电镜扫描观察试件超低周疲劳破坏的裂纹萌生、扩展、断裂、断口形态,并分析了裂纹萌生原因、断裂机理。结果表明:当承受拉-压循环荷载时,试件均经历失稳弯曲、在杆件中点附近局部凹陷、在凹陷处表面萌生裂纹、进一步开裂、最后发生低周疲劳断裂的过程;其断口形状为椭圆,有明显塑性变形,为韧性断裂,疲劳寿命均很短。当试件承受较大压幅值的循环荷载时,试件首先失稳弯曲,然后在杆件中点附近局部凹陷,继而在凹陷处表面萌生裂纹,但同时因节点中高强螺栓承受弯剪作用,在螺栓牙底应力集中位置,也多处同时萌生裂纹并迅速发展,最后导致高强螺栓先于杆件局部凹陷处发生疲劳断裂;其断口表面光滑平整,没有明显塑性变形,疲劳寿命只有18次。     

化学锚栓的高温力学性能试验

通过对有机化学锚栓和无机化学锚栓进行不同火场温度、冷却方式及静置时间条件下的实验室对比试验,研究了有机化学锚栓与无机化学锚栓的高温力学性能特性。研究结果表明:火灾高温作用后,化学锚栓的抗拔承载力整体呈降低趋势;随着温度逐渐升高,有机化学锚栓的抗拔承载力大幅度降低,无机化学锚栓的抗拔承载力先降低,后小幅回升,再大幅度降低;有机化学锚栓和无机化学锚栓的工作极限温度分别为170℃和450℃,耐火极限温度分别为300℃和700℃。