竹集成材钉节点抗剪性能试验研究

为研究铁钉直径和夹角对节点的破坏模式及承载力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等性能的影响,对50个竹集成材（laminated bamboo lumber,LBL）钉节点进行单调和低周反复荷载试验. 结果表明：不同加载模式下的节点破坏模式存在明显区别. 单调荷载作用下,节点的破坏模式主要表现为铁钉“双铰”模式和钉杆下部的纤维压碎破坏. 而在低周反复荷载作用下,大部分的铁钉发生了由于反复弯曲变形所致的疲劳断裂破坏,这种破坏现象却极少发生在振动台试验和实际的地震中. 铁钉直径是影响钉节点受力性能的主要因素,节点的承载能力和刚度随铁钉直径的增加而显著提高,而夹角对节点的力学性能影响较小. LBL钉节点单调加载试件的承载力和刚度均比低周反复荷载加载试件高. 加载初期试件的荷载-位移滞回曲线形状不饱满,具有明显的“捏缩”现象. 试件的累积耗能随铁钉直径增大而增加,并随加载角度增大而减小. 研究成果可为LBL钉节点的设计提供理论依据,并加速其在土木工程领域的应用.     

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.     

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。     

木材销槽承压强度研究现状分析

木结构销式连接是应用最广泛的木结构节点连接形式,而木材销槽承压强度是确定木结构销式连接承载力的决定因素之一,这是木结构设计中不可或缺的一部分.分析了国内外学者关于木材销槽承压强度的试验、理论公式及数值模拟的研究现状,并提出了建议和看法,这对我国木材销槽承压强度的进一步研究及改进木结构销式连接的性能具有重要意义.     

光圆螺杆加强胶合木梁柱螺栓节点抗侧性能

采用光圆螺杆对节点进行横纹加强,并通过进行胶合木螺栓连接梁柱节点在有、无光圆螺杆加强时的单调和低周往复加载试验,研究了节点的刚度、延性、承载力、破坏模式和抗震性能.结果表明:普通节点裂缝出现较早且发展迅速,主要破坏模式为劈裂破坏;采用光圆螺杆加强后,节点的主要破坏模式为销槽承压破坏和螺栓弯曲破坏,并且节点的承载力、延性和抗震性能得到了明显提高.     

集束式长短剪力钉抗剪性能参数影响研究

为了明确剪力钉直径和间距变化对集束式长短剪力钉抗剪性能的影响,通过10组共计34个推出试验,分析了集束式长短剪力钉试件与标准推出试件之间抗剪承载力、抗剪刚度和破坏形态的变化规律,获得了集束式长短剪力钉的荷载-滑移关系,提出了考虑剪力钉顶杆直径和间距变化的集束式长短剪力钉的抗剪承载力计算公式,明确了集束式剪力钉布置下群钉的折减系数.试验结果表明:抗剪承载力和抗剪刚度随着剪力钉直径和纵向间距的增大而增大;群钉的抗剪承载力折减系数为0.71.     

带贴板销轴耳板连接参数化分析及设计方法研究

由于销轴耳板连接力学性能良好,施工安装方便,是索节点常用的连接形式．工程中为了提高无贴板销轴耳板连接的极限承载力,常在耳板两侧焊接贴板．然而现阶段针对带贴板销轴耳板连接的研究相对较少,其极限承载力计算方法尚未明确．为探究带贴板销轴耳板连接的破坏形式和极限承载力影响因素,设计了20个销轴耳板连接试件,包括4个无贴板销轴耳板连接试件和16个带贴板的销轴耳板连接试件,并进行破坏性试验．采用有限元软件ABAQUS对其力学性能和破坏形式进行数值模拟,模拟得到的破坏形式、极限承载力与试验结果基本一致,验证了有限元方法的正确性．基于有限元模型对带贴板销轴耳板连接进行参数化分析,研究销孔直径、耳板端距、耳板边距等参数对销轴耳板连接极限承载力的影响．通过理论推导和线性拟合的方法得到了带贴板销轴耳板连接孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的极限承载力计算公式．由于贴板通过焊缝与耳板连接,在焊缝的作用下与耳板协同承受荷载,因此必须保证焊缝的强度,通过理论推导得出了环形角焊缝极限承载力的计算公式,并与有限元模拟计算结果对比,结果较为接近．本文为实际工程中验算带贴板的销轴耳板连接的极限承载力提供了理...     

内嵌多块钢板销式木连接力学性能研究

采用单调加载方法对11个内嵌钢板单销木连接试件进行顺纹受压试验,研究内嵌钢板销式连接的力学性能和破坏模式以及钢板数目、钢板间木材厚度与钢板外边缘木材厚度之比和钢销直径对承载力的影响.试验结果表明,在钢销直径相同的条件下,连接节点的承载力随钢板数目和钢板间木材厚度与钢板外边缘木材厚度比值的增加而增大.基于欧洲屈服理论并根据叠加原理推导了内嵌多块钢板单销连接节点顺纹受压承载力计算公式,理论计算结果与试验数据符合较好.     

重组竹横纹销槽承压强度试验研究

设计4组仅销槽直径不同的试件来分析螺杆直径对重组竹横纹销槽承压强度的影响,根据试验结果评价美国木结构设计规范和欧洲木结构设计规范推荐的理论计算公式对重组竹的适应性。采用1mm/min的速度加载至试件破坏,根据试验结果,得到了所有试件的荷载-位移曲线和极限强度值,并且得到基于美国规范5%d偏移法的屈服强度试验值,结果表明采用5%d偏移法得到的重组横纹竹销槽承压屈服强度值比较均匀,变异系数13.36%之内,并且其平均值随螺杆直径增大而减小,大于理论公式的计算结果,因此采用规范推荐的理论计算公式具有较高的可靠性。     

重组竹横纹销槽承压强度的试验研究

设计4组竹销槽直径不同的试件来分析螺杆直径对重组竹横纹销槽承压强度的影响。根据试验结果评价美国木结构设计规范和欧洲木结构设计规范推荐的理论计算公式对重组竹的适应性。采用1 mm/min的速度加载至试件破坏。根据试验结果,得到了所有试件的荷载-位移曲线和极限强度值;并且得到基于美国规范5%d偏移法的屈服强度试验值。结果表明采用5%d偏移法得到的重组横纹竹销槽承压屈服强度值比较均匀,变异系数13.36%之内;并且其平均值随螺杆直径增大而减小,大于理论公式的计算结果;因此采用规范推荐的理论计算公式具有较高的可靠性。     

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...     

胶合木双肢柱框架结构螺栓连接节点力学性能试验研究

为了研究胶合木双肢柱螺栓连接节点的力学性能,设计一种胶合木双肢柱框架节点,对12个节点试件进行单调加载(8个试件)和低周反复加载(4个试件)试验,探讨螺栓直径、螺栓数量及梁端外包钢板加强等因素对框架节点的破坏形式、承载力和耗能能力的影响.研究结果表明:随着螺栓直径增大,节点由延性破坏转变为脆性破坏,承载力提高,刚度增大...     

钢-UHPC组合板群钉效应有限元分析

建立考虑栓钉焊缝影响的钢-UHPC组合板推出试件的精细化有限元模型,在验证模型有效性和合理性的基础上,深入分析栓钉与UHPC相互作用机理与试件的受力全过程行为,探究栓钉间距对其抗剪性能的影响.有限元分析结果表明：与无焊缝模型相比,有焊缝模型中的栓钉抗剪承载力与试验值更接近,因此有限元模型中应考虑焊缝的影响;直径和间距对栓钉承载力同样影响显著,且随着栓钉直径增大和间距减小,UHPC板会出现开裂甚至可能破坏.以水平抗剪时栓钉先于UHPC破坏为原则,建议直径d为13 mm的栓钉,其间距不宜小于2.5d;直径d为16和19 mm的栓钉,其间距不宜小于3.5d.对于栓钉承载力考虑群钉效应的折减系数η_G,建议当间距不小于8.0d时,可取为1.0(不考虑群钉效应);当间距大于建议的最小值且小于8.0d时,取0.94.     

玻璃幕墙中铝合金立柱螺钉连接节点抗拉性能试验

为研究玻璃幕墙中铝合金立柱螺钉连接节点的受力性能,通过一套自主设计的加载装置进行了20个连接件的单钉抗拉连接静力试验,分析了立柱和螺钉的3种典型破坏模式以及螺钉种类、螺杆直径、螺钉螺距和腐蚀条件等因素对连接件承载性能的影响,根据试验结果拟合出了铝合金立柱螺钉连接的极限抗拉承载力的计算公式。研究结果表明:铝合金立柱螺钉立柱连接节点的典型荷载-位移曲线上升段可分为弹性、强化、滑移3个阶段,可将强化阶段的强化极限点作为工程设计破坏阶段之用;在相近直径系列试件中,盘头螺钉的延性系数和极限刚度普遍大于自攻螺钉;螺钉类型、螺杆直径和腐蚀条件对节点的极限承载力和刚度影响最为显著,试件极限承载力随螺杆直径的增长而呈增大趋势,自攻螺钉试件的极限承载力大于盘头螺钉,而当自攻螺钉公称直径超过立柱型材局部厚度后,相对于盘头螺钉表现出承载力大幅下降的试验现象;通过回归分析得到的极限抗拉承载力计算公式与试验值比较,两者吻合良好。     

C50赤铁矿混凝土中栓钉的抗剪性能试验及有限元研究

针对核电厂钢板赤铁矿混凝土结构中栓钉抗剪性能的研究,进行了9个栓钉推出试验,同时采用Abaqus对其进行有限元分析,探讨了试件在C50普通混凝土和C50赤铁矿混凝土中破坏模式的区别、栓钉极限抗剪承载力、荷载-滑移曲线.分析了栓钉直径、栓钉长径比、栓钉屈服强度和赤铁矿混凝土强度对栓钉抗剪承载力的影响.研究结果表明：试验中以栓钉根部被剪断为主要破坏模式;栓钉在赤铁矿混凝土内的抗剪滑移量均小于6mm,具有脆性破坏特征.随着栓钉直径、栓钉屈服强度和赤铁矿混凝土强度的增加,其抗剪承载力均有所提高;栓钉长径比大于8时,其对抗剪承载力影响不大.进一步提出了栓钉在C50赤铁矿混凝土内抗剪承载力和荷载-滑移曲线,所提曲线与试验值和有限元值均吻合良好.     

胶合木外夹钢板群螺栓连接力学性能的试验研究

采用8组40个连接试件,考察胶合木外夹钢板群螺检连接构件在顺纹受拉时的力学性能,探讨其破坏模式和受力机制.研究表明:胶合木外夹钢板群螺栓连接的破坏模式、承载力、刚度和延性与螺栓列数、每列的螺栓数、螺栓的布置方式有关;承载力不具有由螺栓数线性叠加的性质;螺栓总数不变、多列布置螺栓延性较佳.     

钢-UHPC组合梁单钉连接件抗拔性能分析

为研究钢-UHPC组合梁单钉连接件的抗拔性能,通过6组UHPC中单钉连接件的拉拔试验和ANSYS软件数值计算,分析了栓钉直径、高度对抗拔承载力和破坏模式的影响.提出了钢-UHPC单钉连接件抗拔承载力计算公式,得到了不同UHPC和栓钉强度下栓钉钉杆拉断和UHPC开裂2种典型破坏模式的高径比界限.结果表明,若高径比大于界限值,抗拔试件破坏时栓钉钉杆被拉断,UHPC板完好,属于延性破坏;若高径比小于界限值,试件为UHPC开裂破坏,栓钉脱出,UHPC冲切破坏面与竖直面的夹角约为43°,属于脆性破坏.钢-UHPC单钉连接件抗拔承载力公式的计算值略低于模拟值,相对误差小于10%.     

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.     

高温下栓钉剪力连接件受力性能的试验

为研究高温下栓钉的抗剪性能,对24个栓钉推出试件进行了高温下推出试验.试验考虑了平板、压型钢板肋与钢梁垂直和压型钢板肋与钢梁平行三种混凝土板型式,考察了栓钉在不同温度下不同混凝土板型式中的受力特点和破坏模式.试验结果表明:平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件均为焊缝上侧栓钉剪断破坏,而压型钢板肋与钢梁垂直的试件在温度较低时为混凝土拔出破坏,温度较高时转为栓钉剪断破坏.另外,三种混凝土板型式中栓钉的抗剪承载力和刚度均随温度的升高而降低,且平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件中栓钉的承载力比压型钢板肋与钢梁垂直的试件中栓钉要高.通过对试验数据的拟合,提出了高温下栓钉抗剪承载力的计算公式.     

自攻螺钉增强胶合木横纹承压性能试验

为研究自攻螺钉增强胶合木的局部表面横纹承压承载力,通过对22组共计110个胶合木试件的局部表面横纹承压承载力试验,系统研究承压位置、自攻螺钉长度、数量和布置形式等的影响,深入研究增强构件的破坏模式、承载力、变形性能和延性等。结果表明:自攻螺钉可以显著增强胶合木横纹承压性能,螺钉长度、数量和布置均为增强试件破坏模式和承载力的主要影响因素。当增强螺钉沿胶合木横纹承压方向通长设置时,由于其与横纹木材共同作用,因此增强效果更加明显,最终是自攻螺钉和横纹胶合木都会受压屈服。增强试件的横纹承压极限承载力和等效弹性模量最大可分别提高62.5%和46.8%,试件的位移延性系数可达1.66～2.95。