栓釘連接件極限承載力及剪切剛度的試驗

探討了型鋼表面的栓釘與外包高強高性能混凝土之間的受力特性,基于既有的試驗結果和理論計算,分析了栓釘?shù)暮奢d—滑移曲線規(guī)律,研究了栓釘在三維有限元模擬中的影響因素,給出了三維受力狀態(tài)下栓釘?shù)膭偠确匠?建立了數(shù)值分析中每個方向的荷載—變形曲線。

分析了影響冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪承載力的主要因素是自攻螺釘連接件抗剪承載力,介紹了日本等其他國家規(guī)范中的計算方法,以及影響連接件承載力的因素,為我國進行相關研究提供參考依據(jù)。

在分析國內外鋼-混凝土組合梁各種剪切連接件工作機理及栓釘連接件受力性能的基礎上,著重闡述了組合梁中栓釘連接件的承載力計算方法,并用最小二乘法擬合出適用于鋼-輕骨料混凝土組合梁栓釘承載力計算公式.

在著重闡述了國內外鋼—混凝土組合梁栓釘連接件承載力計算方法的基礎上,利用最小二乘法擬合出適用于鋼—輕骨料混凝土組合梁栓釘承載力計算公式。并運用有限元軟件ansys對栓釘連接件進行仿真分析,為實際工程計算提供承載力計算依據(jù)。

為明確剪力釘單釘連接件抗剪承載力的合理計算方式,根據(jù)已有單釘推出試驗對有限元方法進行驗證后,運用該方法對幾種常用的剪力釘單釘連接件抗剪承載力公式進行了對比分析,并得出合理計算公式。

橋塔鋼-混結合段剪力連接件承載力試驗研究——為確保斜拉橋橋塔鋼一混結合段連接的安全可靠，應選擇合適的剪力連接件。結合連島工程跨海斜拉橋索塔錨固區(qū)的設計，比較不同極限承載力公式的差異。對栓釘連接件進行模型試驗研究，試驗得到栓釘?shù)暮奢d～滑移量曲線...

以鋼-混凝土組合梁中普遍采用的栓釘剪力連接件為研究對象,針對普通單釘頭栓釘連接件存在根部相對薄弱、抗剪能力較差、連接容易過早失效的缺點,提出了一種新型雙釘頭型栓釘剪力連接件形式,并進行了推出試驗有限元模擬分析,在此基礎上討論了影響新型栓釘連接件抗剪承載力的主要因素,最后結合有關規(guī)范公式提出了設計建議。研究表明:新型雙釘頭型栓釘提高了連接件的抗剪極限承載力(與傳統(tǒng)栓釘相比,承載力可提高約10%),減小了鋼梁與混凝土板的相對滑移,提高了二者的共同工作能力。下釘頭直徑是影響新型栓釘連接件抗剪性能的主要因素,工程應用時可取栓釘下釘頭直徑為其桿身直徑的1.2~1.3倍,此時連接件極限承載力較高,抗剪工作性能亦較好。當按照我國現(xiàn)行鋼結構規(guī)范設計采用新型栓釘連接件的鋼-混凝土組合梁時,可對單個栓釘連接件的抗剪承載力計算值乘以1.3增大系數(shù)。與采用傳統(tǒng)栓釘?shù)慕M合梁相比,采用新型栓釘?shù)匿?混凝土組合梁初期剛度與前者基本相同,但后期會有約12%~20%的明顯提高。由于新型栓釘?shù)幕戚^小,使混凝土板和鋼梁共同工作效果提高。

基于10個栓釘連接件在單調荷載下的推出試驗,對高性能混凝土中栓釘?shù)钠茐男螒B(tài)、抗剪承載力、荷載-滑移關系、變形能力等進行了研究,重點分析了混凝土類型、栓釘直徑等參數(shù)對栓釘抗剪性能的影響。結果表明:栓釘在高性能混凝土中的抗剪承載力與在普通混凝土中相近;栓釘具有較好的抗剪延性與變形能力;栓釘在高性能混凝土和普通混凝土中均出現(xiàn)了明顯的剛度退化特性,且二者的退化程度相當;栓釘焊接不宜采用普通圍焊工藝。最后,在試驗的基礎上,初步提出了高性能混凝土中栓釘抗剪承載力的設計建議。

以71m+110m+71m三跨連續(xù)鋼-混凝土組合箱形梁橋為工程背景,采用足尺模型推出試驗方法研究了高強砂漿填充群釘連接件的抗剪承載力和荷載滑移曲線。共制作了7個c65砂漿填充剪力連接件試件,其中4個為單排標準推出試件,另外3個為20根22×200的群釘試件。比較了單排釘和群釘連接件的抗剪承載力和荷載滑移曲線,推薦了相應的經(jīng)驗公式,并且討論了公式的適用性。

建立一個有效的數(shù)值分析模型,模擬槽鋼剪力連接件的性能。重點研究單調加載下槽鋼剪力連接件的抗剪能力。通過試驗數(shù)據(jù)證實模型是有效的,引用加拿大設計規(guī)范can/csa-s16-2001和gb50017-2003《鋼結構設計規(guī)范》中給出的公式進行對比。利用該非線性模型進行的研究表明:混凝土強度、槽鋼腹板和翼緣厚度、槽鋼高度以及槽鋼的長度對槽鋼剪力連接件的承載力有較大影響,混凝土塊高度的影響較小。

設計6片鋼—混凝土結合梁,從理論分析、試驗和數(shù)值模擬3個方面,研究栓釘連接件抗剪剛度對鋼—混凝土結合梁自振特性的影響。結果表明:在常見的栓釘布置情況下,鋼梁與混凝土板的界面存在滑移,二者變形不同步,振型存在明顯相位差;隨著栓釘連接件抗剪剛度的降低,結合梁整體剛度明顯下降,與不考慮界面滑移的結合梁相比,完全連接和部分連接(連接度為60%)結合梁的剛度分別降低39%和48%,相應的1階豎向自振頻率分別降低22%和29%;栓釘連接件的抗剪剛度越小,結合梁的剛度折減越大,但各階自振頻率對應剛度的折減程度不同;少量的栓釘損傷對梁的豎向自振頻率影響不明顯。由于結構的基頻對其沖擊系數(shù)影響很大,因此在結合梁的動力性能分析及沖擊系數(shù)計算中,應考慮栓釘連接件剛度的影響。

鋼—混凝土組合梁抗剪連接件承載力計算研究——介紹了鋼一混凝土組合梁中常見剪力連接件的分類，講述和分析了目前國內外鋼一混凝土組合梁各種剪力連接件的結構特點，特別重點介紹了本模型試驗剪力連接件個數(shù)的計算，以期指導工程實踐。　　

對拉林鐵路扎繞特大橋進行樁基承載力試驗.運用自平衡法測試樁基極限承載力,測出樁基極限側摩阻力以及極限端阻力.根據(jù)試驗結果,結合地勘資料與設計資料,對樁長與樁徑進行優(yōu)化設計.通過現(xiàn)場試驗,獲得該卵石地區(qū)極限側摩阻力和極限端阻力,以供該地區(qū)其他工程借鑒使用.

研究了主管規(guī)格為219×6的、有負偏心作用的1/4加肋鋼管插板連接的極限承載力,同時借助有限元法分析了常用主管徑厚比下不同長徑比、不同負偏心距以及定長徑比時主管直徑、厚度以及節(jié)點板長度等參數(shù)對主管極限承載力的影響,在此基礎上提出了此類節(jié)點極限承載力計算的建議公式.結果表明:在常用的主管徑厚比下,負偏心對長徑比大于30的主管的承載力是不利的,對長徑比小于30的主管的承載力是有利的,這主要是由于長徑比大于30時主管整體失穩(wěn)先于局部屈曲,而長徑比小于30時主管局部屈曲起主要控制作用;主管直徑、厚度以及節(jié)點板長度對承載力影響明顯;所得出的建議公式具有一定的適用性.

在鋼—混凝土組合梁的簡化計算中,鋼與混凝土間栓釘?shù)募羟袆偠仁且粋€重要的參量,其剛度的確定方法已寫入設計規(guī)范,但鋼與高強混凝土組合梁剪切剛度的確定方法還是一個正在探索的問題。采用彈性理論的計算方法,首先假定栓釘剪切剛度系數(shù),然后把計算結果與試驗值進行比較,最后采用最小二乘法擬合曲線,確定出一個合適的剪切剛度計算方法,為設計和施工提供剛度計算依據(jù)。

橋梁基樁豎向極限承載力試驗研究——為確定基樁的豎向扳限承載力，設計了一種新穎的豎向靜載試驗系統(tǒng)，其加載體系具有結構輕巧、制做安裝方便、受力合理、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，較好地解決了靜載試驗加載的困難；介紹了采用逆斜率法與指數(shù)方程尋優(yōu)分析法由試驗p-s曲...

在頂?shù)捉卿撨B接的三參數(shù)冪函數(shù)模型中,求解初始剛度的傳統(tǒng)方法是將頂角鋼假定為懸臂梁模型,但這一假定與試驗及有限元分析結果有出入。根據(jù)頂?shù)捉卿撨B接破壞時的塑性鉸分布規(guī)律,提出了符合頂角鋼實際受力狀態(tài)和變形特征的剛架模型,并推導了頂?shù)捉卿撨B接初始剛度和極限承載力的解析表達式。

針對鋼混凝土組合梁抗剪連接件中的彎筋連接件開展研究,比較了目前各國規(guī)范中的彎筋連接件形式及其抗剪承載力計算公式。分析了近年才開始用于實際工程中的蛇形彎筋連接件的特點及構造,并在此基礎上提出蛇形彎筋連接件的抗剪承載力計算公式,以供工程設計參考。

根據(jù)頂?shù)滓砭壗卿摪雱傂赃B接的受力特性、變形特點和破壞形態(tài),對頂?shù)滓砭壗卿摪雱傂赃B接的初始剛度和極限承載力進行了研究。利用組件法和最小值法對頂?shù)滓砭壗卿摪雱傂赃B接的初始剛度和極限承載力進行了理論推導,得到了解析表達式和擬合公式,并與試驗數(shù)據(jù)進行了對比分析。研究結果表明:所提出的擬合表達式能夠較為準確地計算出頂?shù)滓砭壗卿摪雱傂赃B接的初始剛度和極限承載力,且與試驗數(shù)據(jù)吻合較好,為此類半剛性連接的實用計算方法創(chuàng)造了條件。

為了解焊接工字鋼梁的承載力極限狀態(tài),采用有限元法對焊接工字鋼梁腹板在剪力、彎矩、局部壓力單獨作用和聯(lián)合作用下的極限承載力進行了計算,并進行了19根試件的試驗研究.結果表明:高厚比較大的腹板具有很高的屈曲后強度,腹板的高厚比和橫向加勁肋的間距是影響腹板抗剪極限承載力的主要因素;在腹板高厚比滿足一定限值時,受彎腹板的屈曲對梁的抗彎極限承載力幾乎沒有影響;彎剪共同作用的腹板,當彎矩小于翼緣所能承受的彎矩時,彎矩對抗剪極限承載力的影響不大,破壞形式仍為腹板的剪切屈曲破壞.建議實際工程中利用腹板屈曲后強度時腹板高厚比限值為250,橫向加勁肋的間距為(0.8～1.5)h0.

為了研究高強鋼中厚板焊接箱形柱的極限承載力,以11mm厚國產q460高強鋼中厚板制作了7個焊接箱形柱進行軸心受壓試驗。試件共包含寬厚比8、12、18三種截面,長細比分別為35、50、70。根據(jù)試件的實測尺寸、鋼材的力學性能建立有限元模型,以初始缺陷的形式考慮了試件的初始撓度、初始偏心及焊接殘余應力,分析預測了試件的極限承載力。試驗結果表明,高強鋼焊接箱形柱穩(wěn)定系數(shù)采用gb50017—2003《鋼結構設計規(guī)范》中的c類截面柱子曲線偏保守,試驗結果平均曲線更接近b類截面曲線,但仍需進一步驗證。分析結果表明,考慮了初始缺陷的有限元模型可準確預測柱的極限承載力,可以作為試驗數(shù)據(jù)的補充。

通過某特高壓輸電線路塔架結構中典型的單角鋼螺栓連接節(jié)點的足尺試驗,對節(jié)點板的受壓性能、破壞形式及極限承載力進行了研究。利用有限元程序ansys建立合理的有限元模型模擬節(jié)點板的受力性能,并與試驗結果進行了對比分析。將試驗及有限元模擬結果與現(xiàn)行國內外鋼結構規(guī)范關于節(jié)點板受壓承載力計算公式的計算值進行了比較,驗證了現(xiàn)行規(guī)范公式對于該類單角鋼連接節(jié)點板受壓承載能力計算的適用性。