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高强螺栓-齿槽-灌浆套筒连接装配式L型梁-柱边节点抗震性能试验研究

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北京工业大学学报 2022年第8期48卷 830-841页

作者：丁颖楠许维炳王瑾闫晓宇陈彦江赵卓北京工业大学城市建设学部北京100124 中国建筑设计研究院有限公司北京100044 国家开放大学理工教学部北京100039

为解决建筑结构顶层L型梁-柱边节点(简称L型节点)易发生剪切破坏的问题,提出一种高强螺栓-齿槽-灌浆套筒装配式组合节点(H-C-S节点),分别设计制作将H-C-S节点设置于梁端塑性铰区外、塑性铰区内的装配式L型节点试件LS1、LS2,塑性铰区外... 详细信息

为解决建筑结构顶层L型梁-柱边节点(简称L型节点)易发生剪切破坏的问题,提出一种高强螺栓-齿槽-灌浆套筒装配式组合节点(H-C-S节点),分别设计制作将H-C-S节点设置于梁端塑性铰区外、塑性铰区内的装配式L型节点试件LS1、LS2,塑性铰区外设置齿槽-灌浆套筒装配式组合节点(C-S)的装配式L型节点试件CJ1.开展了各试件的低周往复加载试验,分别从破坏形式、荷载-位移关系、耗能能力等方面对比分析了各试件的抗震性能.结果表明:与C-S节点相比,相同设置位置的H-C-S节点可以延缓装配式L型节点的接缝张合与刚度退化进程,提升装配式L型节点的峰值荷载与耗能能力,改善梁端纵筋与混凝土间的黏结性能;将H-C-S节点设置于梁端塑性铰区内会导致梁端塑性铰区上移,造成装配式L型节点的接缝与核心区出现较为严重的损坏,并加剧装配式L型节点的接缝张合与刚度退化进程,降低装配式L型节点的峰值荷载与耗能能力.将H-C-S节点设置于梁端塑性铰区外能够更好地实现"强节点、弱构件"的设计原则,并在最大程度上保证装配式结构的整体性.H-C-S节点可用于同类装配式L型梁-柱节点中.

关键词：装配式高强螺栓顶层梁-柱边节点抗震性能塑性铰区试验研究

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高强螺栓连接装配式框架抗震性能试验研究

河南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 94-99页

作者：李笑磊孔德志赵茂刘辉原华河南大学土木建筑学院河南开封475004 河南省建筑设计研究院有限公司郑州450003

提出一种在梁端附近预埋钢件以高强螺栓连接的装配式框架形式,制作相应的缩尺模型及同尺寸的现浇式模型,对二者开展低周往复加载对比试验.结果表明:采用高强螺栓连接节点装配式框架比普通现浇式框架延性系数提高约6.57%,能量耗散系数及... 详细信息

提出一种在梁端附近预埋钢件以高强螺栓连接的装配式框架形式,制作相应的缩尺模型及同尺寸的现浇式模型,对二者开展低周往复加载对比试验.结果表明:采用高强螺栓连接节点装配式框架比普通现浇式框架延性系数提高约6.57%,能量耗散系数及等效粘滞阻尼系数分别提高约22.95%和20.00%,初始刚度提高约5.08%,但在开裂后装配式框架刚度退化较快,达到峰值荷载后,二者刚度退化曲线趋缓,最终二者残余刚度趋向相同.说明高强螺栓连接的装配式框架具有较好的整体性及抗震性能,可用于抗震区装配式结构的设计.

关键词：装配式高强螺栓拟静力试验抗震性能

高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

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建筑结构 2024年第10期54卷 8-13,117页

作者：刘敏敏王振宇刘昊张宁北京市住宅建筑设计研究院有限公司北京100005 北京工业大学城市建设学部北京100124 北京榆构有限公司北京100070

提出一种用于装配式剪力墙结构的螺栓连接的干式连接方法,即预制墙板上预埋钢件,上、下层墙体通过高强螺栓和预埋钢件进行连接。为研究高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对1个现浇试件和2个高强螺栓连接试件进行拟静力试验,对... 详细信息

提出一种用于装配式剪力墙结构的螺栓连接的干式连接方法,即预制墙板上预埋钢件,上、下层墙体通过高强螺栓和预埋钢件进行连接。为研究高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对1个现浇试件和2个高强螺栓连接试件进行拟静力试验,对试件的破坏特征、滞回性能、变形能力、承载能力、耗能能力及延性等进行分析。结果表明:高强螺栓连接装配式剪力墙有效实现了剪力墙构件的工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,抗震性能良好。现浇试件RCSW、钢筋焊接试件DCSW1、钢筋环绕型试件DCSW2的极限位移角分别达到了1/60、1/60和1/41;钢筋焊接试件DCSW1的裂缝开展形态、受力性能及破坏形态与现浇试件RCSW相似,耗能曲线基本一致,耗能能力接近;钢筋环绕型试件DCSW2的屈服荷载、峰值荷载和极限荷载均小于RCSW和DCSW1,墙体塑性变形偏小,耗能能力偏低。

关键词：干式连接高强螺栓预埋钢件钢筋焊接钢筋环绕连接抗震性能

钢-超薄UHPC组合构件新型界面连接的抗剪性能

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哈尔滨工业大学学报 2023年第9期55卷 92-100页

作者：古金本王俊颜严彪严鹏飞先进土木工程材料教育部重点实验室(同济大学) 上海201804 同济大学土木工程学院上海200092 同济大学材料科学与工程学院上海201804

为实现预制UHPC薄板与钢构件的装配式连接、后期可拆卸等目标,以及针对钢-超薄超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)组合桥面体系中UHPC层过薄而无法采用常规抗剪连接件的问题,提出一种由预埋带垫加长套筒、高强螺栓... 详细信息

为实现预制UHPC薄板与钢构件的装配式连接、后期可拆卸等目标,以及针对钢-超薄超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)组合桥面体系中UHPC层过薄而无法采用常规抗剪连接件的问题,提出一种由预埋带垫加长套筒、高强螺栓连接组成的新型抗剪连接方式。开展了6组新型螺栓连接件的推出试验,包括5组高强螺栓和1组负泊松比螺栓连接件,分析了新型连接件的破坏形态及荷载-滑移曲线特征,研究了螺栓直径、螺栓长径比、螺栓种类等参数对极限滑移、抗剪刚度等力学性能的影响,研究结果表明:新型螺栓连接件的破坏形态均为螺栓杆被剪断,预埋带垫加长套筒底部的UHPC无损坏压溃现象;新型高强螺栓连接件的抗剪承载力、界面相对滑移随高强螺栓的直径增大而增大;高强螺栓连接件的抗剪承载力约为螺栓抗拉强度的55.8%,故建议在钢-UHPC组合构件中采用较大直径的高强螺栓连接件,有效减少抗剪连接件的数量;而负泊松比螺栓的抗剪承载力和抗剪刚度明显较小,但极限滑移却明显增大,表现出良好的延性,建议将负泊松比螺栓应用于钢-UHPC组合构件的负弯矩区段,避免负弯矩区段出现开裂。

关键词：钢-超薄UHPC组合构件推出试验高强螺栓负泊松比螺栓装配式

高温下(后)10.9级高强螺栓蠕变性能研究

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建筑结构学报 2023年第6期44卷 222-234页

作者：陆尧亮姜健蔡文玉陈伟叶继红中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 海南大学土木建筑工程学院海南海口570228

高强螺栓作为钢结构连接中重要的受力部件,应力水平高,高温下易产生蠕变,会导致连接节点发生大变形而破坏,影响整体结构抗火性能。为此,对10.9级高强螺栓在高温下和高温后的蠕变行为进行试验研究,通过DIC测量方法获得不同温度和应力水... 详细信息

高强螺栓作为钢结构连接中重要的受力部件,应力水平高,高温下易产生蠕变,会导致连接节点发生大变形而破坏,影响整体结构抗火性能。为此,对10.9级高强螺栓在高温下和高温后的蠕变行为进行试验研究,通过DIC测量方法获得不同温度和应力水平下螺栓的蠕变曲线;对破坏的10.9级高强螺栓进行电镜扫描,研究其断口微观形貌和破坏机理;基于试验数据提出了高强螺栓的高温蠕变模型,并针对T形节点抗火性能进行参数分析。研究表明:高温下高强螺栓的蠕变显著,蠕变应变与温度和应力比正相关,但高温后蠕变现象不明显;高温后高强螺栓断口呈杯口状,具有脆性沿晶断裂特征,而高温下螺栓颈缩明显,呈塑性穿晶断裂特征;Field&Field蠕变模型适用于表征高强螺栓高温蠕变性能,温度、荷载和持时是影响高强螺栓高温蠕变的主要因素,螺栓蠕变对钢节点抗火性能影响较大,不考虑蠕变影响偏不安全。

关键词：高强螺栓高温作用蠕变性能微观机制蠕变模型

设置悬臂梁段拼接耗能的钢框架抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2022年第2期43卷 43-51页

作者：金龙李启才张永咸苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室江苏苏州215011

为了检验设置悬臂梁段拼接的钢框架抗震性能,对3榀1/2缩尺的一层半单跨钢框架进行了低周往复加载试验,研究拼接节点对整个钢框架抗震性能影响。拼接处翼缘和腹板拼接板均采用8.8级高强度摩擦型螺栓连接,研究了3种钢梁拼接设计方法对结... 详细信息

为了检验设置悬臂梁段拼接的钢框架抗震性能,对3榀1/2缩尺的一层半单跨钢框架进行了低周往复加载试验,研究拼接节点对整个钢框架抗震性能影响。拼接处翼缘和腹板拼接板均采用8.8级高强度摩擦型螺栓连接,研究了3种钢梁拼接设计方法对结构抗震性能的影响,得到了钢框架的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、刚度退化、层间侧移角、拼接梁段竖向变形、应变分布及拼接节点处的最大塑性转角。试验结果表明:带悬臂梁段拼接节点表现出较好的抗震性能,是一种可靠的节点形式;高强螺栓拼接耗能可以延缓梁柱连接处焊缝的脆性破坏;悬臂梁段的拼接按与梁净截面等强设计,将钢梁拼接设计为半刚性,不仅能够基本保证钢框架的承载力,而且可以利用拼接处的转动变形耗散更多的地震能量;在弹塑性阶段,钢梁按拼接处实际受力设计的钢框架抗侧刚度趋于等强拼接设计,耗能稳定。

关键词：钢框架钢梁拼接高强螺栓低周往复加载试验抗震性能

典型连接结构螺栓的附加弯矩形成机理与承载能力研究及结构优化设计

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力学学报 2022年第5期54卷 1303-1321页

作者：范刚张宏宇王捷冰薛铮刘晓华中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

针对典型连接结构中,高强螺栓在受拉工况下因产生附加弯矩而极大削弱其承载能力的问题,开展了螺栓附加弯矩产生的机理研究,并提出了一种有效降低螺栓附加弯矩的结构优化设计方法.首先,建立典型连接结构的等效力学模型,推导出螺栓附加弯... 详细信息

针对典型连接结构中,高强螺栓在受拉工况下因产生附加弯矩而极大削弱其承载能力的问题,开展了螺栓附加弯矩产生的机理研究,并提出了一种有效降低螺栓附加弯矩的结构优化设计方法.首先,建立典型连接结构的等效力学模型,推导出螺栓附加弯矩的解析解,进一步开展数值仿真分析,验证了解析方法的正确性.考虑螺栓同时承受拉弯耦合载荷工况,引入梁塑性弯曲理论,研究了不同拉弯组合下的螺栓截面各类应力分布的交互关系,并给出了考虑轴力影响的弯矩塑性折减系数.基于最大应力破坏准则,开展了考虑附加弯矩和弯曲塑性影响的螺栓载荷失效判据研究,该判据更加具有工程应用价值.从机理出发,开展典型连接结构优化设计以降低螺栓的附加弯矩进而提高其承载能力,进一步采用解析方法,阐述了铰支球头的工作机理.采用数值仿真方法,开展了螺栓附加弯矩灵敏度分析,验证了优化设计方法的有效性.进一步开展试验研究,获得不同连接状态下螺栓的附加弯矩,验证了优化设计方法的正确性和可行性.该方法能够极大降低高强螺栓的附加弯矩,最大程度发挥螺栓的承载能力,提高连接结构的可靠性.

关键词：高强螺栓附加弯矩塑性折减系数结构优化设计试验研究

高强螺栓-端板连接装配式钢筋混凝土柱抗震性能研究

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高强螺栓-端板连接装配式钢筋混凝土柱抗震性能研究

作者：刘谨宁长江大学

学位级别：硕士

我国装配式建筑中柱仍旧主要使用现浇、灌浆套筒、浆锚接头连接等湿式工艺,无法彻底实现装配式建筑节约资源、减少施工污染、提升劳动生产效率的优势,本文提出一种能广泛应用于装配式框架结构中的新型干式装配柱-柱连接节点,其主要由预... 详细信息

我国装配式建筑中柱仍旧主要使用现浇、灌浆套筒、浆锚接头连接等湿式工艺,无法彻底实现装配式建筑节约资源、减少施工污染、提升劳动生产效率的优势,本文提出一种能广泛应用于装配式框架结构中的新型干式装配柱-柱连接节点,其主要由预制上、下柱构成。上、下柱之间采用端板高强螺栓连接,具有拼装速度快、抗震可靠度高、耗能性能好等特点。目前国内外对干式柱-柱连接节点研究较少,因此对新型预制装配柱-柱连接节点进行抗震性能及设计方法研究具有重要意义。本文完成了3个新型预制装配式柱-柱连接节点和1个现浇式柱的低周反复荷载试验研究,重点分析了不同轴压比、不同端板厚度以及是否装配钢夹套等参数对试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能的影响,根据试验结果和有限元分析抗震性能。结论如下:(1)试验结果表明,采用高强螺栓-端板连接节点会改变混凝土柱的破坏模式。纵筋与端板之间的可靠焊接对装配式柱的抗震性能起着重要作用。在不发生焊接破坏时,混凝土柱的承载力、延性和耗能能力不受柱-柱节点形式的影响,即高强螺栓-端板连接柱-柱节点有着不弱于现浇式柱的抗震性能。(2)适当提高轴压比可以提升高强螺栓-端板连接装配式钢筋混凝土柱的初始刚度和峰值荷载;钢夹套一定程度上限制了混凝土受力破坏,但由于与混凝土之间粘接不良,因而对试件的抗震性能影响很小;端板在试验过程中几乎没有形变与破坏,端板厚度仍有调整空间。(3)采用ABAQUS软件对低周反复荷载作用下的柱-柱节点有限元模型进行了验证,并进行了参数分析,分析比较了不同混凝土强度等级、纵筋配筋率和端板厚度对高强螺栓-端板连接装配式钢筋混凝土柱抗震性能的影响,以研究预制混凝土柱节点在循环载荷下的力学行为。有限元模拟结果表明:端板的厚度对预制装配式柱的抗震性能影响不大;提高纵向配筋率和混凝土的抗压强度可以提高预制柱的抗震能力。为使该类节点能在装配式混凝土框架结构中应用,应进一步探索钢筋与端板的连接类型、纵筋配筋率和混凝土强度等级等因素对高强螺栓-端板连接装配式混凝土柱性能的影响,为高强螺栓-端板连接柱-柱节点在工程中应用提供试验及理论基础。

关键词：高强螺栓端板柱-柱节点装配式柱抗震性能有限元

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可恢复组合梁中高强螺栓连接件抗剪性能试验

中国公路学报 2023年第6期36卷 132-142页

作者：邢颖刘雁斌史才军郭琪陈庆伟太原理工大学土木工程学院山西太原030024 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 天津大学建筑工程学院天津300350 国网山东省电力公司经济技术研究院山东济南250021

为探究高强螺栓连接组合梁的功能可恢复性,通过更换失效螺栓对栓接组合推出试件进行了多次损伤-修复,并对滑移前钢-混凝土界面摩擦性能和滑移后螺栓杆抗剪性能展开了详细研究。以滑移失效和承载力破坏失效为临界点,共对24个推出试件开... 详细信息

为探究高强螺栓连接组合梁的功能可恢复性,通过更换失效螺栓对栓接组合推出试件进行了多次损伤-修复,并对滑移前钢-混凝土界面摩擦性能和滑移后螺栓杆抗剪性能展开了详细研究。以滑移失效和承载力破坏失效为临界点,共对24个推出试件开展了力学性能恢复测试,考虑了重装配次数、螺栓预拉力、螺栓强度、螺栓直径和螺栓孔间隙等因素的影响。最后,通过拟合得到了与螺栓预拉力相关的钢-混凝土界面摩擦因数计算公式和螺栓抗剪承载力计算公式,并提出了单个螺栓的荷载-滑移曲线实用公式,可为考虑滑移的组合梁设计提供基础。试验及分析结果表明:若混凝土板没有开裂,则更换螺栓再装配后,磨损的钢-混凝土界面摩擦性能有一定提高,螺栓抗剪承载力不会降低,可以达到原设计要求,证明螺栓连接的组合结构具有较好的可恢复性能;钢-混凝土界面摩擦因数不是定值,界面处理相同情况下,摩擦因数随螺栓预拉力的增加而非线性增大,其极值为0.53~0.56;增大螺栓直径和强度等级可以显著提高抗剪承载力和承压抗剪刚度,但混凝土板破损严重,不利于重复利用;螺栓直径小于20 mm时,螺栓与混凝土强度适配良好,可以充分发挥钢材强度;随螺栓预拉力的增加,混凝土局部压损加重,螺栓抗剪刚度减小,60~100 kN为较合适的预拉力范围。

关键词：桥梁工程抗剪性能推出试验高强螺栓可恢复性能组合梁荷载-滑移曲线