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竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能的研究

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竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能的研究

作者：师政西安工业大学

学位级别：硕士

本文提出的竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱是一种新型箱型组合柱,由波纹腹板、内填混凝土以及波纹腹板内壁所焊接的栓钉组合而成。在组合柱中使用的竖肋波纹腹板能够对内部混凝土能形成有效的约束作用,从而在一定程度上提升了构件的承... 详细信息

本文提出的竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱是一种新型箱型组合柱,由波纹腹板、内填混凝土以及波纹腹板内壁所焊接的栓钉组合而成。在组合柱中使用的竖肋波纹腹板能够对内部混凝土能形成有效的约束作用,从而在一定程度上提升了构件的承载力和延性。在竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱中,栓钉、内填混凝土、波纹腹板三者间的共同工作也是组合柱应用的基本问题,共同工作问题对组合柱的工作性能有着重要影响。本文通过采用试验研究、有限元分析对竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能进行研究。主要研究内容如下:(1)本文基于“十四运”场馆“长安云”中大量使用的大尺寸钢管混凝土柱提出竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱,根据相似原理设计缩尺试验模型。开展3根相同波纹波形尺寸竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴心受压试验,从各试件在轴压试验过程中的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线分析,来评价竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能。建立与试验等比例利用有限元计算模型来进行有限元计算,并将仿真结果和试验数据进行比对分析。(2)采用有限元计算软件建立竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱原尺寸分析模型,通过对试验结果的分析验证了有限元模拟的准确性以及可靠性。提取典型试件作为分析模型,通过分析组合柱在轴压荷载下各部件的荷载-位移曲线、以及各部分荷载-应力曲线、绘制应力-应变曲线、混凝土的纵向受力分析及栓钉受力分析,来探究竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱的轴压受力机理。再通过改变波纹腹板波形、波纹腹板厚度以及栓钉布置密度来进一步分析各参数对竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能的影响。当随着波纹褶皱密度的增加、栓钉数量的增加以及波纹板厚度的增加,构件的承载能力和延性得到提高。且波纹腹板褶皱越密集,组合柱中栓钉对竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能的影响就越小。而波纹腹板由于其结构特性与直板钢相比增加了与混凝土的接触面积故两者间的粘结作用就越强,这也证明波纹腹板可以一定程度替代栓钉等传力构件在组合柱中的作用,为工程施工设计提供参考。(3)从有限元计算软件中提取模型中各部分荷载-位移曲线,通过分析栓钉布置密度相同,不同波纹腹板波形下混凝土的工作系数以及相同波纹腹板波形下,不同栓钉布置密度下混凝土的工作系数,来对竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱共同工作性能进行研究。

关键词：竖肋波纹腹板内填混凝土有限元分析协同工作轴压性能栓钉

表层混凝土电阻率法检定栓钉腐蚀的适用性研究

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混凝土 2014年第12期 1-3页

作者：路新瀛林潮樊健生清华大学土木工程系北京100084

用钢筋腐蚀检测中常用的表层混凝土电阻率检定法,对自然暴露7年的组合构件中的栓钉腐蚀进行了检测研究,对比破损检查结果发现,表层混凝土电阻率法不适于组合结构中栓钉腐蚀的检测和腐蚀状态判定。

关键词：组合结构栓钉腐蚀电阻率

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栓钉参数对型钢高强混凝土柱的影响与研究

栓钉参数对型钢高强混凝土柱的影响与研究

作者：王晓研辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

随着近年来建筑工程结构的快速发展,由于人们对建筑高度和功能等多方面的需求,组合结构中的型钢高强混凝土(HSRC)结构越来越得到重视和发展。HSRC结构通过栓钉充分发挥组合结构的优势,将组合结构中的型钢和高强混凝土二者材料属性优势... 详细信息

随着近年来建筑工程结构的快速发展,由于人们对建筑高度和功能等多方面的需求,组合结构中的型钢高强混凝土(HSRC)结构越来越得到重视和发展。HSRC结构通过栓钉充分发挥组合结构的优势,将组合结构中的型钢和高强混凝土二者材料属性优势充分发挥出来,更好的将高强混凝土和型钢结合在一起抵抗滑移,形成一个整体更好的工作。很多文献没有很好的考虑型钢和高强混凝土整体协同作用,二者之间的传力机制规律也没能做到具体的研究。为了使得组合结构中型钢和高强混凝土二者充分发挥二者材料各自独特的优势,使得HSRC结构逐渐发展成为重要的承重结构之一,深入研究型钢和高强混凝土传力机制规律,研究二者如何更好的协同工作具有重要作用和意义。HSRC柱模型和栓钉模型通过ABAQUS软件进行合理的模拟与构造,具体分析随着栓钉刚度的逐渐变化,栓钉对HSRC柱传力机制规律的影响及其在抗震作用下的影响。选取ABAQUS软件中的Spring2单元来合理的模拟HSRC柱中的栓钉,采用与实际情况最接近的栓钉荷载滑移公式。研究在栓钉刚度逐渐变化时,高强混凝土和型钢接触面的截面应变和界面应力应变变化情况。通过HSRC柱中轴向变形情况更充分证明HSRC柱中栓钉刚度起到不可忽视的重要作用。进一步通过改变栓钉的直径、间距、位置等一系列因素,提出合理构造栓钉的方案。为了解决实际工程中栓钉对HSRC柱的抗震作用并优化栓钉,在低周反复加载作用下,考虑栓钉连接型钢高强混凝土框架柱的抗震性能,偏重研究HSRC柱混凝土强度等级,轴压比大小、栓钉间距大小对HSRC柱延性的重要作用。从延性的结果确定轴压比合理范围,为以后的研究工作提供理论依据。

关键词：栓钉刚度 HSRC柱低周反复加载抗震性能

陆上风机基础锚固机理及构造优化数值模拟分析

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陆上风机基础锚固机理及构造优化数值模拟分析

作者：李文成郑州大学

学位级别：硕士

随着清洁能源的广泛使用,风力发电以其施工方便,选址灵活,对环境影响较小等优势在我国得到了长足的发展,风力发电机是一种通过自身承受不稳定的循环风荷载,把风能转化为电能的一种发电建筑,而电机基础承担支撑风力发电机与分散荷载的作... 详细信息

随着清洁能源的广泛使用,风力发电以其施工方便,选址灵活,对环境影响较小等优势在我国得到了长足的发展,风力发电机是一种通过自身承受不稳定的循环风荷载,把风能转化为电能的一种发电建筑,而电机基础承担支撑风力发电机与分散荷载的作用,其重要性不言而喻。我国有相当部分风力发电机组的基础结构形式采用基础环式扩展基础,基础环作为连接上部塔筒传递荷载给风机基础的重要构件,锚固性能的良好与否是保证风电机组安全稳定的重要因素之一。然而现有文献缺乏对基础环锚固研究,设计施工多借鉴其他行业标准,在实际设计和安全评估中有一定盲目性,实际工程中,经常发现因施工质量不满足要求,基础环周围混凝土存在缺陷等问题,进而影响风电机组安全运行。因此,本文对基础环锚固机理、等效结构受力特点、构造优化设计等方面的内容进行了研究,其主要内容和成果如下:(1)基础环锚固机理分析,通过国内外参考文献比较,风机基础环实际受力形式介于外露式柱脚和浅埋式柱脚之间,通过极端假定,对其两种工况进行应力分析,研究基础环荷载分布规律。(2)对风机基础进行安全复核,建立了数值模型,对基础应力与损伤进行计算分析,对风机基础结构的安全性进行了评估。(3)对风机基础进行局压破坏机理研究,建立了相关缺陷数值模型,结果表明,当基础环附近的混凝土丧失粘结力,就会对基础环附近的应力场产生较大影响,急剧降低结构承受能力,随着基础环底法兰继续脱开,侧壁应力缓慢增加。(4)对风机基础构造进行了优化设计与数值模拟,研究栓钉数量对基础混凝土应力和损伤的改善情况,分析栓钉构造优化对减小基础环和混凝土相对位移作用,研究减小因存在缺陷区域造成的相对位移之间的分布规律,对栓钉构造优化进行了设计,该成果对基础环式风机的设计施工具有较大的工程应用价值。(5)结合工程实际和风机基础损伤特点,提出了基础环激光位移检测、超声相控阵检测、跨孔声波CT层析成像检测等可用于检测风机基础锚固性能的检测技术评估方案,不仅实现了对单台风机的基础环锚固风险排查,而且可用于风电场大批量风机基础锚固等级快速评定,对风电企业安全运行管理,提供了技术保障。

关键词：风机基础柱脚数值模拟栓钉优化设计

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基于ANSYS的栓钉推出试验仿真分析

工业建筑 2009年第S1期39卷 503-505,607页

作者：袁卫宁安忠海张旭长安大学西安710061

利用弹塑性有限元理论,应用大型有限元软件ANSYS对传统的栓钉推出试验进行仿真分析,研究栓钉的受力性能,得出了栓钉的荷载-滑移曲线,给出了实用设计公式。并将结果用于SAP2000钢-混凝土组合桥梁全桥建模,组合桥梁全桥应力和变形验证了... 详细信息

利用弹塑性有限元理论,应用大型有限元软件ANSYS对传统的栓钉推出试验进行仿真分析,研究栓钉的受力性能,得出了栓钉的荷载-滑移曲线,给出了实用设计公式。并将结果用于SAP2000钢-混凝土组合桥梁全桥建模,组合桥梁全桥应力和变形验证了研究结果的适用性和可靠性。

关键词：钢-混凝土组合桥梁栓钉荷载-滑移曲线

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栓钉对高强混凝土收缩影响试验研究

栓钉对高强混凝土收缩影响试验研究

作者：冯超重庆大学

学位级别：硕士

随着经济社会的不断发展,我国高层、超高层建筑不断涌现,为了满足这种超高层建筑巨大承载能力及高耐久性要求的同时,不过多削减建筑使用空间,钢板-混凝土组合剪力墙作为钢板与混凝土共同组成的抗侧力构件,以其优良的力学性能、较低的结... 详细信息

随着经济社会的不断发展,我国高层、超高层建筑不断涌现,为了满足这种超高层建筑巨大承载能力及高耐久性要求的同时,不过多削减建筑使用空间,钢板-混凝土组合剪力墙作为钢板与混凝土共同组成的抗侧力构件,以其优良的力学性能、较低的结构空间占有率在高层、超高层建筑中得到了广泛的应用。然而大量的工程实践表明,钢板-混凝土组合剪力墙与传统钢筋混凝土剪力墙相比有着更为严重的施工期开裂的问题,这是因为钢板-混凝土组合剪力墙普遍使用了收缩较大的高强高性能混凝土,同时由于其自身的结构特点,钢板-混凝土组合剪力墙中混凝土所受约束相较传统结构也更多更复杂。开裂严重影响了建筑防水、适用等功能,降低了混凝土结构的承载能力,并且为水和有害介质的侵入提供了通道,从而在很大程度上劣化了超高层建筑的耐久性。目前钢板-混凝土组合剪力墙的抗裂分析控制仍建立在钢筋混凝土结构抗裂研究成果的基础上,从大量的工程实践上来看,其效果并不理想。钢板-混凝土组合剪力墙中高强混凝土所受到的内约束复杂,表现为钢筋、栓钉、钢板三种约束的耦合作用,有一部分学者对钢筋约束下高强混凝土的收缩性能进行了研究,但在栓钉约束影响下高强混凝土的收缩性能的研究方面仍处于空白。因此,本文对高强混凝土在栓钉约束影响下的收缩性能进行了较为系统和深入地研究。论文的主要研究结论如下:(1)栓钉约束下高强混凝土的收缩和素混凝土收缩相比,其首次达到收缩峰值的时间和大小都有所降低,说明在设置了栓钉之后,可以有效的降低高强混凝土的早期收缩,但如果栓钉设置数量和间距还不足以满足防开裂的要求时,可能反而会给高强混凝土带来较早开裂的风险。(2)和钢筋对混凝土收缩曲线图相对比,本试验中在栓钉内约束作用下高强混凝土产生的收缩和素混凝土收缩比较相差不是很大,但可以通过增加栓钉的数量和降低栓钉之间的间距,来增强栓钉对混凝土的约束能力,从而较大程度上地减小混凝土的收缩。(3)栓钉经过刷油处理后会极大程度上降低栓钉对混凝土的约束,使栓钉与混凝土之间的粘结作用大大减弱,故在实际施工中,栓钉焊接后应对其表面的油渍进行擦拭,并做好现场栓钉的防油措施。(4)随着试件约束度的增加,端部收缩相较于中部收缩增加的数值及增加的比例均有所减小,且约束度增加的幅度越大,端部收缩增加值及增加比列就减小得越显著,说明随着试件约束度的提高,约束条带对相邻素混凝土条带的约束作用也得到了提高。(5)在约束高强混凝土的能力方面,栓钉直径、高度和间距三个因素中,间距影响最大,其次是栓钉直径,最后是栓钉高度。(6)采用ABAQUS软件建立了S-9组有限元模型,并将模拟结果与试验结果进行了对比,两者吻合较好,说明所建立的有限元模型是可靠的,可用来分析栓钉约束下高强混凝土产生的应力,通过应力分析可知混凝土与栓钉根部交界处有应力集中的现象,此处也是混凝土易产生裂缝的部位。

关键词：钢板-混凝土组合剪力墙栓钉高强混凝土收缩试验研究

高温及高温后带栓钉连接件的型钢混凝土剪力传递性能研究

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高温及高温后带栓钉连接件的型钢混凝土剪力传递性能研究

作者：俞凯宁波大学

学位级别：硕士

本文通过对带栓钉连接件的型钢混凝土短柱推出试验的研究，分析了高温及高温后带栓钉连接件的型钢混凝土剪力传递性能。考虑了不同升温最高温度、最高温度持续时间、栓钉布置位置和混凝土锚固长度等因素对型钢混凝土剪力传递性能的影响... 详细信息

本文通过对带栓钉连接件的型钢混凝土短柱推出试验的研究，分析了高温及高温后带栓钉连接件的型钢混凝土剪力传递性能。考虑了不同升温最高温度、最高温度持续时间、栓钉布置位置和混凝土锚固长度等因素对型钢混凝土剪力传递性能的影响，通过分析高温下及高温后带栓钉连接件的型钢混凝土纵向剪力传递机理、破坏形态、裂缝开展模式、荷载—滑移曲线及剪力传递承载力，建立了高温下及高温后带栓钉连接件的型钢混凝土柱剪力传递承载力计算公式。试验一共设计了20个高温下、20个高温后以及2个常温下对比的带栓钉连接件的型钢混凝土短柱试件，根据试验要求对相应试件进行高温处理，获取试件内部及外部升温曲线，并在型钢混凝土短柱自由端和加载端架设位移计，分别测量自由端和加载端型钢与混凝土两者之间的相对滑移。试验过程中对试件破坏过程、两端滑移变化及承载力突变等试验现象进行仔细观察和详细记录。通过对试验结果的对比和分析，总结了不同升温最高温度、最高温度持续时间、栓钉布置位置和混凝土锚固长度等参数对剪力传递承载力的影响规律;参考本课题组常温下带栓钉连接件以及高温和高温后仅靠自然粘结作用的型钢混凝土剪力传递性能的研究成果，定义了升温最高温度和最高温度持续时间对剪力传递承载力的影响系数，同时引入了不同升温温度对承载力的折减系数，建立了考虑多因素的高温下及高温后带栓钉连接件的型钢混凝土剪力传递承载力计算公式。

关键词：型钢混凝土栓钉剪力传递高温高温后

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栓钉剪力连接件的承载能力研究

栓钉剪力连接件的承载能力研究

作者：林标义华南理工大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构的基础上成长起来的又一种结构形式。在性质上两种材料各自扬长避短,施展所长,因此具备了一系列优点。但两种有差异的材料之间则要配套的剪力连接件才能形成组合作用。剪力连接件是一种能... 详细信息

钢-混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构的基础上成长起来的又一种结构形式。在性质上两种材料各自扬长避短,施展所长,因此具备了一系列优点。但两种有差异的材料之间则要配套的剪力连接件才能形成组合作用。剪力连接件是一种能够传递钢梁翼缘与混凝土板交界面剪力的构件,它能够抵抗钢梁翼缘与混凝土板之间的相对滑移和掀起,从而保证钢梁翼缘与混凝土板的整体受力,它是保证组合梁正常工作的关键部位。目前,国内外规范对栓钉剪力连接件的计算方法,主要采用了简化的计算公式并加以限制。实践表明,按照规范的计算方法,承载力大部分情况均由公式的上限控制。这导致了实际工程中栓钉数量使用过多,施工工序多、焊接不方便等现象。为了探究栓钉剪力连接件的受剪机理,考察其承载能力,本文选取使用栓钉剪力连接件的组合结构,进行以下几方面的研究工作:(1)通过查阅国内外文献探究剪力连接件的受剪机理,分析栓钉剪力连接件的抗剪性能,并与其它类型的连接件进行对比;(2)结合材料力学和结构力学的知识,介绍连接件的构造措施,提出弹性和塑性设计方法;并以“世界客商文化中心”工程为例,进行栓钉连接件的设计工作。(3)结合“世界客商文化中心”工程中组合结构的实际应用情况,根据工程参数建立有限元模型,进行有限元模型的分析和研究,并进行多参数的量化分析,探究抗剪承载力的影响因素。(4)根据有限元分析结果提出栓钉抗剪承载力的经验公式,并与已有试验结果、各个国家的规范公式、已有经验公式进行对比,并进行误差分析,验证经验公式的合理性和可靠性。最后将经验公式运用到实际工程中,指导实际工程的设计工作。

关键词：剪力连接件栓钉有限元抗剪承载力

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一种栓钉抗剪预埋件设计方法

结构工程师 2016年第1期32卷 27-30页

作者：卢家森上海市城市建设设计研究总院上海200125

栓钉抗剪预埋件在实际工程中经常用于钢梁和混凝土结构之间的连接,并传递剪力。由于设计规范滞后,现行《混凝土结构设计规范》并没有明确这种栓钉类预埋件的设计方法。提出了一种锚板和栓钉组合埋件的分析模型,推导了相关的设计公式,并... 详细信息

栓钉抗剪预埋件在实际工程中经常用于钢梁和混凝土结构之间的连接,并传递剪力。由于设计规范滞后,现行《混凝土结构设计规范》并没有明确这种栓钉类预埋件的设计方法。提出了一种锚板和栓钉组合埋件的分析模型,推导了相关的设计公式,并通过理论分析和试验的对比,验证了提出的设计方法的可靠性,并给出了一个具体工程实例。

关键词：锚板栓钉抗剪预埋件设计方法