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q690高强钢电弧热喷铝表面不同孔型的抗滑移试验研究

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钢结构(中英文) 2024年

作者：陈振明卞卡高飞陈俊波肖蒙华中科技大学土木与水利工程学院中建钢构股份有限公司中国建筑智能建造工程研究中心

建筑结构采用高强钢能有效减少结构用钢量和安装成本，从而降低建筑结构的碳排放，有利于推动建筑业的高质量发展。高强螺栓摩擦型连接是钢结构中最常用的连接方式之一，其依靠连接板件之间的摩擦力传递荷载，具有刚度高、抗疲劳和抗往... 详细信息

建筑结构采用高强钢能有效减少结构用钢量和安装成本，从而降低建筑结构的碳排放，有利于推动建筑业的高质量发展。高强螺栓摩擦型连接是钢结构中最常用的连接方式之一，其依靠连接板件之间的摩擦力传递荷载，具有刚度高、抗疲劳和抗往复荷载等优点，因此桥梁结构中常常采用此类连接方式。实际工程中，高强螺栓摩擦型连接面临着防腐处理和现场施工装配精度不高的问题。在高强螺栓摩擦型连接表面采用电弧热喷铝喷涂和扩孔的方法可以解决上述问题，因此高强钢的高强螺栓摩擦型连接表面电弧热喷铝和扩孔后的抗滑移性能对该连接的承载能力具有至关重要的影响。为研究q690高强钢高强螺栓摩擦型连接电弧热喷铝表面不同孔型的抗滑移性能，进行了抗滑移试验与预紧力损失试验。试验考虑了表面喷砂与喷砂后电弧热喷铝两种处理方式，其中电弧热喷铝试验包括了标准孔、大圆孔、长向平行荷载的长槽孔和长向垂直荷载的长槽孔四种不同孔型，而喷砂对照组试验仅包含标准孔。试件在达到滑移荷载的时候发生破坏并伴随显著的滑移，喷砂表面抗滑移试件的破坏形式为孔周磨损，电弧热喷铝表面抗滑移试件的破坏形式为孔周涂层磨损和剥离。试验结果表明q690高强钢喷砂表面抗滑移系数可取0.50，电弧热喷铝表面可取0.60，电弧热喷铝表面具有良好的抗滑移性能，承载力高、性能稳定；电弧热喷铝各孔型试件100 h预紧力损失量为1.9%～2.9%；电弧热喷铝表面的大圆孔、长向平行荷载和长向垂直荷载长槽孔的孔型系数平均值分别为0.98、0.89和0.82，最小值为0.93、0.83和0.77，均大于现行规范取值，规范计算结果偏于安全。

关键词：摩擦型连接 q690高强钢表面处理抗滑移系数预紧力损失孔型系数

不同孔型的q690高强钢电弧热喷铝表面的抗滑移试验研究

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钢结构（中英文） 2024年第5期39卷 8-16页

作者：陈振明卞卡高飞陈俊波肖蒙中建钢构股份有限公司广东深圳518118 华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074 中国建筑智能建造工程研究中心广东深圳518118

建筑结构采用高强钢能有效减少结构用钢量和安装成本,从而降低建筑结构的碳排放,有利于推动建筑业的高质量发展。高强螺栓摩擦型连接是钢结构中最常用的连接方式之一,其依靠连接板件之间的摩擦力传递荷载,具有刚度高、抗疲劳和抗往复荷... 详细信息

建筑结构采用高强钢能有效减少结构用钢量和安装成本,从而降低建筑结构的碳排放,有利于推动建筑业的高质量发展。高强螺栓摩擦型连接是钢结构中最常用的连接方式之一,其依靠连接板件之间的摩擦力传递荷载,具有刚度高、抗疲劳和抗往复荷载等优点,因此桥梁结构中常常采用此类连接方式。实际工程中,高强螺栓摩擦型连接面临着防腐处理和现场施工装配精度不高的问题。在高强螺栓摩擦型连接表面采用电弧热喷铝喷涂和扩孔的方法可以解决上述问题,因此高强钢的高强螺栓摩擦型连接表面电弧热喷铝和扩孔后的抗滑移性能对该连接的承载能力具有至关重要的影响。为研究不同孔型的q690高强钢电弧热喷铝表面高强螺栓摩擦型连接抗滑移性能,进行了抗滑移试验与预紧力损失试验。试验考虑了表面喷砂与喷砂后电弧热喷铝两种处理方式,其中电弧热喷铝试验包括了标准孔、大圆孔、长向平行荷载的长槽孔和长向垂直荷载的长槽孔四种不同孔型,而喷砂对照组试验仅包含标准孔。试件在达到滑移荷载时发生破坏并伴随显著的滑移,喷砂表面抗滑移试件的破坏形式为孔周磨损,电弧热喷铝表面抗滑移试件的破坏形式为孔周涂层磨损和剥离。试验结果表明:q690高强钢喷砂表面抗滑移系数可取0.50,电弧热喷铝表面可取0.60,电弧热喷铝表面具有良好的抗滑移性能,承载力高、性能稳定;电弧热喷铝各孔型试件100 h预紧力损失量为1.9%~2.9%;电弧热喷铝表面的大圆孔、长向平行荷载和长向垂直荷载长槽孔的孔型系数平均值分别为0.98、0.89和0.82,最小值为0.93、0.83和0.77,均大于现行规范取值,规范计算结果偏于安全。

关键词：摩擦型连接 q690高强钢表面处理抗滑移系数预紧力损失孔型系数

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q690高强钢外伸端板加劲螺栓连接节点抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2022年第3期43卷 57-67页

作者：梁刚郭宏超刘云贺杨迪雄西安理工大学土木建筑工程学院陕西西安710048 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 西安理工大学水利水电学院陕西西安710048

为研究高强钢外伸端板加劲螺栓连接节点的抗震性能和设计方法,基于EC3规范组件法和同步塑性设计理念,设计了3种不同屈服机制的q690高强钢外伸端板加劲螺栓连接节点,通过循环加载试验研究了节点的破坏模式、刚度和承载力、耗能能力以及... 详细信息

为研究高强钢外伸端板加劲螺栓连接节点的抗震性能和设计方法,基于EC3规范组件法和同步塑性设计理念,设计了3种不同屈服机制的q690高强钢外伸端板加劲螺栓连接节点,通过循环加载试验研究了节点的破坏模式、刚度和承载力、耗能能力以及应变分布规律等,进一步验证了节点能力设计计算模型的有效性。研究结果表明:高强钢外伸端板加劲螺栓连接超强节点的能量耗散区主要集中在梁翼缘削弱区域,等强节点的能量耗散区主要分布于端板连接处以及梁翼缘削弱区域,两种节点均属于延性破坏模式;欠强节点仅依靠端板与梁翼缘间的焊缝裂纹不断扩展和闭合以及有限的端板塑性变形耗散地震能量,属于脆性破坏模式;高强钢外伸端板加劲连接节点的破坏模式、屈服机制以及耗能能力等均与节点的能力设计参数密切相关,基于EC3规范组件法的高强钢外伸端板加劲连接节点能力设计计算模型,可较准确地预测节点的破坏模式,但能力设计参数的合理取值有待继续研究。

关键词：外伸端板加劲螺栓连接 q690高强钢拟静力试验转动能力耗能能力屈服机制计算模型

q690高强钢-超高性能混凝土抗剪连接件疲劳性能试验研究

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建筑结构学报 2023年第1期44卷 289-299页

作者：童乐为陈路华文铭朱嘉邵晓东赵正同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学浙江学院嘉兴市土木与环境高性能功能材料重点实验室浙江嘉兴314051 浙江宏日泰耐克新材料科技有限公司浙江宁波315012

为了研究q690高强度结构钢-超高性能混凝土(UHPC)组合抗剪连接件的疲劳性能,进行了3组共12个推出试件的常幅疲劳试验,考虑了栓钉直径、单钉和群钉布置形式等因素的影响。研究表明:推出试件的疲劳破坏模式均为栓钉剪切断裂;在200万次疲... 详细信息

为了研究q690高强度结构钢-超高性能混凝土(UHPC)组合抗剪连接件的疲劳性能,进行了3组共12个推出试件的常幅疲劳试验,考虑了栓钉直径、单钉和群钉布置形式等因素的影响。研究表明:推出试件的疲劳破坏模式均为栓钉剪切断裂;在200万次疲劳寿命下,直径13 mm单钉抗剪连接件的疲劳强度比直径19 mm单钉抗剪连接件的高42.5%,小直径栓钉比大直径栓钉抗剪连接件的疲劳强度高;直径19 mm单钉抗剪连接件的疲劳强度比直径19 mm群钉抗剪连接件的高15.0%,单钉比群钉布置形式下栓钉抗剪连接件的疲劳强度高。将试验结果与国内外已有的普通强度钢-普通混凝土、普通强度钢-UHPC抗剪连接件疲劳数据对比分析表明,q690高强钢-UHPC抗剪连接件具有更高的疲劳强度,其中比欧洲BS EN 1994-1-1中普通强度钢-普通混凝土抗剪连接件疲劳强度高71.8%。同时,分别提出了单钉布置和群钉布置的q690高强钢-UHPC抗剪连接件的S-N曲线,供疲劳设计参考。

关键词： q690高强钢 UHPC 抗剪连接件栓钉布置形式推出疲劳试验 S-N曲线

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q690高强钢对接焊缝加速腐蚀试验研究

中国腐蚀与防护学报 2022年第4期42卷 675-680页

作者：魏欢欢雷天奇郑东东辛振科杨凌职业技术学院建筑工程学院咸阳712100 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 陕西铁路工程职业技术学院道桥与建筑学院渭南714099 甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司兰州730000

为研究q690高强钢对接焊缝在海洋浪溅区的腐蚀特性,进行室内加速腐蚀实验,通过对不同周期下的表面宏观与微观腐蚀形貌的观察以及质量损失率、蚀坑尺寸和腐蚀速率等参数的测定,分析了试件损伤程度随腐蚀周期的变化规律。结果表明:随着腐... 详细信息

为研究q690高强钢对接焊缝在海洋浪溅区的腐蚀特性,进行室内加速腐蚀实验,通过对不同周期下的表面宏观与微观腐蚀形貌的观察以及质量损失率、蚀坑尺寸和腐蚀速率等参数的测定,分析了试件损伤程度随腐蚀周期的变化规律。结果表明:随着腐蚀周期增加,金属光泽逐渐变暗,焊缝连接处分布较多锈蚀物,质地较为疏松,局部区域存在剥落现象;当腐蚀100 d后,试件质量损失率为8.46%。根据激光扫描共聚焦显微镜分析结果可知,表面堆积物能够抑制腐蚀沿深度方向延伸,腐蚀过程是由针状点蚀逐渐向坑蚀过渡,焊缝区、热影响区的蚀坑平均深度分别约为311.01和333.24μm。研究结果对于海洋环境下国产高强钢耐久性评估具有重要意义。

关键词： q690高强钢对接焊缝海洋浪溅区微观扫描质量损失率耐久性

q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布数值模拟

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太原理工大学学报 2023年第1期54卷 107-116页

作者：熊晓莉卢梦丹卢娅囡河南工业大学土木工程学院郑州450001

焊接纵向残余应力是影响钢压杆整体稳定性的重要因素之一。基于ANSYS对q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力大小及分布情况进行数值模拟分析。通过与已有的研究成果对比,提出合理的有限元分析模型;借助该模型,分析纵向残余应力大小及分... 详细信息

焊接纵向残余应力是影响钢压杆整体稳定性的重要因素之一。基于ANSYS对q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力大小及分布情况进行数值模拟分析。通过与已有的研究成果对比,提出合理的有限元分析模型;借助该模型,分析纵向残余应力大小及分布随板件宽厚比和板厚的变化规律;以及翼缘和腹板残余应力的自平衡性;并提出适合q690高强钢焊接T形截面的纵向残余应力分布模型。研究结果表明:提出的有限元分析模型适合焊接T形截面纵向残余应力研究;翼缘外伸端以及腹板中部的纵向残余压应力大小随板件宽厚比、板件厚度的增大成下降趋势,翼缘与腹板相交焊缝处和腹板外伸端的纵向残余拉应力大小与板件宽厚比和板件厚度没有多大联系;各板件内的残余应力均满足自平衡。基于数值模拟分析,提出的q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布模型,为后续T形截面残余应力的试验研究及压杆的整体稳定性数值分析提供参考。

关键词： q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力数值模拟热-结构耦合分析

q690高强钢圆管构件受弯承载力分析与设计方法

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太原理工大学学报 2023年

作者：杜梦星张昊谌磊李洪波河南工业大学土木工程学院河南省电力勘测设计院

目前对高强钢构件力学性能的大部分研究聚焦于轴压构件，截面形式多为焊接H型截面和箱形截面，对q690高强钢圆管受弯构件力学性能的研究较少，尤其是长度参数变化时受弯构件所表现出的不同破坏特征及其界限还未有系统研究。本研究针对... 详细信息

目前对高强钢构件力学性能的大部分研究聚焦于轴压构件，截面形式多为焊接H型截面和箱形截面，对q690高强钢圆管受弯构件力学性能的研究较少，尤其是长度参数变化时受弯构件所表现出的不同破坏特征及其界限还未有系统研究。本研究针对中等长度q690高强钢圆管受弯构件的力学性能和失稳机理进行数值分析，考虑残余应力、前屈曲变形等初始缺陷及材料塑性对构件稳定承载力的影响，对长度参数变化时不同的破坏特征进行界定。在分析结果基础上基于欧洲钢结构设计规范EN1993-1-6（2007）中的方法得到q690高强钢管受弯承载能力曲线，确定出承载能力曲线不同阶段的影响参数，提出构件不同阶段极限承载力的计算公式，为将来钢结构设计标准及高强钢设计标准的修订提供科学依据，也为今后在风电塔筒、大跨度输电铁塔及变电构架等工程中广泛采用q690高强钢圆管构件提供理论支撑和设计依据。

关键词： q690高强钢受弯承载力残余应力初始缺陷屈曲

q690高强钢焊接截面热-结构耦合分析及纵向残余应力分布模型研究

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Q690高强钢焊接截面热-结构耦合分析及纵向残余应力分布模型研究

作者：卢梦丹河南工业大学

学位级别：硕士

近年来,高强度钢材凭借其在结构受力性能、使用功能以及经济效益等方面展现的显著优势,已在多个建设项目中得到成功应用。相较于低强钢,高强度钢材在化学成分和力学性能等方面发生了较大的变化,从而导致低强钢的残余应力分布模型已不再... 详细信息

近年来,高强度钢材凭借其在结构受力性能、使用功能以及经济效益等方面展现的显著优势,已在多个建设项目中得到成功应用。相较于低强钢,高强度钢材在化学成分和力学性能等方面发生了较大的变化,从而导致低强钢的残余应力分布模型已不再适用于高强钢。我国新的《钢结构设计标准》(GB50017-2017)已经将屈服强度为460MPa高强钢材纳入其中,并直接沿用了原有普通钢构件的设计计算方法,在后续的设计及研究中发现这样做是不太妥当的。因此,对于具有更高屈服强度的690MPa高强钢构件而言,包括残余应力分布研究在内的整体稳定性能研究尚不全面,还需做进一步的探索。本文借助ANSYS软件,对q690高强钢多种焊接截面纵向残余应力情况进行数值模拟分析,首先将所需要的数据提取出来之后进行整理;然后探讨纵向残余应力受相关参数(板件宽厚比、板件厚度)的影响;最终提出多种焊接截面的纵向残余应力分布模型,为进一步研究残余应力及钢压杆整体稳定数值分析提供参考。具体研究内容及成果如下:(1)建立多种焊接截面残余应力计算的有限元模型。借助有限元软件ANSYS建立焊接温度场和应力场的三维移动热源有限元模型,通过“生死单元模型”来模拟焊接过程,采用热-结构耦合分析功能获得焊接截面残余应力大小及分布。将结果与相关学者的试验结果对比,如果两者结果相差甚小,说明所建立的多种截面形式的有限元模型准确。(2)获得多种截面形状和尺寸的残余应力分布的数值模拟结果。分别建立不同截面尺寸的T形截面构件模型6组、H形截面构件模型5组、箱形截面构件模型5组,通过有限元模拟分析得到各种焊接截面纵向残余应力。结果表明:靠近焊缝位置处为残余拉应力,残余压应力存在翼缘剪切端和腹板中部。(3)提出q690高强钢焊接截面的残余应力分布模型。通过整合各种截面的残余应力分布结果,全面分析截面尺寸(板件宽厚比、板件厚度)和板件相关性对构件焊接截面纵向残余应力分布的影响。研究发现:随着板件宽厚比和厚度的增加,残余压应力有显著的降低趋势,但是与残余拉应力没有相关性;各板件残余应力独立自平衡。基于参数分析分别提出适用于q690高强钢焊接T形、H形和箱形截面的残余应力分布模型。综上所述,本文的研究工作可望为高强钢焊接截面残余应力分布试验研究提供理论支持,为后续的压杆稳定承载力研究提供数据支撑,也可为国家标准的修订提供重要参考。

关键词： q690高强钢焊接截面热-结构耦合分析有限元分析纵向残余应力

q690高强钢焊接箱形轴压构件整体稳定研究及设计建议

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建筑结构学报 2017年第10期38卷 1-9页

作者：李国强李天际王彦博同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 上海建工五建集团有限公司上海200063 同济大学土木工程学院上海200092

为研究q690高强钢焊接箱形轴心受压构件的整体稳定性能,给出适合该类构件的设计建议,通过对3根q690焊接箱形截面试件的残余应力试验,得到了箱形截面的残余应力分布模型。设计并制作了5根q690焊接箱形柱,并对其两端铰支条件下进行了轴压... 详细信息

为研究q690高强钢焊接箱形轴心受压构件的整体稳定性能,给出适合该类构件的设计建议,通过对3根q690焊接箱形截面试件的残余应力试验,得到了箱形截面的残余应力分布模型。设计并制作了5根q690焊接箱形柱,并对其两端铰支条件下进行了轴压试验研究,试验前分别对试件的几何初始缺陷和初始偏心均进行了测量。轴压试验中,所有试件破坏形式均为整体失稳破坏。基于试验结果,分析了该试件的整体稳定性能,采用直接分析法建立了数值模型,并校验了数值模型的准确性。同时,采用该数值模型对箱形轴压构件进行了参数分析,基于试验和参数分析结果,给出了q690焊接箱形轴压构件的一阶弹性设计建议。

关键词：焊接箱形柱 q690高强钢残余应力静力试验整体稳定设计