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法兰攻丝高强螺栓T型连接受力性能试验研究

雷玉成  
【摘要】:装配式建筑是建筑工业化的必然趋势,钢结构是装配式建筑的重要形式。由于钢结构具有轻质高强、工业化程度高、资源可循环利用等其它装配式建筑不可比拟的优点,因而钢结构成为国家大力推广的装配式建筑结构形式。另外,中国作为产钢大国,发展装配式钢结构能够有效消化国内钢铁行业产能,使其化为国家的钢铁战略储备。螺栓连接是钢结构的基本连接方式,法兰攻丝高强螺栓连接是近10多年发展起来的新型螺栓连接方式,适用于装配式钢结构的单边螺栓连接。这种连接形式以攻丝板件代替螺母,使高强螺栓可以从单侧完成拧紧工作。这使得施工更加简便,施工速度得到提升。这种新型连接在钢结构螺栓连接中具有广泛的适用性,尤其适用于封闭管材的螺栓连接。法兰攻丝高强螺栓连接作为一种新型的单边螺栓连接形式,钢结构梁柱T型连接是其常见的连接方式,但该连接节点的受力机理,变形情况、破坏模式和承载能力都尚不明确,本文对此进行了试验和有限元分析研究,进而为其在实际工程中的应用提供理论依据,具体研究内容如下:(1)通过阅读文献,了解了梁柱T型连接、单边螺栓和法兰攻丝高强螺栓连接的研究现状,对它们的受力性能、破坏机理和承载力计算方法等进行了深入的学习和理解,为研究工作的开展打下了坚实的理论基础。(2)以攻丝翼缘板厚度和螺栓直径为试验参数,制作了 10个法兰攻丝高强螺栓T型连接试件,对试件进行了单向拉伸试验,得到了试验现象和破坏模式,得到了各试件的荷载位移曲线和螺栓拉力发展曲线。试验结果表明:随攻丝翼缘板厚度和螺栓直径的增加,法兰攻丝高强螺栓T型连接的承载能力显著增加,破坏模式也发生改变,主要的破坏模式有攻丝翼缘板破坏、攻丝翼缘板内螺纹破坏和高强螺栓被拉断。(3)利用现有的法兰攻丝高强螺栓T形连接理论对本文试验结果进行了分析,分析结果表明高强螺栓拉断破坏模式的理论分析与试验结果基本一致,但其它破坏模式由于攻丝翼缘板撬力和攻丝翼缘板塑性铰的复杂性,理论计算与试验结果有一定的差异,分析了差异产生的原因。(4)使用ABAQUS有限元分析软件建立了与试验试件相对应的有限元分析模型,进行了有限元分析,将分析结果与试验进行了比较,证明了有限元模型的正确性,在此基础上进行了法兰攻丝高强螺栓T形连接承载力影响因素的多参数分析,得到了相关结论,对法兰攻丝高强螺栓T形连接的工程应用具有参考意义。


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