盲眼螺栓连接方钢管混凝土柱-H型钢梁角钢节点抗震性能研究

发布时间：2020-08-04 11:14

【摘要】：钢管混凝土这种新型结构体系具有承载力高、抗震性能好、施工快速方便等一系列优点,具有良好的应用和发展前景。但事实上,由于开口截面的钢管作为柱构件的节点连接形式和其它节点构造有很大的不同,我国方矩形钢管柱的工程应用极其有限。这就需要发展新型螺栓用于钢管结构的节点连接,解决传统螺栓需两边拧紧的连接问题。故近年来发展了可单边连接钢管的盲眼螺栓系统(Blind Bolts)。但是对于盲眼螺栓连接钢管混凝土柱与H型钢梁角钢节点这种新型节点的静力性能以及抗震性能的研究,目前国内外研究的还十分少。因此,这就迫切需要对其研究,使其得到更大的推广和应用。本文对盲眼螺栓及改良的盲眼螺栓连接钢管混凝土柱—钢梁节点进行了静力试验、抗震试验、理论分析,揭示此类节点在静力作用和低周反复荷载作用下的破坏模态,分析影响此类节点承载力的主要影响因素。主要的研究工作和结论总结如下:(1)进行了普通盲眼螺栓以及改良盲眼螺栓连接方形钢管混凝土柱与H型钢梁角钢节点共四个节点的静力试验,考察了螺栓类型,角钢厚度,以及是否有腹板角钢的出现等不同参数对节点静力性能(包括初始刚度,屈服后刚度,屈服荷载和极限荷载,屈服位移,极限位移)的影响规律。同时,试验得出节点的屈服位移也是作为后续抗震试验加载制度的依据。研究表明,盲眼螺栓工作性能稳定可靠,力学性能良好;对于方形钢管混凝土节点,改良的盲眼螺栓连接的节点具有更好的力学性能和转动能力。(2)进行了普通盲眼螺栓以及改良盲眼螺栓连接方形钢管混凝土柱与H型钢梁角钢节点共四个节点的抗震试验,考察了螺栓的类型,角钢厚度,以及是否有腹板角钢的出现等不同参数对节点抗震性能的影响规律。通过对试件弯矩-转角滞回曲线、应变发展规律、破坏模态进行分析,研究了节点抗弯承载力、刚度及强度退化规律、延性、耗能能力等关键指标。研究表明,盲眼螺栓连接节点具有良好的延性,满足抗震规范设计要求;采用改良盲眼螺栓,增加角钢厚度及增加腹板角钢可显著影响节点抗弯承载力、初始转动刚度、延性以及耗能能力,节点抗震性能得到明显增强;通过分析节点弯矩-转角曲线,结合EC3判别准则可知,盲眼螺栓连接节点及改良盲眼螺栓连接节点为典型半刚性连接、部分强度节点。(3)基于组件法及三参数模型,建议了盲眼螺栓以及改良盲眼螺栓连接方形钢管混凝土柱与H型钢梁角钢节点弯矩-转角简化计算模型,推导节点刚度和承载力的计算公式。简化模型计算曲线与试验曲线进行对比,总体吻合良好,具有较好的计算精度,并且简化模型形式简单,计算效率高。基于本文研究成果,同时结合相应规范、规程,提出节点工程设计建议,可为工程实践提供参考。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

a）盲眼螺栓 hollo-bolt[5]b）传统螺栓图 1.1 盲眼螺栓和传统螺栓比较图图 1.2 Lindapter 公司 Hollo Bolt 安装原理（左安装前；右安装后）[5].2 国外研究现状盲眼螺栓简单的构造和安装工艺吸引了国内外大量学者的兴趣，近年来许对盲眼螺栓及连接节点做了探讨性的研究工作。Yeomans[11]对 8.8 级 M16 和 M20 的 Hollo Bolt（HB）盲眼螺栓连接空心矩柱 T 形节点进行了抗剪试验，研究结果表明，应适当考虑盲眼螺栓套管对

图 1.2 Lindapter 公司 Hollo Bolt 安装原理（左安装前；右安装后）[5] 国外研究现状盲眼螺栓简单的构造和安装工艺吸引了国内外大量学者的兴趣，近年来对盲眼螺栓及连接节点做了探讨性的研究工作。Yeomans[11]对 8.8 级 M16 和 M20 的 Hollo Bolt（HB）盲眼螺栓连接空心柱 T 形节点进行了抗剪试验，研究结果表明，应适当考虑盲眼螺栓套管承载力的影响。接着英国诺丁汉大学的学者 Barnett，Wang 和 Tizani 等人[12~15]对盲眼螺接节点和端板节点进行了试验、数值和理论分析等一系列的研究工作。Barnett 和 Tizani 等[12]通过 8 个普通高强螺栓连接和 4 个单边螺栓 T 形力加载试验，单边螺栓采用 RMH 螺栓，试验表明：单边螺栓连接具有力性能，具有良好的刚度及弯矩承载力，适合推广应用。Ellison[13]、Wang 和 Tizani[14]通过单边螺栓连接 T 形件的静力试验，螺边螺栓，提出了单边螺栓的弹簧刚度模型及公式，应用有限元软件详细

盲眼螺栓连接方钢管混凝土柱—H 型钢梁角钢节点抗震性能研究0 kN，初拧和终拧的间隔时间不宜太长。在用盲眼螺栓和高强螺栓连，角钢，钢梁之后，再往方钢管柱里面灌注 C30 强度等级的混凝土，土密实，在浇注混凝土时使用振捣棒在柱内进行插捣。再对混凝土进养护，至此，节点现场组装完毕。

【参考文献】

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本文编号：2780473