高强螺栓和不锈钢螺栓在高温下与过火后的性能研究及其应力-应变模型的建立

发布时间：2022-02-19 17:02

　　自9.11事件之后,钢结构在火灾中和火灾后的安全性得到了结构工程师和研究人员越来越多的关注。了解钢结构在火灾中与火灾后的性能,以期提出基于性能化要求的抗火设计方法来代替传统的被动（喷涂防火涂料）和主动（自动喷淋系统）的抗火方法。而螺栓,作为钢结构螺栓连接中的关键部件,关于其抗火性能研究的报道十分有限。本文通过对高强螺栓与不锈钢螺栓在高温下与过火后的试验研究,丰富了有关高强螺栓的抗火性能数据,也弥补了有关不锈钢螺栓的抗火性能数据的缺失。最后还分别建立了两种螺栓在高温下和过火后的应力应变曲线模型。为后续的节点抗火性能研究和新的抗火设计方法的提出打下了基础。主要研究内容如下:（1）对高强螺栓（8.8级、10.9级、12.9级）与不锈钢螺栓（A2-70、A4-70、A4-80）进行了高温稳态拉伸试验。从试验的应力应变曲线中提取了弹性模量、屈服强度和极限强度等关键参数,并与高强钢、不锈钢母材在高温下的性能进行了对比。研究发现,不同材质或不同等级的高强螺栓在高温下的性能变化基本一致,而304不锈钢螺栓与316不锈钢螺栓则有差异,316不锈钢螺栓的抗火性能更好。高强螺栓的极限强度在300oC以后开始... 

【文章来源】：重庆大学重庆市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：164 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要符号
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景介绍
        1.2.1 高强螺栓的介绍
        1.2.2 不锈钢螺栓的介绍
        1.2.3 螺栓的生产工艺
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 高强螺栓与不锈钢螺栓高温下性能的研究现状
        1.3.2 高强螺栓及不锈钢螺栓过火后性能的研究现状
    1.4 本文研究内容与研究目的
        1.4.1 本文研究内容
        1.4.2 本文研究目的
    1.5 本章小结
2 高强螺栓与不锈钢螺栓高温下的性能研究
    2.1 试验的准备
        2.1.1 螺栓的准备
        2.1.2 试样的准备
        2.1.3 试验的装置
    2.2 试验过程及现象
        2.2.1 试样安装
        2.2.2 升温制度与加载制度
        2.2.3 试验现象
    2.3 高强螺栓高温下的试验结果分析
        2.3.1 应力应变曲线
        2.3.2 弹性模量
        2.3.3 屈服强度
        2.3.4 极限强度
        2.3.5 极限应变和断裂应变
        2.3.6 与高强钢的对比
    2.4 不锈钢螺栓高温下的试验结果分析
        2.4.1 应力应变曲线
        2.4.2 弹性模量
        2.4.3 屈服强度
        2.4.4 极限强度
        2.4.5 极限应变与断裂应变
    2.5 本章小结
3 高强螺栓与不锈钢螺栓过火后的性能研究
    3.1 试验过程
        3.1.1 螺栓的准备
        3.1.2 螺栓的过火
        3.1.3 试样的加工
        3.1.4 试样的拉伸
    3.2 试验现象
    3.3 高强螺栓过火后的试验结果分析
        3.3.1 应力应变曲线
        3.3.2 弹性模量
        3.3.3 屈服强度
        3.3.4 极限强度
        3.3.5 极限应变和断裂应变
    3.4 不锈钢螺栓过火后的试验结果分析
        3.4.1 应力应变曲线
        3.4.2 弹性模量
        3.4.3 屈服强度
        3.4.4 极限强度
        3.4.5 极限应变
    3.5 不锈钢螺栓过火后的试验结果讨论
        3.5.1 与高强螺栓的对比
        3.5.2 与不锈钢钢筋的对比
    3.6 本章小结
4 不锈钢螺栓高温下及过火后σ-ε曲线模型建立
    4.1 不锈钢材料σ-ε曲线模型介绍
    4.2 不锈钢螺栓高温下σ-ε曲线模型建立
        4.2.1 模型提出
        4.2.2 参数预测
        4.2.3 模型验证
    4.3 不锈钢螺栓过火后σ-ε曲线模型建立
        4.3.1 模型提出
        4.3.2 参数预测
        4.3.3 模型验证
    4.4 本章小结
5 高强螺栓高温下及过火后σ-ε曲线模型建立
    5.1 高强钢σ-ε曲线模型介绍
    5.2 高强螺栓高温下σ-ε曲线模型建立
        5.2.1 模型提出
        5.2.2 参数预测
        5.2.3 模型验证
    5.3 高强螺栓过火后σ-ε模型建立
        5.3.1 模型提出
        5.3.2 参数预测
        5.3.3 模型验证
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
参考文献
附录
    A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
    B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国钢桥高强度螺栓连接的发展历程及展望[J]. 陶晓燕,沈家华,史志强.  铁道建筑. 2017(09)
[2]高强度螺栓过火冷却后力学性能试验研究[J]. 楼国彪,俞珊,王锐.  建筑结构学报. 2012(02)
[3]高温后Q235钢材力学性能试验研究[J]. 丁发兴,余志武,温海林.  建筑材料学报. 2006(02)
[4]钢结构性能化抗火设计的初步设想[J]. 李国强,李兆治.  消防科学与技术. 2004(01)
[5]我国高强度螺栓连接的现状与发展方向[J]. 沈家骅,刘宪成.  钢结构. 1999(03)

硕士论文
[1]不锈钢螺栓高温本构关系构建及其T型连接受力性能研究[D]. 杨成博.重庆大学 2017



本文编号：3633282