螺栓套管预埋件力学性能研究

发布时间：2017-06-27 10:02

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【摘要】：螺栓套管预埋技术是将螺栓套管预埋在预制构件中,通过拧入螺栓套管的螺杆把各种设备固定在预制构件上。螺栓套管预埋技术使用在地铁盾构管片中时具有施工效率高、造价低等优点。本文将通过试验、有限元模拟等手段对螺栓套管预埋件试件轴心受拉及拉剪复合受力这两种受力工况进行研究分析。试验部分,本文研究了M16、M20、M24三种不同型号的螺栓套管预埋件试件。对于21个轴心受拉的螺栓套管预埋件试件,研究了埋置深度对不同型号的螺栓套管预埋件试件力学性能的影响。对于21个拉剪复合受力的螺栓套管预埋件试件,研究了螺栓套管埋置倾角对试件承载力的影响。一共完成了42个螺栓套管预埋件试件的拉拔试验,得到了每个试件的荷载-位移曲线和破坏形态的相关数据。有限元模拟部分,应用ABAQUS有限元软件的显示算法对螺栓套管预埋件试件的受力进行了准静态模拟分析。对比了有限元分析和试验研究得到的荷载-位移曲线;分析螺栓套管、钢拉杆的应力云图和混凝土的等效塑性拉应变云图,并与试验的破坏形态进行了比较。通过试验研究和有限元模拟分析,本文得到了以下结论:1)轴心受拉的螺栓套管预埋件,主要发生混凝土椎体拔出和螺栓套管拉断的混合破坏;拉剪复合受力的螺栓套管预埋件,主要发生螺栓套管与混凝土的挤压破坏和螺栓套管内螺纹剪切破坏。2)增加螺栓套管的埋置深度和直径,有利于提高极限承载力,而螺栓套管的埋置倾角对极限承载力影响不大。3)根据试验研究结果推导出适用于螺栓套管预埋件发生混合破坏的极限承载力计算公式。
【关键词】：螺栓套管预埋件 轴心受拉 拉剪复合受力 埋置深度 埋置倾角
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43;U231.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-27
• 1.1 研究背景及意义10-13
• 1.1.1 研究背景10-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 螺纹力学的基本内容13-17
• 1.2.1 螺纹牙的弹性变形13-16
• 1.2.2 螺纹牙轴向力的分布16-17
• 1.3 螺栓套管预埋件螺栓连接的力学机理17-18
• 1.4 螺纹联接的研究现状18-20
• 1.5 各种预埋件的研究现状20-25
• 1.6 本文的主要内容25-27
• 第二章 试验设计27-33
• 2.1 引言27
• 2.2 试件设计及制作27-29
• 2.3 试验材料的力学性能29-30
• 2.4 试验装置30-31
• 2.5 试验观测内容31-32
• 2.6 试验加载制度32
• 2.7 本章小结32-33
• 第三章 试验现象33-49
• 3.1 螺栓套管预埋件试件轴心受拉的试验现象33-41
• 3.1.1 埋深为 60mm的M16螺栓套管预埋件试件33-34
• 3.1.2 埋深为 85mm的M16螺栓套管预埋件试件34-35
• 3.1.3 埋深为 80mm的M20螺栓套管预埋件试件35-36
• 3.1.4 埋深为 90mm的M20螺栓套管预埋件试件36-37
• 3.1.5 埋深为 100mm的M20螺栓套管预埋件试件37-38
• 3.1.6 埋深为 100mm的M24螺栓套管预埋件试件38-40
• 3.1.7 埋深为 120mm的M24螺栓套管预埋件试件40-41
• 3.2 螺栓套管预埋件试件拉剪复合受力的试验现象41-47
• 3.2.1 倾角为 10°的M16螺栓套管预埋件试件41-42
• 3.2.2 倾角为 20°的M16螺栓套管预埋件试件42-43
• 3.2.3 倾角为 10°的M20螺栓套管预埋件试件43-44
• 3.2.4 倾角为 15°的M20螺栓套管预埋件试件44-45
• 3.2.5 倾角为 20°的M20螺栓套管预埋件试件45-46
• 3.2.6 倾角为 10°的M24螺栓套管预埋件试件46-47
• 3.2.7 倾角为 20°的M24螺栓套管预埋件试件47
• 3.3 本章小结47-49
• 第四章 试验结果分析49-57
• 4.1 螺栓套管预埋件轴心受拉的试验结果分析49-53
• 4.1.1 试验结果汇总49-50
• 4.1.2 埋置深度对极限承载力的影响50
• 4.1.3 螺栓套管直径对极限承载力的影响50-52
• 4.1.4 极限承载力公式的推导52-53
• 4.2 螺栓套管预埋件拉剪复合受拉的试验结果分析53-56
• 4.2.1 试验结果汇总53-54
• 4.2.2 倾斜角度对极限承载力的影响54-55
• 4.2.3 轴心受拉与拉剪复合受力试件的极限承载力对比55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 有限元分析57-92
• 5.1 有限元模型58-65
• 5.1.1 计算模型58-60
• 5.1.2 材料本构和有限元参数的选取60-62
• 5.1.3 约束条件及加载62-63
• 5.1.4 显式分析结果稳定性判断63-65
• 5.2 螺栓套管预埋件轴心受拉试件有限元分析的计算结果65-85
• 5.2.1 M16螺栓套管试件的有限元结果分析66-72
• 5.2.2 M20螺栓套管试件的有限元结果分析72-81
• 5.2.3 M24螺栓套管试件的有限元结果分析81-85
• 5.3 螺栓套管预埋件拉剪复合受拉试件有限元分析的计算结果85-91
• 5.3.1 M16螺栓套管试件的有限元结果分析85-87
• 5.3.2 M20螺栓套管试件的有限元结果分析87-89
• 5.3.3 M24螺栓套管试件的有限元结果分析89-91
• 5.4 本章小结91-92
• 结论与展望92-94
• 结论92-93
• 展望93-94
• 参考文献94-97
• 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果97-98
• 致谢98-99
• 答辩委员会对论文的评定意见99

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本文编号：489339