螺栓连接板件受拉性能及承载力分析

论文摘要

螺栓连接是钢结构中常用的一种连接形式,近年来由于螺栓强度的不断提高,尤其是高强度螺栓的采用,使得连接板件的强度可能比螺栓的连接强度低,连接板件在受拉极限状态下容易发生撕裂破坏。目前国内对于螺栓连接板件的受拉撕裂破坏的试验研究很少,《钢结构设计规范》（GB50017-2003）对于螺栓连接板件的承载力计算方法与国外相关设计规范存在一定的差异。为了深入研究螺栓连接板件的受拉性能及承载力,本文主要完成了以下工作:①对典型高压输电塔架节点进行了试验研究,明确了单角钢螺栓连接节点板受拉极限状态下受拉破坏的破坏模式。单角钢螺栓连接节点板应以受拉净截面全截面达到极限状态作为节点板的受拉极限状态。单角钢连接对节点板的偏心作用使得节点板靠近偏心一侧受剪面剪应力较另一侧高,极限状态下有可能发生剪切破坏。②采用ANSYS成功进行了有限元模拟,并对节点板进行了变参数分析。考虑了连接长度、受拉净截面长度、偏心作用以及节点板形状对节点板受拉性能及承载力的影响。③对螺栓连接角钢进行了有限元分析,考虑了螺栓端距、螺栓群长度、受拉净截面长度对角钢受拉性能及承载力的影响。④将目前国内外规范采用的两种承载力计算公式的计算结果与有限元分析结果进行了对比,建议采用受拉净截面极限受拉和受剪毛截面屈服的计算方法进行螺栓连接板件极限承载力的计算。⑤对现行钢结构设计规范（GB50017-2003）与美国钢结构设计规范（AISC-2005）关于螺栓连接板件的受拉承载力设计值计算方法进行了对比,结果表明GB50017-2003的计算承载力设计值较AISC-2005偏安全。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 国内外钢结构设计规范对承载力计算的体现
• 1.4 本文研究目的和主要研究内容
• 2 单角钢螺栓连接节点板试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试件、加载装置及加载制度
• 2.2.1 试件
• 2.2.2 加载装置
• 2.2.3 加载制度
• 2.3 测试内容及测点布置
• 2.4 材性试验
• 2.4.1 试件制作
• 2.4.2 试验结果
• 2.5 试验结果
• 2.5.1 节点板变形特征
• 2.5.2 节点板应力应变发展
• 2.5.3 节点板的破坏特征及极限状态
• 2.6 试验结论
• 3 节点板有限元模拟
• 3.1 有限元模型的建立
• 3.1.1 有限元分析所采用单元介绍
• 3.1.2 材料本构模型及收敛准则
• 3.2 有限元模型验证
• 3.2.1 试验构件有限元模型建立
• 3.2.2 试验构件有限元结果
• 3.2.3 Grondin 试验模型有限元模拟
• 3.3 本章小结
• 4 节点板有限元变参数分析
• 4.1 有限元分析模型确定
• 4.2 有限元分析结果
• 4.2.1 连接长度对节点板的影响
• 4.2.2 受拉净截面长度对节点板的影响
• 4.2.3 偏心作用对节点板的影响
• 4.2.4 节点板形状对其受力性能的影响
• 4.3 本章小结
• 5 角钢构件受拉性能及承载力分析
• 5.1 角钢构件受拉撕裂破坏模式
• 5.2 有限元分析模拟
• 5.2.1 有限元模型的建立
• 5.2.2 有限元结果与试验结果对比
• 5.3 变参数有限元模拟
• 5.3.1 变参数有限元分析模型
• 5.3.2 有限元分析结果
• 5.4 本章小结
• 6 螺栓连接板件受拉承载力计算及设计建议
• 6.1 极限承载力的计算
• 6.1.1 极限承载力的建议公式
• 6.1.2 有限元结果与建议公式对比分析
• 6.2 国内外规范关于螺栓连接板件承载力设计值的对比
• 6.3 设计建议
• 6.3.1 对节点板的设计建议
• 6.3.2 对角钢的设计建议
• 7 结语
• 7.1 本文取得的主要结论
• 7.2 后续工作的开展
• 致谢
• 参考文献
• 附录