节点疲劳破坏试验中的高强螺栓力学性能分析

重庆朝天门长江大桥是主跨552m钢桁连续系杆拱桥,下层轨道横梁与主桁节点采用高强螺栓连接,为验证该节点连接的疲劳安全性能,采用1/2的大比例模型进行了节点疲劳试验。在设计寿命的200万次疲劳试验中,节点连接的高强螺栓没有出现松动,接下来的85万次疲劳破坏试验中,节点连接处的高强螺栓出现松动和失效。通过对连接板件撬力的计算,得出撬力与螺栓拉力占比例达到了34%～38%,并进一步对高强螺栓连接的内力进行计算,求得外荷载为设计疲劳荷载幅的2.5倍时高强螺栓失效,与实验结果相符合。最后总结了该类节点连接的高强螺失效原因,并归纳了破坏规律,为将来该类桥梁的设计、监测提供参考。     

螺纹紧固件松动的影响因素及防松工艺

螺纹连接作为汽车零部件装配的主要连接方式,其装配质量直接影响汽车行驶的可靠性和安全性。螺栓的主要失效形式为螺栓松动后引发疲劳断裂,包括旋转松动和非旋转松动。螺纹紧固件松动的影响因素主要有初始预紧力、摩擦系数、初始松动等,提出了预紧力拧紧防松、摩擦防松、机械锁紧防松等防松措施。     

基于压电陶瓷的法兰连接中高强螺栓松动损伤监测试验研究

针对法兰连接构件中高强螺栓的松动问题,该文提出基于压电陶瓷的法兰连接中高强螺栓松动损伤监测方法,采用压电波动法对法兰连接中高强螺栓松动损伤进行监测试验研究,两个钢法兰通过4颗高强螺栓连接,在钢管表面预定位置粘贴压电陶瓷片,其中1个作为驱动器发射应力波信号,另外3个作为传感器接收应力波信号。试验包括健康状态、松动1颗、2颗、3颗、4颗高强螺栓共5个工况,法兰连接试件采用横向和竖向两种放置方式。试验中判断螺栓的松动损伤程度分析方法包括时域分析、频域分析以及小波包能量分析。结果表明:随着法兰连接试件之间的紧密性减小,时域、频域信号幅值均逐渐降低,小波包能量也会逐渐减少。     

整体桁架节点腹杆及高强度螺栓连接受力特性分析

整体式桁架节点与腹杆的连接方式有插入式和对接式。插入式连接方式相对于对接式连接方式而言其制造相对简单,但存在安装过程中摩擦面易损伤、需加大节点板大小、螺栓排列数多等缺点。两者腹杆和节点之间传力途径的最大区别为,插入式只有2个侧向摩擦面,而对接式有4个摩擦面,在目前公铁两用或公轨两用桥梁中2种方式均有使用。随着桥梁技术的发展,桥梁跨径变大、荷载承载能力要求更高,致使杆件断面尺寸也变大,从而需要布置更多螺栓。而当螺栓数量增加后,是按2个面布置还是4个面布置,对节点整体设计影响较大。以重庆曾家岩嘉陵江大桥典型节点为研究对象,分析对比2种不同连接方式的螺栓布置方法,分析结果可供同类桥梁桁架节点设计参考。     

大跨度栓焊钢梁节点复合涂层摩擦面试验研究

大跨度海上桥梁、高原山区桥梁等的建设过程中,施工周期较长的栓焊钢梁存在高强度螺栓节点摩擦面搁置周期较长,摩擦面易发生吐锈,影响其抗滑移性能的情况。为解决钢梁节点板摩擦面质量的长效稳定性问题,提出在节点板摩擦面涂装“电弧喷铝+无机富锌防锈防滑涂料”形成新型复合涂层摩擦面。以浩吉铁路洞庭湖特大桥为背景,制作11组含新型复合涂层摩擦面的试板进行不同涂层厚度及不同静置时间下的高强度螺栓预拉力损失及复合涂层摩擦面抗滑移试验,研究新型复合涂层摩擦面防锈、抗滑移以及高强度螺栓预拉力损失等性能。结果表明：新型复合涂层摩擦面的高强度螺栓预拉力损失不大于5%,满足规范要求;“(180±40)μm电弧喷铝+40μm无机富锌防锈防滑涂料”复合涂层摩擦面历时15个月时摩擦面抗滑移系数不小于0.53,复合涂层摩擦面对于防止摩擦面锈蚀,提升其抗滑移系数的经时稳定性能具有很好的效果,能更好地保证高强度螺栓节点的连接质量。     

3种钢桥细节基于断裂力学方法的裂纹扩展研究

选取栓焊钢桥3种典型细节(单面盖板搭接节点、不承载角焊缝节点、摩擦型高强螺栓连接节点),用FRANC2D/L软件对这3种细节的裂纹扩展进行模拟分析,给出3种细节在单边裂纹和双边裂纹模式下的几何形状因子计算公式,并得到这3种细节裂纹扩展过程中应力强度因子与裂纹长度的关系,其中,对于单面盖板搭接节点:双边裂纹的KI值要比单边裂纹的KI值略大一些;对于不承载角焊缝节点:单边裂纹的KI值要比双边裂纹的KI值大一些;对于摩擦型高强螺栓连接节点:单边裂纹和双边裂纹的KI值几本相同。研究的结果可直接用于这3种钢桥细节的疲劳寿命预测。     

用高强螺栓作为结合梁桥的剪力连接件

在预制预应力混凝土桥面板与多片I字形截面的钢梁构成的结合梁桥上，用高强螺栓剪力连接件代替传统的焊接式剪力钉连接件来连接板、梁是一种新的尝试。通过详细阐述高强螺栓剪力连接件工作特性、计算理论、受力分析及施工工序，并与传统的焊接式剪力钉连接件结合梁桥比较，论证了高强螺拴剪力连接件结合梁桥的可行性及其具有的施工方便、快捷、安全，更换桥面板经济、容易等众多优点。     

自锁螺母

承受动载荷的螺纹紧固件,为了保证连接可靠,必须增加某些零件才能防止松动。目前,采用自锁螺母是一种较好的防松方法,即靠螺母本身的特殊结构使其与螺栓的接触面上产生一定的摩擦力矩,便可防止松动。     

丫髻沙大桥桥面系加固设计

针对丫髻沙大桥(主桥为主跨360 m的三跨连续中承式钢管混凝土拱桥)运营期间桥面系出现的病害(部分纵梁、横梁连接处高强螺栓松动、断裂,连接角钢开裂、断裂,部分横梁腹板与下翼缘连接处焊缝开裂等),进行原因分析及桥面系加固设计.经分析,汽车荷载增加引起桥面系横梁的应力增加,降低钢结构的疲劳性能是引起桥面系病害的主要原因.加固设计活载维持原设计荷载标准不变,通过增设止裂孔,增加钢横梁截面,增设大纵梁,改变纵梁、横梁的连接方式对桥面系进行系统加固,采用有限元计算及试验检验了加固措施的安全性及有效性.     

钢结构工程高强度螺栓微小松动视觉检测方法研究

基于计算机视觉的螺栓松动检测方法中,一类是通过对连接节点图像进行透视矫正并分析螺栓轮廓边缘直线角度的变化以及时发现微小的松动缺陷。然而,目前这类方法在图像矫正和螺栓轮廓边缘检测的可靠性方面还有较大的改进空间。为此,针对钢结构螺栓连接节点,提出了基于深度学习的螺栓松动视觉检测方法。首先,基于YOLOv5检测螺栓目标。针对螺栓感兴趣区域(RoI),基于鲁棒性较高的Attention U-Net提取螺栓轮廓边缘直线。为了提高螺栓目标检测精度,目标检测模型应设定较低置信度阈值以保证目标无漏检,再通过螺栓RoI提取的边缘直线数量筛除伪螺栓。使用透视变换法对节点图像进行矫正,变换所需的参考点是根据螺栓检测框之间空间移动后的相交关系自动定位的。最后,根据矫正图像中的螺栓轮廓边缘直线计算螺栓角度,通过检测螺栓和基准螺栓之间的角度差异判断松动情况。研究结果表明：螺栓目标检测的AP值为0.97;螺栓轮廓边缘检测的准确率、召回率和F1的均值分别为0.846、0.807与0.825,且在多种复杂背景干扰下具有较高的鲁棒性;伪螺栓筛除法可过滤掉99.82%的伪螺栓目标;提出的图像矫正法适用于常见的多种螺栓排列形...     

日本高强度螺栓技术研究的新进展

高强度螺栓连接是钢结构桥梁中常用的连接方式,钢桥的代表性损伤是高强度螺栓的松动、掉落,损伤原因之一是高强度螺栓的延迟破坏。为推动我国高强度螺栓方面的技术发展,以日本福岛县三岛大桥为例,介绍钢桥中出现延迟破坏的高强度螺栓检测、修复内容。对日本高强度螺栓技术研究的新进展进行了介绍,主要集中在超高强度螺栓研制、高强度螺栓的大直径化、高强度螺栓轴力控制办法、高强度螺栓摩擦连接结合面滑移系数的设定、结合面滑移系数的提高、高强度螺栓装置的高耐久性等方面。     

螺纹紧固件摩擦性能评述

综合大量试验结果，对螺纹紧固件的摩擦性能概念、试验方法、影响因素以及摩擦性能与螺栓等效强度、轴向预紧力、拧紧扭矩等之间的相互影响关系进行了分析探讨。     

商用车新型传动轴连接机构设计研究与应用

文章针对用户反馈某系列商用车使用过程中,传动轴连接机构中传动轴横梁总成和吊架不断出现开裂及断裂、联接螺栓松动或断裂的情况,专门组织人员进行实际调研以及详细分析研究,根据以上情况进行专项的设计工作,通过重新设计后的系列车型批量装配验证以及市场进行大批量验证,此方案根本性的解决传动轴连接机构中传动轴横梁总成和吊架开裂、断裂、螺栓松动或断裂、稳定性低、可靠性低的一种综合的解决方案。     

跨航道简支钢桁梁桥主桁节点与横梁连接性能研究

对于简支钢桁梁桥,主桁受力变形会引起桥面系的变形,进而使横梁产生面外弯矩,影响整体受力性能;同时横梁面内也承受较大的弯矩,使得横梁与主桁连接部位应力较大。为改善横梁面外受力与面内受力情况,提高主桁节点与横梁连接性能,首先建立整体模型并通过参数分析研究采用不同施工方法对横梁面外弯矩的影响;然后,基于局部模型分析了横梁与主桁连接部位的受力情况,并对比了不同构造措施对此连接区域受力的改善程度。研究表明：采用纵梁滞后安装、设置长圆孔等措施可以一定程度上降低恒载作用下纵梁与主桁纵向变形不一致导致的横梁面外弯矩,但是考虑活载效应后,各种措施降低效果有所减少;对于传统的横梁与主桁连接形式,由于横梁面内弯矩较大,腹板与主桁连接角钢会出现较大的应力,采用纵梁滞后安装、设置长圆孔等施工措施不能有效降低此应力,故成为结构的薄弱环节;在横梁上翼缘与主桁连接位置采用角钢连接的加强构造形式可以有效提高节点刚度,降低主桁与横梁连接部位的应力水平;采用整体节点的构造形式则可以有效避开横梁与主桁连接的受力薄弱位置,新的连接位置距离主桁一定距离,从而大幅度降低了连接位置的应力水平。     

组合防松垫片在车辆密布螺栓连接件上的应用

针对多个螺栓周边紧密排列的连接形式,提出了一种原理上不利用摩擦的组合防松垫片。结构上能同时可靠防止多个紧密排列螺栓产生旋转松动,也利于防止其产生非旋转松动;且即使产生螺栓早期松动,也易于及时发现。结构简单,用常用工具即可方便地装卸。     

武汉白沙洲大桥高强度螺栓的施工技术

作为关键性工序的高强螺栓的施工，对控制钢箱梁的质量和进度都有重要作用。武汉白沙洲大桥钢梁节段全部采用摩擦型高强螺栓连接，由于采取了先进的工艺和严格的管理，不仅工期提前20d，而且高强螺栓合格率达到98%，钢箱梁安装高程误差仅为1mm，为大型钢结构栓接施工积累了经验。     

某下承式钢桁梁桥荷载试验及分析

针对某下承式钢桁梁桥进行荷载试验、数值计算分析及承载能力评定,对桥梁运营时出现的病害进行分析。研究结果表明:主桁静、动力刚度较好,主体结构工作正常,可以满足规范相关要求;纵、横梁连接处高强螺栓松动的主要原因是桥面不平顺并在横梁处形成激振源,在车辆荷载作用下桥梁竖向振动效应强烈所致。     

可恢复组合梁中高强螺栓连接件抗剪性能试验

为探究高强螺栓连接组合梁的功能可恢复性，通过更换失效螺栓对栓接组合推出试件进行了多次损伤-修复，并对滑移前钢-混凝土界面摩擦性能和滑移后螺栓杆抗剪性能展开了详细研究。以滑移失效和承载力破坏失效为临界点，共对24个推出试件开展了力学性能恢复测试，考虑了重装配次数、螺栓预拉力、螺栓强度、螺栓直径和螺栓孔间隙等因素的影响。最后，通过拟合得到了与螺栓预拉力相关的钢-混凝土界面摩擦因数计算公式和螺栓抗剪承载力计算公式，并提出了单个螺栓的荷载-滑移曲线实用公式，可为考虑滑移的组合梁设计提供基础。试验及分析结果表明：若混凝土板没有开裂，则更换螺栓再装配后，磨损的钢-混凝土界面摩擦性能有一定提高，螺栓抗剪承载力不会降低，可以达到原设计要求，证明螺栓连接的组合结构具有较好的可恢复性能；钢-混凝土界面摩擦因数不是定值，界面处理相同情况下，摩擦因数随螺栓预拉力的增加而非线性增大，其极值为0.53～0.56;增大螺栓直径和强度等级可以显著提高抗剪承载力和承压抗剪刚度，但混凝土板破损严重，不利于重复利用；螺栓直径小于20 mm时，螺栓与混凝土强度适配良好，可以充分发挥钢材强度；随螺栓预拉力的增加，混凝土局部压损...     

螺栓断裂成因的探讨与分析

通过实例对螺纹副连接中螺栓断裂的原因进行了探讨与分析，指出螺栓表面状态发生变化，引起摩擦因数降低，是造成断裂的重要原因。文中所介绍试验方法的结果验证了这一结论。     

环槽铆钉在公路桥梁中应用的试验研究

环槽铆钉具有预紧力一致性好、防松动能力优异、抗疲劳和抗延迟断裂能力强等特点,是公路桥梁连接副的理想选择.由于缺乏相关试验研究以及工程实用案例,环槽铆钉在公路桥梁上鲜有使用.针对公路桥梁连接副的特点,开展了环槽铆钉预紧力试验研究.试验结果表明,同型号环槽铆钉的预紧力值大于高强螺栓,且均匀性好;环槽铆钉可参照高强螺栓技术规...