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波纹钢管廊相比传统钢筋混凝土管廊有较强的抗弯能力、抗拉能力及可适应不同地基能力等众多优点,已广泛应用于国内外管道和涵洞工程、运输工程和仓储工程。目前,国内外大多数学者主要针对波纹钢管廊的整体受力及具体构造进行研究分析,对波纹钢板高强度螺栓连接纵向接缝的受力性能研究较少,并且现行规范中连接极限承载力多以具体构造列表给出,不便于工程设计。因此本文对波纹板连接件进行试验研究及有限元分析,提出波纹板纵向接缝高强度螺栓连接极限承载力的计算方法建议,为实际工程设计提供参考。
本文根据我国《冷弯波纹钢管》(GB/T 34567-2017)规范中拼装波纹管中波200mm×55mm尺寸设计试件,进行纵向接缝高强度螺栓连接极限承载力的试验研究,并设计同等条件下平板连接件试验为对照组,两种类型试件分别以板件厚度和板面是否热浸镀锌为变化参数。从试件的破坏形态、纵向接缝的滑移荷载和极限荷载、滑移位移和极限位移等方面进行分析。其次,利用ABAQUS软件建立有限元精细化模型,并分别探讨了螺栓预拉力、端距、板厚和波形四种参数对波纹板连接件承载力的影响。
试验研究表明:热浸镀锌对试件的极限承载力影响很小;当试件发生孔壁承压或端部剪断破坏时,波纹板试件极限承载力比同等设计条件下平板试件高12%~20%,前者极限位移稍大于后者;当试件发生螺杆剪坏时,两者极限承载力基本相同,平板试件极限位移约为波纹板试件的1.3~1.7倍。根据试验结果及有限元参数分析得出:当波纹板连接件发生孔壁承压破坏时,极限承载力随高强度螺栓预拉力的增加而有所增加,同时极限承载力也随板厚的增加而增加;当波纹板连接件发生螺杆剪切破坏时,极限承载力受螺栓预拉力和板厚影响较小;为保证连接件不发生端部剪断破坏,波纹板连接件的端距应不小于3d0;对发生孔壁承压破坏的波纹板连接件,建议以平板连接件计算公式乘以1.1的增大系数做为波纹板连接件的接缝高强度螺栓连接极限承载力计算公式;对发生螺栓杆剪切破坏的波纹板连接件,接缝连接极限承载力建议按我国JGJ99-2015规范中平板连接件抗剪极限承载力计算。
本文根据我国《冷弯波纹钢管》(GB/T 34567-2017)规范中拼装波纹管中波200mm×55mm尺寸设计试件,进行纵向接缝高强度螺栓连接极限承载力的试验研究,并设计同等条件下平板连接件试验为对照组,两种类型试件分别以板件厚度和板面是否热浸镀锌为变化参数。从试件的破坏形态、纵向接缝的滑移荷载和极限荷载、滑移位移和极限位移等方面进行分析。其次,利用ABAQUS软件建立有限元精细化模型,并分别探讨了螺栓预拉力、端距、板厚和波形四种参数对波纹板连接件承载力的影响。
试验研究表明:热浸镀锌对试件的极限承载力影响很小;当试件发生孔壁承压或端部剪断破坏时,波纹板试件极限承载力比同等设计条件下平板试件高12%~20%,前者极限位移稍大于后者;当试件发生螺杆剪坏时,两者极限承载力基本相同,平板试件极限位移约为波纹板试件的1.3~1.7倍。根据试验结果及有限元参数分析得出:当波纹板连接件发生孔壁承压破坏时,极限承载力随高强度螺栓预拉力的增加而有所增加,同时极限承载力也随板厚的增加而增加;当波纹板连接件发生螺杆剪切破坏时,极限承载力受螺栓预拉力和板厚影响较小;为保证连接件不发生端部剪断破坏,波纹板连接件的端距应不小于3d0;对发生孔壁承压破坏的波纹板连接件,建议以平板连接件计算公式乘以1.1的增大系数做为波纹板连接件的接缝高强度螺栓连接极限承载力计算公式;对发生螺栓杆剪切破坏的波纹板连接件,接缝连接极限承载力建议按我国JGJ99-2015规范中平板连接件抗剪极限承载力计算。