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钢结构工程扇形切角工艺孔带衬板及底部有焊缝的5个节点试验
编辑:加固企业  来源:本站  发表时间:2014/3/12 16:03:33  点击:2636

  钢结构工程节点破坏原因与阐发:就节点破坏原因,通过现场调查、室内试验和现场检验,进行了结构响应阐发、有限元阐发、断裂力学阐发等,还作了很多补充试验,结合震前研究,对节点破坏原因提出了一些看法。首先认为节点破坏与加劲板、补强板腹板附加焊缝等的变动,并没有什么直接关系,也并不是仅由设计或施工不良所能说明的,而是应从节点本身存在根本性缺陷方面去找原因。有以下3个方面因素被认为是决定和和影响节点性能而导致了破坏:

  1.焊缝金属冲击韧性低:焊缝多采用E70T-4或E70T-7自屏蔽药芯焊条施焊,这种焊条提供的最小抗拉强度480MPa,恰帕冲击韧性无规定,试验室试件和从实际破坏的结构中取出的连接试件在室温下的试验表明,其冲击韧性往往只有10-15J,这样低的冲击韧性使得连接很易产生脆性破坏,成为引发节点破坏的重要因素。在北岭地震后不久所作的大型验证性试验,对焊缝进行十分仔细的操作,做到了确保焊接质量,排除了焊接操作产生的影响。焊缝采用E70T-4型低韧性焊条,尽管焊接操作的质量很高,连接还是出现了早期破坏,从而证明了焊接缝金属冲击韧性低,是焊接破坏的因素之一。

  2.焊缝存在的缺陷:对破坏的连接所作调查表明,焊接质量往往很差,很多缺陷可以看出明显违背了规范规定的焊接质量要求,不但焊接操作有问题,焊缝查抄也有问题。很多缺陷说明,裂缝萌生在下翼缘焊缝中腹板的焊条通过孔附近,该处的下翼缘焊缝是中断的,使缺陷更为明显。该部位进行超声波查抄也比较困难,因为梁腹板妨碍探头的设置。因此,主要的连接焊缝中由于施焊困难和探伤困难出现了质量极差的部位。上冀缘焊缝的施焊和探伤不存在梁腹板妨碍的问题,因此可以认为是上翼缘焊缝破坏较少的原因之一。

  3.坡口焊缝处的衬板和引弧板造成人工缝:实际工程中,往往焊接后将焊接衬板留在原处,这种做法已经表明,对连接的破坏具有重要影响。在加州大学进行的试验表明,衬板与柱翼缘之间形成一条未熔化的垂直界面,相当于一条人工缝,在梁翼缘的拉力作用下会使该裂缝扩大,引起脆性破坏。其它人员的研究也得出相同结果。

  4.梁翼缘坡口焊缝出现的超应力:当梁发展到塑性弯矩时,梁下翼缘坡口焊缝处会出现超高应力。超应力的出现因素有:当螺栓连接的腹板不足以参加弯矩传递时,柱翼缘受弯导致梁翼缘中段存在着较大的集中应力;在供焊条通过的焊接工艺孔处,存着附加集中应力;据观察,有一大部分剪力实际是由翼缘焊缝传递,而不是象通常设计假设的那样由腹板的连接传递。梁翼缘坡口焊缝的应力很高,很可能对节点破坏起了不利影响。Popov[4]采用8节点块体单元有限元模拟阐发发现,节点应力分布的最高应力点,是在梁的翼缘焊缝处和节点板域,节点板域的屈从命中心开始,然后向四周扩散。岭前进行的大量试验表明,当焊缝不出现裂纹时,节点受力情况也常常不能满足坡口焊缝近处梁翼缘母材不出现超应力的要求。日本利用震前带有工艺孔的节点,在试验荷载下由应变仪测得的工艺孔端点翼缘内外的应变分布,应变集中倾向出此刻翼缘外侧端部,内侧则在工艺孔端部,最大应变发生在工艺孔端点位置上。应变集中的原因,不仅大于工艺孔造成的不连续性,还在于工艺孔部分梁腹板负担的一部分剪力由翼缘去承担了,使翼缘和柱隔板上产生了二阶弯曲应力。这些试验与阐发均指出,此后对节点性能的改进,不仅应改善焊缝,而且还应降低梁翼缘坡口焊缝处的应力水平。

  5.其它因素:有很多其它因素也被认为对节点破坏产生潜在影响,包括:梁的屈服应力比规定的最小值高出很多;柱翼缘板在厚度方向的抗拉强度和延性不确定;柱节点域过大的剪切屈服和变写油分廖产生不利影响;组合楼板产生负面影响。这些影响因素可能还需要一按时间进行争论,才能弄清楚。
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