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2025年 第40卷 第11期
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2025, 40(11): 1-7.
doi: 10.13206/j.gjgS25101701
摘要
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摘要:
利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸和冲击试验机，研究了不同回火温度对耐候桥梁钢Q550qENH组织和力学性能的影响规律，利用周期浸润腐蚀实验，研究了模拟工业大气环境下实验钢的腐蚀行为。结果表明：实验钢的显微组织主要由粒状贝氏体、多边形铁素体以及少量针状铁素体构成；随着回火温度增加，实验钢强度呈现先上升再降低的趋势，500 ℃回火时实验钢的屈服强度为690 MPa，抗拉强度为772 MPa，延伸率为21%；回火处理后基体内马氏体/奥氏体（M/A）岛组织分解，大角度晶界占比逐渐增多，实验钢具有良好的低温冲击韧性，-40、-60、-80 ℃的冲击功分别为291、276、237 J，力学性能优异；在实验钢的锈层截面中有Cr和Ni元素的富集现象，锈层的主要成分为α-FeOOH，耐腐蚀性能优异。
利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸和冲击试验机，研究了不同回火温度对耐候桥梁钢Q550qENH组织和力学性能的影响规律，利用周期浸润腐蚀实验，研究了模拟工业大气环境下实验钢的腐蚀行为。结果表明：实验钢的显微组织主要由粒状贝氏体、多边形铁素体以及少量针状铁素体构成；随着回火温度增加，实验钢强度呈现先上升再降低的趋势，500 ℃回火时实验钢的屈服强度为690 MPa，抗拉强度为772 MPa，延伸率为21%；回火处理后基体内马氏体/奥氏体（M/A）岛组织分解，大角度晶界占比逐渐增多，实验钢具有良好的低温冲击韧性，-40、-60、-80 ℃的冲击功分别为291、276、237 J，力学性能优异；在实验钢的锈层截面中有Cr和Ni元素的富集现象，锈层的主要成分为α-FeOOH，耐腐蚀性能优异。
2025, 40(11): 8-12.
doi: 10.13206/j.gjgS25070301
摘要:
采用控轧控冷（TMCP）+弛豫+回火工艺开发生产了耐候桥梁用不锈钢复合板，研究了3种水冷工艺对复合板组织和性能的影响。结果表明：不同水冷工艺下，复合板基层碳钢组织均为粒状贝氏体+准多边形铁素体+珠光体；随着入水温度的降低，复合界面处基层的脱碳层变宽，基层中的先共析铁素体比例增加，强度降低，特别是屈服强度由572 MPa降至527 MPa，屈强比由0.87降至0.83；入水温度相同时，随着返红温度的降低，贝氏体转变更充分，抗拉强度由658 MPa提高至710 MPa，但屈服强度变化不大，从而降低屈强比，达到316L+Q500qENH的性能要求。
采用控轧控冷（TMCP）+弛豫+回火工艺开发生产了耐候桥梁用不锈钢复合板，研究了3种水冷工艺对复合板组织和性能的影响。结果表明：不同水冷工艺下，复合板基层碳钢组织均为粒状贝氏体+准多边形铁素体+珠光体；随着入水温度的降低，复合界面处基层的脱碳层变宽，基层中的先共析铁素体比例增加，强度降低，特别是屈服强度由572 MPa降至527 MPa，屈强比由0.87降至0.83；入水温度相同时，随着返红温度的降低，贝氏体转变更充分，抗拉强度由658 MPa提高至710 MPa，但屈服强度变化不大，从而降低屈强比，达到316L+Q500qENH的性能要求。
2025, 40(11): 13-21.
doi: 10.13206/j.gjgS24022601
摘要:
通过某燃煤电厂除尘器灰斗存灰、卸灰两阶段现场测试，对灰斗加劲肋应力、斗壁应力、斗壁位移等测试数据及现象进行了分析，并将现场实测结果与有限元模拟结果对比分析，最后结合数值模拟和GB/T 12127—2015《电除尘器钢结构设计规范》计算方法对灰斗在测试荷载工况和满灰荷载工况下的应力进行了分析，探讨了加劲肋的计算方法。研究表明：测试中测点动态最大应力为147 MPa，测试荷载仅为满灰荷载的37%，由数值模拟和按规范计算得出，在满载或超载时灰斗将有安全风险；除尘器稳定运行时，灰斗温度主要受环境影响，温度作用下，结构内会产生不可忽视的温度应力，在工程设计中应给予重视；按照GB/T 12127—2015规定的加劲肋设计方法误差偏大，简化模型不符合实际，建议按照封闭框架计算更为合理。
通过某燃煤电厂除尘器灰斗存灰、卸灰两阶段现场测试，对灰斗加劲肋应力、斗壁应力、斗壁位移等测试数据及现象进行了分析，并将现场实测结果与有限元模拟结果对比分析，最后结合数值模拟和GB/T 12127—2015《电除尘器钢结构设计规范》计算方法对灰斗在测试荷载工况和满灰荷载工况下的应力进行了分析，探讨了加劲肋的计算方法。研究表明：测试中测点动态最大应力为147 MPa，测试荷载仅为满灰荷载的37%，由数值模拟和按规范计算得出，在满载或超载时灰斗将有安全风险；除尘器稳定运行时，灰斗温度主要受环境影响，温度作用下，结构内会产生不可忽视的温度应力，在工程设计中应给予重视；按照GB/T 12127—2015规定的加劲肋设计方法误差偏大，简化模型不符合实际，建议按照封闭框架计算更为合理。
2025, 40(11): 22-31.
doi: 10.13206/j.gjgS24092403
摘要:
聚氨酯泡沫-钢框-金属面板一体化（RSM）集成墙体是一种新型的集成剪力墙，具有优异的抗剪性能和节能效果。然而，关于自攻螺钉间距对其性能影响的系统研究较少。通过试验和数值模拟相结合，探讨自攻螺钉间距对RSM墙体抗剪性能的影响，为工程应用提供设计指导。基于ABAQUS软件建立了有限元模型，并制作了自攻螺钉间距为75 mm和150 mm的墙体，进行了单调加载和低周往复加载试验，采集了荷载-位移及荷载-滞回曲线数据。通过对比试验与模拟结果，验证了模型的准确性，并扩展研究了50，75，100，125，150 mm螺钉间距下的性能变化。结果表明：减小螺钉间距显著提高了墙体的初始刚度、抗剪承载力和耗能能力，加密螺钉连接增强了薄金属板与钢框架的结合，延缓了金属板撕裂。随着螺钉间距减小，墙体刚度退化减缓，延塑性增强；但钢板破坏后承载力迅速下降；墙体耗能能力与螺钉间距呈负相关，等效阻尼系数随位移增大先增后减。即加密螺钉间距优化了板框连接性能，显著提升墙体的抗剪能力和初始刚度，为RSM集成墙体的优化设计提供了理论依据。
聚氨酯泡沫-钢框-金属面板一体化（RSM）集成墙体是一种新型的集成剪力墙，具有优异的抗剪性能和节能效果。然而，关于自攻螺钉间距对其性能影响的系统研究较少。通过试验和数值模拟相结合，探讨自攻螺钉间距对RSM墙体抗剪性能的影响，为工程应用提供设计指导。基于ABAQUS软件建立了有限元模型，并制作了自攻螺钉间距为75 mm和150 mm的墙体，进行了单调加载和低周往复加载试验，采集了荷载-位移及荷载-滞回曲线数据。通过对比试验与模拟结果，验证了模型的准确性，并扩展研究了50，75，100，125，150 mm螺钉间距下的性能变化。结果表明：减小螺钉间距显著提高了墙体的初始刚度、抗剪承载力和耗能能力，加密螺钉连接增强了薄金属板与钢框架的结合，延缓了金属板撕裂。随着螺钉间距减小，墙体刚度退化减缓，延塑性增强；但钢板破坏后承载力迅速下降；墙体耗能能力与螺钉间距呈负相关，等效阻尼系数随位移增大先增后减。即加密螺钉间距优化了板框连接性能，显著提升墙体的抗剪能力和初始刚度，为RSM集成墙体的优化设计提供了理论依据。
2025, 40(11): 32-39.
doi: 10.13206/j.gjgS24111401
摘要:
钢板剪力墙的加劲肋通过焊接连接可能导致加劲肋承担框架竖向荷载，增加其受力复杂性，进而影响钢板剪力墙的抗震性能。为有效避免这些问题，同时提高墙体的装配性，提出了一种新型的插肋式钢板剪力墙。利用有限元软件ABAQUS建立了包括插肋式钢板剪力墙在内的5种钢板剪力墙的有限元模型，并对其滞回能力、承载力、耗能能力、刚度和变形能力等方面进行了对比分析。研究结果表明，与无加劲肋的钢板剪力墙相比，焊接式和插肋式钢板剪力墙的极限荷载均有显著提升，提升幅度分别为13.93%和18.91%，表现出更强的承载能力。而且，插肋式钢板剪力墙因接触面间的摩擦使其累积总耗能提升了54.1%，等效黏滞阻尼系数提升了23.7%，表现出优良的耗能能力和抗震性能。尽管在加载初期插肋式钢板剪力墙的刚度退化明显，但其初始刚度在所有模型中仍保持最高，初始刚度相比无加劲肋的钢板剪力墙提高了11.6%。可见，插接加劲肋有效约束了钢板的平面外变形，展现了优异的抗震性能。随着加劲肋组合密度的增加，插肋式钢板剪力墙的各项性能均得到提升，但加劲肋组合密度过高时，各项性能提升速率变缓。设计中应综合考虑经济效益，选择合适的加劲肋组合密度。
钢板剪力墙的加劲肋通过焊接连接可能导致加劲肋承担框架竖向荷载，增加其受力复杂性，进而影响钢板剪力墙的抗震性能。为有效避免这些问题，同时提高墙体的装配性，提出了一种新型的插肋式钢板剪力墙。利用有限元软件ABAQUS建立了包括插肋式钢板剪力墙在内的5种钢板剪力墙的有限元模型，并对其滞回能力、承载力、耗能能力、刚度和变形能力等方面进行了对比分析。研究结果表明，与无加劲肋的钢板剪力墙相比，焊接式和插肋式钢板剪力墙的极限荷载均有显著提升，提升幅度分别为13.93%和18.91%，表现出更强的承载能力。而且，插肋式钢板剪力墙因接触面间的摩擦使其累积总耗能提升了54.1%，等效黏滞阻尼系数提升了23.7%，表现出优良的耗能能力和抗震性能。尽管在加载初期插肋式钢板剪力墙的刚度退化明显，但其初始刚度在所有模型中仍保持最高，初始刚度相比无加劲肋的钢板剪力墙提高了11.6%。可见，插接加劲肋有效约束了钢板的平面外变形，展现了优异的抗震性能。随着加劲肋组合密度的增加，插肋式钢板剪力墙的各项性能均得到提升，但加劲肋组合密度过高时，各项性能提升速率变缓。设计中应综合考虑经济效益，选择合适的加劲肋组合密度。
2025, 40(11): 40-46.
doi: 10.13206/j.gjgS25081801
摘要:
对2根足尺新型连接预制-现浇混凝土组合方形混凝土柱在ISO 834标准火灾升温曲线下的耐火性能进行试验，研究核芯现浇混凝土强度为C30普通混凝土与C60高强混凝土时，柱失效模式、轴向变形及耐火极限的差异。结果表明：核芯现浇混凝土为高强混凝土时，混凝土爆裂程度更剧烈；预制方管具有良好的隔热作用，延缓热量向核芯现浇混凝土传递，从而保护核芯区现浇混凝土，且承载力损失较小；预制方管与核芯现浇混凝土能够发挥协同作用，破坏时仍具有良好的整体性；核芯现浇混凝土为C30与C60时，柱破坏时轴向变形分别为-25.28，-19.32 mm，两者差异较小，耐火极限分别为121， 48 min，即核芯区混凝土为高强混凝土时，耐火性能显著降低，核芯现浇混凝土为普通混凝土的耐火性能优于高强混凝土。
对2根足尺新型连接预制-现浇混凝土组合方形混凝土柱在ISO 834标准火灾升温曲线下的耐火性能进行试验，研究核芯现浇混凝土强度为C30普通混凝土与C60高强混凝土时，柱失效模式、轴向变形及耐火极限的差异。结果表明：核芯现浇混凝土为高强混凝土时，混凝土爆裂程度更剧烈；预制方管具有良好的隔热作用，延缓热量向核芯现浇混凝土传递，从而保护核芯区现浇混凝土，且承载力损失较小；预制方管与核芯现浇混凝土能够发挥协同作用，破坏时仍具有良好的整体性；核芯现浇混凝土为C30与C60时，柱破坏时轴向变形分别为-25.28，-19.32 mm，两者差异较小，耐火极限分别为121， 48 min，即核芯区混凝土为高强混凝土时，耐火性能显著降低，核芯现浇混凝土为普通混凝土的耐火性能优于高强混凝土。
2025, 40(11): 47-54.
doi: 10.13206/j.gjgS22061101
摘要:
近年来，随着预应力空间结构的发展，高钒索因其优异的抗腐蚀和防火性能，在工程领域得到了广泛应用。为深入理解拉索在复杂受力条件下的力学性能及其内部钢丝的相互作用机理，建立了1×19高钒索的三维精细化有限元模型，对其在轴向拉伸和拉-弯耦合作用下的力学行为进行了模拟和分析。模型中定义了高钒钢丝的本构关系，考虑了钢丝间的接触，并利用刚体耦合进行边界条件设置，并对比试验数据验证了有限元模型的准确性。通过对有限元模拟结果分析发现：轴向拉伸作用下，摩擦系数对钢丝间接触压力的影响因位置而异，泊松效应和钢丝间的相互错动导致接触压力下降，摩擦系数的影响也随之减弱；钢丝应力发展受捻角影响显著，中心钢丝因无捻角而应力增长最快，外层钢丝因环向握裹作用而增长较慢；在拉-弯耦合作用下，接触压力的变化趋势明显受位置影响，中心钢丝下方区域因受拉力较大而快速增长，中心钢丝上方区域则因受压导致接触压力先减小，随后因横向荷载主导而增大；此外，拉索弯曲时应力分布呈现明显不均匀性，应力集中区域在拉索固定端和横向荷载作用区域尤为显著，拉压交替明显。结果表明：拉索在复杂受力下内部呈现出复杂的应力与接触压力分布规律，在受拉时，钢丝捻角对应力发展起主导作用，而弯曲效应则显著改变了拉索钢丝的接触压力与应力的分布模式。
近年来，随着预应力空间结构的发展，高钒索因其优异的抗腐蚀和防火性能，在工程领域得到了广泛应用。为深入理解拉索在复杂受力条件下的力学性能及其内部钢丝的相互作用机理，建立了1×19高钒索的三维精细化有限元模型，对其在轴向拉伸和拉-弯耦合作用下的力学行为进行了模拟和分析。模型中定义了高钒钢丝的本构关系，考虑了钢丝间的接触，并利用刚体耦合进行边界条件设置，并对比试验数据验证了有限元模型的准确性。通过对有限元模拟结果分析发现：轴向拉伸作用下，摩擦系数对钢丝间接触压力的影响因位置而异，泊松效应和钢丝间的相互错动导致接触压力下降，摩擦系数的影响也随之减弱；钢丝应力发展受捻角影响显著，中心钢丝因无捻角而应力增长最快，外层钢丝因环向握裹作用而增长较慢；在拉-弯耦合作用下，接触压力的变化趋势明显受位置影响，中心钢丝下方区域因受拉力较大而快速增长，中心钢丝上方区域则因受压导致接触压力先减小，随后因横向荷载主导而增大；此外，拉索弯曲时应力分布呈现明显不均匀性，应力集中区域在拉索固定端和横向荷载作用区域尤为显著，拉压交替明显。结果表明：拉索在复杂受力下内部呈现出复杂的应力与接触压力分布规律，在受拉时，钢丝捻角对应力发展起主导作用，而弯曲效应则显著改变了拉索钢丝的接触压力与应力的分布模式。
2025, 40(11): 55-59.
doi: 10.13206/j.gjgS24082625
摘要:
对人字支撑架的各种破坏模式对应的抗侧承载力进行了分析。结果表明：1）人字支撑架根据破坏机构不同分为 人字撑-横梁汇交节点竖向剪切屈服的绝对弱剪型，先压撑屈曲后节点剪切屈服的相对弱剪型，拉撑不屈服的弯曲型弱梁和拉撑屈服的弯曲型强梁等四种类型；相应地，有四种不平衡力的计算方式。2）不管横梁是否与柱刚接，不平衡力产生的弯矩都按照简支梁计算。3）弱剪型时，构造应满足梁柱节点域的最小要求，并应按照偏心支撑的加劲肋要求设置横向加劲肋；必要时节点区开口以增加变形能力。4）弯曲型弱梁时，结出了不平衡力应该取用的最小值。
对人字支撑架的各种破坏模式对应的抗侧承载力进行了分析。结果表明：1）人字支撑架根据破坏机构不同分为 人字撑-横梁汇交节点竖向剪切屈服的绝对弱剪型，先压撑屈曲后节点剪切屈服的相对弱剪型，拉撑不屈服的弯曲型弱梁和拉撑屈服的弯曲型强梁等四种类型；相应地，有四种不平衡力的计算方式。2）不管横梁是否与柱刚接，不平衡力产生的弯矩都按照简支梁计算。3）弱剪型时，构造应满足梁柱节点域的最小要求，并应按照偏心支撑的加劲肋要求设置横向加劲肋；必要时节点区开口以增加变形能力。4）弯曲型弱梁时，结出了不平衡力应该取用的最小值。
2025, 40(11): 60-61.
摘要:
