钢结构以质量轻强度大、工业化程度高、绿色环保并且具有良好变形能力等优势使其在桥梁和建筑方面得到了广泛的应用,钢结构的各部件之间可以通过焊接、螺栓连接和铆接等方式组合在一起。高强度螺栓连接作为螺栓连接的一种,以其拆卸方便,承载力大,弹性性能好,施工简便且耐疲劳等优点得到越来越多的重视。与此同时,虽然规范中关于高强度螺栓连接的破坏方式、扩孔大小对结构的性能影响也渐渐完善,但仍存在某些不足。目前,国内规范中关于高强度螺栓连接极限承载力的设计计算方法中考虑的因素较少,与其他国家规范有一定的差异。而且关于扩孔对高强度螺栓连接性能的影响大部分都是关于摩擦型的,关于扩孔对承压型螺栓连接性能的影响少之又少。本文在现有规范和研究成果的基础上,深入研究不同端距下的承压型螺栓连接的力学性能,并且通过有限元对扩孔条件下的高强度螺栓连接进行了参数化分析,最后对比分析了不同板厚下的摩擦型和承压型高强度螺栓连接的承载能力。本文主要完成的工作有:(1)首先介绍了高强度螺栓连接扩孔以及参数化分析的研究现状,基于调查结果提出本文的研究思路和方法。(2)依据现有国内外规范,对高强度螺栓连接的构造要求和工作性能进行了总结,还对中美欧三种规范针对高强度螺栓连接的极限承载力的计算方法进行了举例分析对比,计算结果表明:对于承压型高强度螺栓连接,中国规范的极限承载力值最小,对于摩擦型高强度螺栓连接,中欧规范非常接近,均小于美国规范规定值,说明中国规范偏于保守。(3)通过ANSYS建立不同端距的承压型螺栓连接的三维实体模型,基于此,对高强度螺栓连接的极限承载力和破坏形式做了细致的分析研究。分析结果表明:在合理的范围内,极限承载力随着螺栓端距的增大而增大;随着螺栓端距的增大,螺栓连接结构的破坏模式从螺栓从盖板端部撕裂脱出破坏到孔壁承压破坏再到螺栓杆弯曲变形破坏的形式过渡。(4)同样以承压型高强度螺栓连接为研究对象,通过ANSYS建立有限元模型,将扩孔大小、扩孔位置、螺栓型号、构造参数等依次为变量,分析了不同变量对承压型高强度螺栓连接承载性能的影响。分析结果表明:扩孔大小和扩孔位置对极限承载力都有着较为显著的影响,可按照0.85和0.9的折减系数对大圆孔下不同的扩孔大小和扩孔位置下的承载力进行折减;构造参数和螺栓型号对扩孔后的承载性能影响不大,只要满足规范要求即可。(5)以摩擦型高强度螺栓连接为研究对象,建立有限元模型,以扩孔大小、扩孔位置作为变量,对螺栓的滑移荷载进行了参数化分析。结果表明:扩孔大小和扩孔位置对滑移荷载的影响较为显著,可按照0.85的的折减系数对大圆孔下不同的扩孔大小和扩孔位置下的滑移荷载进行折减。(6)通过ANSYS建立模型,对比分析研究了不同板厚下的摩擦型和承压型高强度螺栓连接的承载能力。分析结果表明:承压型高强度螺栓连接结构的极限承载力与板厚有关,摩擦型高强度螺栓连接结构的极限承载力与板厚无关;在本文所选的盖板厚度条件下,以12mm板厚为分界线,t12 mm时,摩擦型高强度螺栓连接的承载力大,t12mm时承压型的承载力大,并且随着板厚增大逐渐增大然后趋于稳定。