1.螺栓的排列要求: (1)受力要求 (2)构造要求 (3)施工要求
2. 螺栓受剪破坏时的破坏形式★ (1)栓杆被剪断 (2)板件被挤压破坏 (3)构件被拉断破坏
(4)构件端部被冲剪破坏-----端距≥2d0 (5)栓杆受弯破坏-----板件总厚度
?t?5d
前三种破坏需通过计算来保证,而后两种破坏需采取构造措施。 (二)普通螺栓连接受剪时的计算 1.单个受剪螺栓的承载力设计值 ① 抗剪承载力设计值。
4式中:nv一个螺栓的受剪面数,单剪nv=1,双剪nv=2;
N?nv?bv??d2?fvb
d一螺栓杆的直径;
fvb一螺栓的抗剪强度设计值。
② 承压承载力设计值。
Ncb?d??t?fcb
式中:
?t一在同一受力方向承压构件的较小总厚度(取2tfcb一螺栓的承压强度设计值。
1和2中的较小值);
t2. 抗剪螺栓群在轴心力作用下的计算
受轴心力作用的螺栓连接的双盖板对接连接。其计算公式为: N1?连接一侧所需的螺栓数目为: n?Nb?Nmin nN bNmin3.抗剪螺栓群在扭矩作用下的计算
在扭矩T的作用下,计算每个螺栓的受力时,假设受扭矩T作用时,所有螺栓均绕螺栓群形心O旋转。各螺栓所受力的大小与该螺栓至形心距离ri成正比,其方向与连线ri垂直,1号螺栓受力最大。 N1?TT?r1?ri2?T?r1b?N min22?xi??yi4.抗剪螺栓群在轴心力、剪力、扭矩共同作用下的计算
下图(a)为偏心力V作用的螺栓连接。偏心力的作用线至螺栓中心线的距离为e,将力向螺栓群的形心O简化后,可与图(b)(c)所示的剪力V及扭矩T=V·e共同作用的结果等效。
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在剪力V的作用下,每个螺栓的受力为: N1y?vV n在扭矩T的作用下,计算每个螺栓的受力时,假设受扭矩T作用时,所有螺栓均绕螺栓群形心O旋转。各螺栓所受力的大小与该螺栓至形心距离ri成正比,其方向与连线ri垂直,1号螺栓受力最大。 N1?TT?r1?r2?T?r1i?x2i??yi2
将其分解得: N1x? N1y?TTT?y1 22?xi??yiT?x1 22x?y?i?iT21x故在扭矩T和轴心力V的共同作用下,受力最大的螺栓“1”承受的合力应满足下式: N1??N???Nv1y?N1Ty?2b?Nmin
若连接在承受以上偏心力作用的同时,沿x-x轴承受轴力N,且力N通过螺栓群形心O,则螺栓“1”承受的合力应满足:
N1??NT1x?N1Nx???N2v1y?N1Ty?2b ?Nmin【例题】上图(a)所示的普通螺栓连接。M22螺栓,孔径为23.5mm,荷载设计值F=140KN,柱翼缘板厚度为12mm,拼接板厚度为10mm,偏心距e=300mm,材料Q235。
【解析】单个螺栓的抗剪和承压承载力设计值为:
N?nV?44Ncb?d??t?fcb?22?10?305?67.1KNbV??d2?f?1?bV??222?140?53.2KN
?x2i??yi2?10?62?4?162?4?82?1640cm2
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N1Tx?N1Ty?N1vy?N1?T?y1?x2i??yi??yi2??140?300?160?41KN21640?10140?300?60?15.4KN21640?10}
T?x1?x2i2V140??14KNn10?N???NT21xT1y?N1vy?2?412??15.4?14??50.5KN2b?Nmin?53.2KN(三)普通螺栓连接受拉时的计算 1.单个受拉螺栓的抗拉承载力设计值
N?Ae?ft?2.抗拉螺栓群在弯矩作用下的计算
螺栓群的旋转中心在弯矩指向的最外一排螺栓的轴线上。 受力最大的螺栓需满足的条件为:
btb??de24?ftb
N1M?M?y1m?yi2?Ntb
其中y1—最外排螺栓到旋转中心的距离;
yi—每排螺栓到旋转中心的距离;
m—螺栓的列数。
第六节 高强度螺栓连接
(一)高强度螺栓连接受剪时的工作性能★
高强度螺栓连接的承载力比普通螺栓高得多,剪切变形小。摩擦型高强度螺栓连接是以板件之间出现滑动,即摩擦阻力刚被克服作为承载能力极限状态。承压型高强度螺栓连接受剪是以螺栓杆被剪坏或螺栓孔壁挤压破坏为极限状态。
(二)高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数
高强度螺栓应严格按照施工规程操作,不得在潮湿或淋雨状态下进行拼装,不得在摩擦面上涂红丹、油漆等,保证连接处摩擦面干燥、清洁。
(三)高强度螺栓连接的计算 1.高强度螺栓连接受剪时的计算 (1)高强度螺栓抗剪承载力设计值
1)一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为:
Nv?0.9nf???P
式中:nf—传力摩擦面数目;
b? —摩擦面抗滑移系数;
P —一个高强度螺栓的设计预拉力; 2)一个承压型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为:
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① 抗剪承载力设计值 N?nv?bbv??d24?fvb
bc② 承压承载力设计值 Nc?d?(2)螺栓群在轴心力作用下的计算 每个螺栓的受力是相等的 N1?连接一侧所需的螺栓数目为: n??t?f
Nb?Nmin nN bNmin(3)抗剪螺栓群在扭矩作用下的计算
在扭矩T的作用下,计算每个螺栓的受力时,假设受扭矩T作用时,所有螺栓均绕螺栓群形心O旋转。各螺栓所受力的大小与该螺栓至形心距离ri成正比,其方向与连线ri垂直,1号螺栓受力最大。 N1?TT?r1?ri2?T?r1b?N min22?xi??yi(4)抗剪螺栓群在轴心力、剪力、扭矩共同作用下的计算 受力最大的螺栓“1”承受的合力应满足下式: N1??N???NT21xv1y?N1Ty?2b?Nmin
【例题】图示为摩擦型高强螺栓的对接接头,钢板材料为Q235B,用8.8级高强螺栓M20,孔径为
21.5mm,预拉力P=110kN,接触面喷砂处理μ=0.45,求接头所能承受的最大拉力N?
【解析】Nv?0.9nf?P?0.9?2?0.45?110?89kN
bNmax1?8Nvb?8?89?712kN
钢板毛截面面积:
A??2?60?3?80??10?3600mm2
Nmax2?Af?3600?215?774kN
钢板净截面面积:
An??2?60?3?80?4?21.5??10?2740mm2
n?4???N???1?0.51?N??1?0.5?N?0.75N
n?8???
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由
N?0.75N?f得:?215 An2740Nmax2?215?2740?785kN 所以最大拉力N?712kN
0.752.高强度螺栓连接受拉时的计算 (1)高强度螺栓抗拉承载力设计值
1)一个摩擦型高强度螺栓的抗拉承载力设计值为:Nt?0.8P
2)一个承压型高强度螺栓的抗拉承载力设计值为:
bNtb?Ae?ftb?(2)螺栓群在轴心力作用下的计算 每个螺栓的受力是相等的 N1?连接一侧所需的螺栓数目为: n???de42?ftb
N?Ntb nN Ntb(3)螺栓群在弯矩作用下的计算
在弯矩作用下,螺栓群的旋转中心位于螺栓群的形心
N1M?M?y1b?Nt
m?yi23.高强度螺栓连接同时承受拉力和剪力时的计算★ (1)摩擦型高强度螺栓连接,需满足条件:
NvNt?b?1 bNvNt (2)承压型高强度螺栓连接,需满足条件:
22?Nv?b?N?v??Nt????b???N???t?NcbNv?
1.2?1
【例题】验算如图所示摩擦型高强螺栓连接是否安全,已知:荷载N=300kN,螺栓M20,10.9级,μ=0.5,
预紧力P=155kN。
【解析】螺栓群形心O处的内力有:
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