6 高强螺栓摩擦型连接计算讲义资料
7页1、北京交通大学海滨学院 钢结构课程讲义 六 1 高强高强螺栓螺栓摩擦型摩擦型连接计算讲义连接计算讲义 张思功 0320 目录目录 一、单个螺栓承载力设计值 . 1 1预拉力 . 1 2抗剪承载力 . 2 3抗拉承载力 . 2 4承受剪力和外拉力连接的承载力 . 3 二、螺栓群计算 . 4 1高强度螺栓群的抗剪计算 . 4 2高强度螺栓群的抗拉计算 . 4 三、净截面验算 . 6 与普通螺栓连接的计算相比,基本步骤完全相同,即: 1)计算单个螺栓的承载力设计值; 2)求所需螺栓数目; 3)排列螺栓; 4)验算截面强度。 其中第 1)和 4)方法不同。 一、一、单个螺栓承载力设计值单个螺栓承载力设计值 1预拉力 高强度螺栓摩擦型连接主要是依靠拧紧螺帽使螺杆中产生较高的预拉力, 从 而使连接处的板叠加产生较高的预压力,而后依靠板件间的摩擦力传递内力,并 以摩擦力将要被克服时作为连接承载能力的极限状态。螺栓的预拉力 P、摩擦面 间的抗滑移系数和钢材种类等都直接影响到高强度螺栓连接的承载力。因此,如 何保证螺栓中具有设计要求的预拉力是保证质量的首要关键, 其次是必须使板件 在连接部分有很好的接触和
2、有较高的抗滑移系数。 高强度螺栓的预拉力设计值 P 由式(3.52)计算,并取 5kN 的整数倍值。 P= 2 . 1 9 . 09 . 09 . 0 Aefu (3.52) 式中 Ae螺栓螺纹处的有效面积; fu螺栓经热处理后的最低抗拉强度; 北京交通大学海滨学院 钢结构课程讲义 六 2 式(3.52)中的系数考虑了以下几个因素: 拧紧螺帽时螺栓同时受到由预拉力引起的拉应力和由力矩引起的扭转剪应力作用。 试验表 明,可取系数 1.2 考虑拧紧螺栓时扭矩对螺杆的不利影响。 施工时为了弥补高强度螺栓预拉力的松弛损失,一般超张拉 510,为此考虑一个超 张拉系数 0.9; 考虑螺栓材质的不均匀性,引进一折减系数 0.9; 由于以螺栓的抗拉强度为准,为安全再引入一个附加安全系数 0.9。 2抗剪承载力 一个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值为: b v N=0.9nf P (3.54) 式中 0.9抗力分顶系数 rR的倒数; nf传力摩擦面数目:单剪时,nf1;双剪时,nf2; P一个高强度螺栓的设计预拉力; 摩擦面抗滑移系数。 3抗拉承载力 高强度螺栓拧紧后,螺栓杆内产生预拉力 P。与
3、此相应,螺栓把被连接的钢 板夹紧,使其间产生预压力 C,并且 C=P(图 1 a)。预拉力 P 在螺栓杆截面 内大致为均匀分布; 钢板间预压力 C 扩散分布于螺栓头与螺母附近局 部范围内,可大致认为在螺栓附近局部面积内均匀分布。面积的大小随螺 栓直径与钢板束厚度的比值等变动,大致为。 (a) (b) 图 1 螺栓预拉力与钢板间压紧力 北京交通大学海滨学院 钢结构课程讲义 六 3 高强度螺栓拧紧后,螺栓受预压力 P,螺栓杆被拉长。被连接钢板间受预压 力,该部分钢板总厚度略被压薄一些。当螺栓受外拉力时(图 1b),被连 接钢板趋于分开, 这样螺栓杆又被拉长 , 钢板束也相应从原压缩状态恢复变 厚 。与此变形相应,螺栓拉力将由 P 增加为 而钢板间压紧力将由 C 减小为 因为。根据内外力平衡条件,即 可得 取较小值时,得 可见,当螺栓连接受外拉力时, 即螺栓拉力增加不多,而钢板间压紧力显著减小。 高强度螺栓受拉时,要求不要降的过低,以便钢板间仍保持有适当的加紧 力,使连接有整体性;也要求不要增加过多,以免螺栓杆达到屈服或易引起较 大松弛。计算表明,当加于螺杆上的外拉力 Nt为预拉力 P 的
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