[PPT]螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算講義

1、7.6 普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算一、螺栓排列和構(gòu)造要求直徑：M12M24（2的倍數(shù)）；M24M48 （3的倍數(shù)） ；M48M80 （4的倍數(shù)） ；M80100 （5的倍數(shù)）受力螺栓M16，常用直徑：M2024當(dāng)使用普通螺栓時(shí)，無特殊說明時(shí)是指C級粗制螺栓。排列和間距（見圖7.62）:排列：并排、錯列間距：見表7.5。3.當(dāng)桿件在節(jié)點(diǎn)上或拼接接頭的一端時(shí)，永久性的螺栓（或鉚釘）數(shù)不宜少于兩個(gè)。對組合構(gòu)件的綴條，其端部連接可采用一個(gè)螺栓（或鉚釘）。4.表示方法見表7-9。二、工作性能： 按受力方式分為：抗剪螺栓：力與螺栓桿垂直抗拉螺栓：力與螺栓桿平行抗剪螺栓 受力過程：在受力以后，首先由構(gòu)件間的摩

2、擦力抵抗外力。不過摩擦力很小，構(gòu)件間不久就出現(xiàn)滑移，螺栓桿和螺栓孔壁發(fā)生接觸，使螺拴桿受剪，同時(shí)螺栓桿和孔壁間互相接觸擠壓。 受剪極限狀態(tài)：螺栓桿被剪斷或孔壁承壓破壞。 破壞形式：五種見圖7-66。其中對螺栓桿被剪斷、孔壁擠壓以及板被拉斷，要進(jìn)行計(jì)算。鋼板剪斷和螺栓桿彎曲通過構(gòu)造要求來保證。 計(jì)算公式：抗剪承載力設(shè)計(jì)值：承壓承載力設(shè)計(jì)值 ：bvvbvfdnN42bcbctfdN抗拉螺栓 受力過程：外力趨向于將被連接構(gòu)件拉開，而使螺栓受拉，最后螺栓桿會被拉斷。 受力極限狀態(tài)：螺栓桿被拉斷。 破壞形式：一種，但應(yīng)考慮撬力的影響。 計(jì)算公式：式7-29三、螺栓群的抗剪計(jì)算 在軸心力作用下的抗剪計(jì)算

3、計(jì)算假定：每個(gè)螺栓所受剪力相等。 可以直接計(jì)算螺栓的數(shù)量： 被連接件凈截面強(qiáng)度的計(jì)算：bNNnminfANn規(guī)范規(guī)定當(dāng)l115d0（d0為孔徑）時(shí)，應(yīng)將螺栓或鉚釘?shù)某休d力設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)=1.1l1/（150 d0），當(dāng)l160d0時(shí)，折減系數(shù)=0.7。 2.在扭矩作用下的抗剪計(jì)算計(jì)算假定：被連接構(gòu)件是絕對剛性的，螺栓則是彈性的；各螺栓都繞螺栓群的形心O旋轉(zhuǎn)，其受力大小與到螺栓群形心的距離成正比，方向與螺栓到形心的連線相垂直 。根據(jù)假定知每個(gè)螺栓受力是不同的，將螺栓排列好后找出受力最大的螺栓，驗(yàn)算螺栓的強(qiáng)度。公式7-36、7-37。3. 在扭矩、剪力、軸心力作用下的抗剪計(jì)算： 在多種力共同作

4、用下，分析每一種力作用在螺栓群上的情況，找出受力最不利的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。四、螺栓群的抗拉計(jì)算 在軸心力作用下的抗拉計(jì)算 可以直接計(jì)算螺栓的數(shù)量：式7-39 在彎矩作用下的抗拉計(jì)算（見圖7-75） 在彎矩作用下，首先確定中和軸位置，通常近似地假定螺栓群繞最下邊的一排螺栓旋轉(zhuǎn)，各排螺栓所受的拉力的大小與距最下一排螺栓的距離成正比，所以離中和軸越遠(yuǎn)螺栓受力越大。式7-40。五、剪力和拉力共同作用拉力的存在使螺栓承受剪力的能力降低，驗(yàn)算時(shí)采用相關(guān)公式：1 2btt2bvvNNNNvNbcN7.7高強(qiáng)度螺栓連接的性能和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的性能和計(jì)算一、高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能1、按受力方式分為：抗剪螺

5、栓：摩擦型連接和承壓型連接抗拉螺栓：FN從二者傳遞剪力時(shí)的極限狀態(tài) 可以看出：1) 承壓型連接的抗剪承載力要高于摩擦型連接。2) 摩擦型連接不允許板件之間產(chǎn)生相對滑移，抗剪時(shí)其變形就小，整體性能好，抗疲勞能力強(qiáng)，可以用在直接承受動力荷載的重要結(jié)構(gòu)的連接中。3) 承壓型連接允許板件之間產(chǎn)生相對滑移抗剪時(shí)其變形較大，整體性能差，不得用在直接承受動力荷載的連接中。3、與普通螺栓的區(qū)別：1）材料：高強(qiáng)度螺栓的桿身、螺帽和墊圈都要用抗拉強(qiáng)度很高的鋼材制作 ，性能等級分8.8級；10.9級；12.9級2）預(yù)拉力P：高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力是通過扭緊螺帽實(shí)現(xiàn)的。3）抗滑移系數(shù) ：使用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接時(shí)，與被連

6、接構(gòu)件材料及其接觸面處理方法所確定的摩擦面抗滑移系數(shù)有關(guān)，常用的處理方法和規(guī)范規(guī)定的摩擦面抗滑移系數(shù)值如表7-11。承壓型連接的板件接觸面只要求清除油污及浮銹。高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的確定高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的確定 高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力是根據(jù)螺栓桿的高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力是根據(jù)螺栓桿的有效抗拉強(qiáng)有效抗拉強(qiáng)度度確定的，并考慮了以下修正系數(shù)：確定的，并考慮了以下修正系數(shù)：考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)0.90.9；為防止施工時(shí)超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)為防止施工時(shí)超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)0.90.9；附加安全系數(shù)附加安全系數(shù)0.90.9。考慮擰緊螺帽時(shí)，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對抗拉強(qiáng)度考慮

7、擰緊螺帽時(shí)，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對抗拉強(qiáng)度的降低除以系數(shù)的降低除以系數(shù)1.21.2。 因此，預(yù)拉力：因此，預(yù)拉力：)623 (2 . 19 . 09 . 09 . 0 uefAPAe e螺紋處有效截面積；螺紋處有效截面積；fu u螺栓熱處理后的抗拉強(qiáng)度；螺栓熱處理后的抗拉強(qiáng)度；實(shí)現(xiàn)預(yù)拉力的方法 A A、轉(zhuǎn)角法、轉(zhuǎn)角法 施工方法：施工方法： 初擰初擰用普通扳手?jǐn)Q至不動，使板件貼緊密；用普通扳手?jǐn)Q至不動，使板件貼緊密； 終擰終擰初擰基礎(chǔ)上用長扳手或電動扳手再擰初擰基礎(chǔ)上用長扳手或電動扳手再擰過一定的角度，一般為過一定的角度，一般為120120o o180180o o完成終擰。完成終擰。特點(diǎn)：預(yù)拉力的

8、建立簡單、有效，但要防止欠特點(diǎn)：預(yù)拉力的建立簡單、有效，但要防止欠擰、漏擰和超擰；擰、漏擰和超擰； B B、扭矩法、扭矩法 施工方法：施工方法： 初擰初擰用力矩扳手?jǐn)Q至終擰力矩的用力矩扳手?jǐn)Q至終擰力矩的30%30%50%50%，使板件貼緊密；，使板件貼緊密； 終擰終擰初擰基礎(chǔ)上，按初擰基礎(chǔ)上，按100%100%設(shè)計(jì)終擰設(shè)計(jì)終擰力矩?cái)Q緊。力矩?cái)Q緊。特點(diǎn)：簡單、易實(shí)施，但得到的預(yù)拉力特點(diǎn)：簡單、易實(shí)施，但得到的預(yù)拉力誤差較大誤差較大。C C、扭斷螺栓桿尾部法（扭剪型高強(qiáng)度螺栓）、扭斷螺栓桿尾部法（扭剪型高強(qiáng)度螺栓）施工方法：施工方法： 初擰初擰擰至終擰力矩的擰至終擰力矩的60%60%80%80%；

9、 終擰終擰初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為準(zhǔn)。準(zhǔn)。特點(diǎn)：施工簡單、技術(shù)要求低易實(shí)施、質(zhì)量易特點(diǎn)：施工簡單、技術(shù)要求低易實(shí)施、質(zhì)量易保證等。保證等。高強(qiáng)度螺栓的施工要求：高強(qiáng)度螺栓的施工要求： 由于高強(qiáng)度螺栓的承載力很大程度上取由于高強(qiáng)度螺栓的承載力很大程度上取決于螺栓桿的預(yù)拉力，因此施工要求較嚴(yán)格決于螺栓桿的預(yù)拉力，因此施工要求較嚴(yán)格。二、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接抗剪計(jì)算二、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接抗剪計(jì)算 單栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值：PnNfbv9 .0式中：式中：0.90.9抗力分項(xiàng)系數(shù)抗力分項(xiàng)系數(shù)R R的倒的倒 數(shù)數(shù)(R R=1.111);=1.111); n nf f傳力

10、摩擦面數(shù)目傳力摩擦面數(shù)目; ; - -摩擦面抗滑移系數(shù)摩擦面抗滑移系數(shù); ; P P預(yù)拉力設(shè)計(jì)值預(yù)拉力設(shè)計(jì)值. .1 1、軸心力作用、軸心力作用 假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：對于摩擦型連接對于摩擦型連接：bvNNn NN注意：n為一側(cè)的螺栓數(shù)量。NNbt tt t1 1b1 高強(qiáng)度螺栓群軸心力作用下高強(qiáng)度螺栓群軸心力作用下, ,為了防止板件被拉斷為了防止板件被拉斷尚應(yīng)進(jìn)行板件的凈截面驗(yàn)算尚應(yīng)進(jìn)行板件的凈截面驗(yàn)算. .主板的危險(xiǎn)截面為主板的危險(xiǎn)截面為1-1截面。截面。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，孔前傳力系數(shù)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，孔前傳力系數(shù)可取可取0.50.5，即第一排高強(qiáng)度螺

11、，即第一排高強(qiáng)度螺栓所分擔(dān)的內(nèi)力，已有栓所分擔(dān)的內(nèi)力，已有50%50%在在孔前摩擦面中傳遞?？浊澳Σ撩嬷袀鬟f。11 主主板板厚厚度度。主主板板寬寬度度；螺螺栓栓孔孔直直徑徑；鋼鋼材材強(qiáng)強(qiáng)度度設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值其其中中： tbdftdnbAfANnn0011 ,1 ,; 連連接接一一側(cè)側(cè)的的螺螺栓栓總總數(shù)數(shù)。計(jì)計(jì)算算截截面面上上的的螺螺栓栓數(shù)數(shù)； nnnnNN115 . 011-1截面的內(nèi)力為：截面的內(nèi)力為：2 2、扭矩或扭矩、剪力共同作用下扭矩或扭矩、剪力共同作用下 計(jì)算方法與普通螺栓相同，即：計(jì)算方法與普通螺栓相同，即： FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力剪力F作用下每個(gè)螺栓受力

12、作用下每個(gè)螺栓受力：nFNF 1扭矩扭矩T作用下：作用下：)793()783(11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN )803 (21121 bvFTyTxNNNN摩摩擦擦型型連連接接：由此可得螺栓由此可得螺栓1的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為: :高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的單栓抗拉承載力為高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的單栓抗拉承載力為：F上式未考慮橇力上式未考慮橇力Q Q的影響，當(dāng)考慮橇力的影響，當(dāng)考慮橇力影響時(shí)，橇力影響時(shí)，橇力Q Q的存在導(dǎo)致連接的極限的存在導(dǎo)致連接的極限承載力降低。承

13、載力降低。F所以，如設(shè)計(jì)時(shí)不考慮橇力的影響所以，如設(shè)計(jì)時(shí)不考慮橇力的影響, , 增加連接板件的剛度（如設(shè)加勁肋）。增加連接板件的剛度（如設(shè)加勁肋）。)733 (8 . 0 PNbt2、高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計(jì)算1 1）軸心力作用）軸心力作用 假定各螺栓均勻受力，故所假定各螺栓均勻受力，故所需螺栓數(shù)：需螺栓數(shù)：btNNn N2 2）彎矩作用下）彎矩作用下 由于高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力總小于其預(yù)拉力由于高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力總小于其預(yù)拉力P P，故在彎矩作用下，連接板件接觸面始終處于緊密接觸故在彎矩作用下，連接板件接觸面始終處于緊密接觸狀態(tài)，彈性性能較好，可認(rèn)為是狀態(tài)，彈性性能較好，可認(rèn)為是一個(gè)整體一個(gè)整體, ,所以假定所以假定連接的連接的中和軸與螺栓群形心軸重合中和軸與螺栓群形心軸重合，最外側(cè)螺栓受力，最外側(cè)螺栓受力最大。最大。四、摩擦型連接同時(shí)受剪和受拉四、摩擦型連接同時(shí)受剪和受拉拉力的存在使螺栓承受剪力的能力降低，考慮這個(gè)影響，規(guī)范規(guī)定，當(dāng)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接同時(shí)承受摩擦面間的剪力和螺栓桿軸方向的外拉力時(shí)，其承載力按下式計(jì)算：1 bvvbttNNNNNV 對于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，