高強(qiáng)度螺栓連接的計算.ppt

1、3.7 高強(qiáng)度螺栓連接的計算,摩擦型連接件間的剪力完全靠摩擦力傳遞。以剪力等于摩擦力為設(shè)計極限狀態(tài)。連接件間不允許相互滑動，變形小，承載力小。工藝保證措施：噴砂，使=0.30.55。,分類：,特點：予拉力很大，依直徑等級不同，可達(dá)80355kN。,高強(qiáng)螺栓是高強(qiáng)螺栓和配套螺母、 墊圈的合稱，強(qiáng)度等級10.9h和8.8級。,承壓型連接件間允許相互滑動。傳力開始時在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下動連接件間無滑動，剪力由摩擦力和螺桿抗剪共同傳遞。但當(dāng)荷載很大時，連接件間有較大塑性變形。接近破壞時，連接件間有相對滑動，摩擦只起推遲滑移作用。剪力由螺桿傳遞，其特點與普通螺栓相同。因此，有與普通螺栓相同的極限狀態(tài)螺栓剪壞

2、，孔壁擠壓壞，構(gòu)件被拉斷。變形大，不適于受動荷載的連接。,抗拉時與普通螺栓 相同，但變形 小，可減少銹 蝕，改善疲勞 性能。,1、確定予拉力P數(shù)值 使螺栓中的拉應(yīng)力接近于所用材料的屈服點（f0.2）,考慮材料不均勻系數(shù)0.9、超張拉系數(shù)0.9和剪應(yīng)力（擰螺母時產(chǎn)生）引起的承載力降低系數(shù)1.2,，予拉力計算式為：,（3-46）,結(jié)果按5kN的模數(shù)取整得表3-3。摩擦型承壓型均適用。,fu高強(qiáng)螺栓經(jīng)熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度； 屈強(qiáng)比（假定屈服點與最低抗拉強(qiáng)度比值） Ae螺栓有效面積,一、高強(qiáng)螺栓的予拉力的建立,2、予拉工藝扭螺帽,高強(qiáng)螺栓設(shè)計予拉力P值（kN）,表3-3,（1）扭矩法 工具能顯示扭矩

3、的搬手。,（2）轉(zhuǎn)角法,先用普通扳手把連接件擰緊密，稱初擰。 以初擰位置為起點，用電動或風(fēng)動扳手將螺帽扭1/22/3圈，達(dá)到終擰角度。螺栓的拉力即達(dá)到預(yù)拉力。終擰角度根據(jù)螺栓直徑，連接件厚度通過實測確定。方法簡單，但常常出現(xiàn)予拉力比設(shè)計值高。,（3）扭掉螺栓尾部梅花卡法,1、單個高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計值 NVb=0.9nfP NVb單個高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計值 P予拉力 抗滑移（摩擦）系數(shù)，見表3-4 nf傳力摩擦面數(shù) 0.9螺栓受力非均勻系數(shù),二、摩擦型高強(qiáng)螺栓的計算,抗剪承載力由摩擦力確定。,摩擦面抗滑移系數(shù)值,表3-4,設(shè)，一側(cè)的螺栓數(shù)為n，平均受剪，承受外力N。,分析方法和計算公式與普

4、通螺栓同。,2、摩擦型高強(qiáng)螺栓群的抗剪計算,每個螺栓承受的剪力為：,單個螺栓承載力設(shè)計條件：,(1).所需螺栓數(shù)：,(2).構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗算,孔前傳力分析,受剪連接計算 一個螺栓抗剪承載力 連接所需螺栓數(shù) 凈截面強(qiáng)度：考慮50孔前傳力,高強(qiáng)螺栓群在扭矩作用下的計算公式與普通螺栓同。高強(qiáng)螺栓的直徑系列、連接中螺栓的排列及有關(guān)構(gòu)造要求與普通螺栓同。,例題3-13,V=60KN,選用10.9級M20摩擦型高強(qiáng)螺栓，鋼材選用Q235鋼，接觸面采用噴砂處理。驗算此連接強(qiáng)度,解：（1）計算單個摩擦型高強(qiáng)螺栓的承載能力：,（2）計算單個螺栓在外力作用下承受的最大荷載,所以該連接滿足強(qiáng)度要求,例題3-14如

5、圖示，截面為30016的軸心受拉鋼板，用雙蓋板和摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，已知鋼材為Q345鋼，螺栓為10.9級M20，接觸面噴砂后涂無機(jī)富鋅漆，承受軸力N=1200KN，試驗算連接的強(qiáng)度。,解（1）驗算螺栓連接的強(qiáng)度,實際單個螺栓承受的內(nèi)力為：,（2）驗算鋼板強(qiáng)度 構(gòu)件厚度t=16mm2t1=20mm,故應(yīng)驗算構(gòu)件截面。查表得f=310N/mm2 構(gòu)件得毛截面強(qiáng)度為 構(gòu)件得靜截面強(qiáng)度為：,為什么取0.8P呢？研究表明：連接件剛好被松開時的外力N=1.051.19P，Ntb=0.8P時可以保證連接件不被松馳。,P預(yù)拉力,（1）一個高強(qiáng)螺栓的抗拉承載力設(shè)計值,3、高強(qiáng)螺栓承受拉力時的計算,規(guī)范規(guī)定：,

6、（2）受拉力作用的高強(qiáng)螺栓群計算,所需螺栓個數(shù),(3) 受彎矩作用的高強(qiáng)螺栓群計算,1號螺栓受到最大拉力，驗算：,(4) 受剪力與拉力同時作用的高強(qiáng)螺栓群計算,nt連接的傳力摩擦面數(shù) 摩擦面的抗滑移系數(shù),單個高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力,保證連接安全的要求：,P90 例題3.15,例3-16 設(shè)計圖3-76所示高強(qiáng)螺栓連接的強(qiáng)度。被連接板件的鋼材為A3F，高強(qiáng)螺栓10.9級，M20，孔徑22，連接接觸面噴砂后生赤銹。按摩擦型計算。,圖3-76,外力P=768kN對螺栓形心有一偏心距e=15cm，形成剪力、拉力、彎矩三種狀態(tài)。,已知外力P、螺栓數(shù)、螺栓類別、直徑、鋼材類型，驗算螺栓強(qiáng)度。,解 （1）計算

7、作用在螺栓群形心處的力素, 抗拉驗算 “1”點受到的拉力為：,（2）驗算強(qiáng)度 連接手M、V、N共同作用，形心軸過“o”點，“1”點是最危險點。,o,剪力：V=Psin60=7680.866=665kN 軸心拉力：N=Pcos60=7680.5=384kN 彎矩：M=Ne=38415=5760kNcm,=48kN Ntb=0.8P=0.8155=124kN Nt Ntb (可), 抗剪驗算 l1=700mm15d0=1522=330mm =1.1-700/(15022)=0.89,一個摩擦型高強(qiáng)螺栓的抗剪設(shè)計承載力按式（3-55）并引入后計算， Nvb= 0.9nt(P-1.25Nt) =0.8

8、90.910.45(155-1.2548)=34kN,一個螺栓承受的剪力 Nv=V/n=665/16=41.6kNNvb= 34kN (不可),改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.906，這樣： Nvb= 0.9nt(P-1.25Nt) =0.9060.910.45(190-1.2548)=48kN Nv=41.6kNNvb= 48kN (可),以上計算偏于保守。因各排螺栓受力不同本應(yīng)采用不用強(qiáng)度的螺栓。這里，采用了與最危險螺栓相同的強(qiáng)度。,(可), 驗算相關(guān)公式是否滿足,3.10高強(qiáng)度螺栓的施工工藝和檢驗,一、施工工藝 應(yīng)符合的相關(guān)規(guī)范： 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓GB122819

9、 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件GB123184 鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接件型式與尺寸GB363283 鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接件技術(shù)條件GB363385,出廠前試驗： （1）鋼材的爐號、制作批號、化學(xué)性能與機(jī)械性能證明或 試驗。 （2）螺栓的楔負(fù)荷試驗。 （3）螺母的保證荷載試驗。 （4）螺母和墊圈的硬度試驗。 （5）連接件的扭矩系數(shù)試驗（注明試驗溫度）。大六角 頭 連接件的扭矩系數(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差；扭剪形連接件的緊固軸力平均值和變異系數(shù)。 （6）緊固軸力系數(shù)試驗。 （7）產(chǎn)品規(guī)格、數(shù)量、出廠日期、裝箱單。,清理接頭摩擦面，不允許有毛刺、鐵屑、油污、焊接飛濺物，

10、用鋼絲刷延受力垂直方向除去浮銹。 摩擦面應(yīng)干燥，沒有結(jié)露、積霜、積雪。 雨天不得進(jìn)行安裝。,安裝前注意點：,二、高強(qiáng)度螺栓的檢驗,終擰檢驗 （一）扭剪型 外觀全數(shù)檢查 （二）大六角頭 扭矩法： （1）將螺母退回600左右，用表盤式定扭扳手測定擰回至原來位置時的扭矩值，若測定的扭矩值較施工扭矩值低10以內(nèi)即為合格。 （2）用表盤式定扭扳手繼續(xù)擰緊螺栓，測定螺母開始轉(zhuǎn)動時的扭矩值，若測定的扭矩值較施工扭矩值大10以內(nèi)即為合格。,轉(zhuǎn)角法,( 1)檢查初擰后人螺母與螺尾端頭相對價置所劃的終擰起始線和終止線所夾的角度是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。 ( 2)在螺尾端頭和螺母相對位置劃線，然后完全卸松螺母，再按規(guī)定的初擰扭矩和終擰角度重新擰緊螺栓，觀察與原劃線是否重合，一般角度誤差正負(fù)10度為合格。 (3)高強(qiáng)度螺桂連接副終擰后應(yīng)檢驗螺栓絲扣外露長度，要求螺栓絲扣外露23扣為宜，其中允許有