《高強(qiáng)度螺栓連接》PPT課件.ppt

1、鋼結(jié)構(gòu)施工,3.9高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計算,3.9.1高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能 高強(qiáng)度螺栓連接和普通螺栓連接的區(qū)別：普通螺栓連接受剪時依靠栓桿承壓和抗剪傳遞剪力，預(yù)拉力很小，可略去不計，高強(qiáng)螺栓除材料強(qiáng)度高外，施加很大的預(yù)拉力，板件間存在很大的摩擦力。預(yù)拉力、抗滑移系數(shù)和鋼材種類等都直接影響高強(qiáng)度螺栓連接的承載力。 高強(qiáng)度螺栓連接按分為摩擦型連接和承壓型連接。 摩擦型連接依靠被連接件之間的摩擦阻力傳遞剪力，以剪力等于摩擦力作為承載能力的極限狀態(tài)。,1.高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力 （1）預(yù)拉力的控制方法 大六角頭型和扭剪型兩種，都是通過擰緊螺帽使螺桿受到拉伸產(chǎn)生預(yù)拉力，使被連接板件間產(chǎn)生壓緊力。

2、大六角頭螺栓的預(yù)拉力控制方法： 力矩法 采用可直接顯示鈕矩的特定扭矩扳手。目前多采用電動鈕矩扳手。通過控制擰緊力矩來實現(xiàn)控制預(yù)拉力。擰緊力矩可由試驗確定，施工時控制的預(yù)拉力為設(shè)計預(yù)拉力的1.1倍。,為了克服板件和墊圈等變形，基本消除板件間的間隙，使擰緊力矩系數(shù)有較好的線性度，提高施工控制預(yù)拉力值的準(zhǔn)確度，應(yīng)先按擰緊力矩的50進(jìn)行初擰，然后按100擰緊力矩進(jìn)行終擰。大型節(jié)點在初擰后，還應(yīng)按初擰力矩進(jìn)行復(fù)擰，然后再行終擰。 優(yōu)點：較簡單、易實施、費用少，但由于連接件和被連接件的表面質(zhì)量和擰緊速度的差異，測得的預(yù)拉力值誤差大且分散，一般誤差為25。 轉(zhuǎn)角法 先普通扳手進(jìn)行初擰，被連接板件相互緊密貼合

3、，再以初擰位置為起點，按終擰角度，用長扳手或風(fēng)動扳手旋轉(zhuǎn)螺母。 扭剪型高強(qiáng)度螺栓具有強(qiáng)度高、安裝簡便和質(zhì)量易于保證、可以單面擰緊、對操作人員沒有特殊要求等優(yōu)點。與普通大六角型高強(qiáng)度螺栓不同。螺栓頭為盤頭，螺紋段端部有一個承受擰緊反力矩的十二角體和一個能在規(guī)定力矩下剪斷的斷頸槽。,（2）預(yù)拉力的確定 預(yù)拉力設(shè)計值P（取5kN的整數(shù)倍）,Ae螺栓螺紋處的有效面積；fu螺栓經(jīng)熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度8.8級fu 830MPa；10.9級fu 1040MPa。 系數(shù)考慮了以下幾個因素： 擰緊螺帽時螺栓同時受到由預(yù)拉力引起的拉應(yīng)力和由扭矩引起的剪應(yīng)力作用。試驗表明可取系數(shù)1.2考慮扭矩對螺桿的不利影響。

4、施工時為了彌補高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的松弛損失，一般超張拉510，為此考慮一個超張拉系數(shù)0.9。 考慮螺栓材質(zhì)的不均勻性，引進(jìn)一折減系數(shù)0.9； 由于以螺栓的抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)，為安全再引入一個附加安全系數(shù)0.9。,2. 抗滑移系數(shù) 抗滑移系數(shù)的大小與構(gòu)件接觸面的處理方法和構(gòu)件的鋼號有關(guān)。此系數(shù)值隨被連接構(gòu)件接觸面間的壓緊力減小而降低，故與物理學(xué)中的摩擦系數(shù)有區(qū)別。 推薦采用的接觸面處理方法有：噴砂、噴砂后涂無機(jī)富鋅漆、噴砂后生赤銹和鋼絲刷消除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面等，各種處理方法相應(yīng)的值詳見表3.9。 鋼材表面經(jīng)噴砂除銹后，表面看來光滑平整，實際上金屬表面尚存在著微觀的凹凸不平，高強(qiáng)度螺栓連接在很

5、高的壓緊力作用下，被連接構(gòu)件表面相互嚙合，鋼材強(qiáng)度和硬度愈高，要使這種嚙合的面產(chǎn)生滑移的力就愈大，因此，值與鋼種有關(guān)。 試驗證明，摩擦面涂紅丹后0.15，即使經(jīng)處理后仍然很低，故嚴(yán)禁在摩擦面上涂刷紅丹。另外，連接在潮濕或淋雨條件下拼裝，也會降低值，故應(yīng)采取有效措施保證連接處表面的干燥。,3.9.2 一個高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力 1.摩擦型連接 高強(qiáng)度螺栓擰緊時，螺桿中產(chǎn)生很大的預(yù)拉力，被連接板件間則產(chǎn)生很大的預(yù)壓力。連接受力后接觸面上的摩擦力，能在相當(dāng)大的荷載下阻止板件間的相對滑移，因而彈性工作階段較長。當(dāng)外力超過了板間摩擦力后，板件間即產(chǎn)生相對滑動。摩擦型連接是以板件間出現(xiàn)滑動為抗剪承載力極限

6、狀態(tài)。 摩擦型連接的承載力取決于構(gòu)件接觸面的摩擦力，此摩擦力的大小與螺栓所受預(yù)拉力和摩擦面的抗滑移系數(shù)以及連接的傳力摩擦面數(shù)有關(guān)。一個摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值為：,2.承壓型連接 承壓型連接受剪時，允許接觸面滑動并以連接達(dá)到破壞的極限狀態(tài)作為設(shè)計準(zhǔn)則，接觸面的摩擦力只起延緩滑動的作用。連接達(dá)到極限承載力時，螺桿伸長，預(yù)拉力幾乎全部消失，故高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的計算方法與普通螺栓連接相同 只是應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度設(shè)計值。當(dāng)剪切面在螺紋處時，高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的抗剪承載力應(yīng)按螺紋處的有效截面計算。但對于普通螺栓，其抗剪強(qiáng)度設(shè)計值是根據(jù)連接的試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計而定的，試驗時不分剪切面是否

7、在螺紋處，故計算抗剪強(qiáng)度設(shè)計值時用公稱直徑。,3.9.3一個高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力,1.摩擦型連接 未受拉力前，螺桿中有預(yù)拉力P，板層間有壓力C，P與C平衡，PC。螺栓受拉力Nt，栓桿被拉長，栓桿伸長t，此時螺桿中拉力由P增加到Pf，由于栓桿拉長，使板件相應(yīng)地有一個壓縮恢復(fù)量c，板件中的承壓力就由原來的C降為Cf,作用于螺栓的外拉力不超過P時，螺桿內(nèi)的拉力增加很少，可認(rèn)為此時螺桿的預(yù)拉力基本不變。同時螺栓的超張拉試驗表明，當(dāng)外拉力過大時，卸荷后螺桿中的預(yù)拉力會變小，即發(fā)生松弛現(xiàn)象。但當(dāng)外拉力小于螺桿預(yù)拉力的80時，即無松弛現(xiàn)象發(fā)生。因此，抗拉承載力設(shè)計值取為： 上式?jīng)]有考慮連接變形產(chǎn)生撬力的影

8、響，可采用增設(shè)加勁肋的辦法增大連接的剛度。 2.承壓型連接 同普通螺栓。,3.9.4高強(qiáng)度螺栓同時承受剪力和拉力的計算,1.摩擦型連接 當(dāng)Nt0.8P時，雖然螺桿中的預(yù)拉力P基本不變，但板層間壓力將減小到PNt，試驗研究表明，接觸面的抗滑移系數(shù)也有所降低，且值隨Nt的增大而減小。將Nt乘以1.125的系數(shù)來考慮值降低的不利影響，故一個摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓有拉力作用時,2.承壓型連接 同時承受剪力和桿軸方向拉力的高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的計算方法與普通螺栓相同,剪應(yīng)力單獨作用下，高強(qiáng)度螺栓對板層間產(chǎn)生強(qiáng)大壓緊力。當(dāng)摩擦力被克服，螺桿與孔壁接觸時，板件孔前區(qū)形成三向應(yīng)力場，因而承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的承

9、壓強(qiáng)度比普通螺栓高得多，兩者相差約50。當(dāng)承壓型連接高強(qiáng)度螺栓受有桿軸拉力時，板層間的壓緊力隨外拉力的增加而減小，因而其承壓強(qiáng)度設(shè)計值也隨之降低。為了計算簡便，將承壓強(qiáng)度除以1.2予以降低，而末考慮承壓強(qiáng)度設(shè)計值變化幅度隨外拉力大小而變化這一因素。,3.9.5 高強(qiáng)度螺栓群的連接計算,1. 高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計算 （1）軸心力作用時 （2）扭矩或扭矩、剪力共同作用時 方法與普通螺栓群相同，但應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓承載力設(shè)計值進(jìn)行計算。 2. 高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計算 （1）軸心力作用時 （2）彎矩作用時 高強(qiáng)度螺栓連接受彎矩而使螺栓沿栓桿方向受力時，被連接構(gòu)件的接觸面一直保持緊密貼合，可認(rèn)為中和軸在螺

10、栓群的形心軸上，最外排螺栓受力最大。,(3)偏心拉力作用時 螺栓的最大拉力不得超過0.8P，能夠保證板層之間始終保持緊密貼合，端板不會拉開，故摩擦型連接和承壓型連接均可按普通螺栓小偏心受拉計算,(4)拉力、彎矩和剪力共同作用時 連接板層間的壓緊力和接觸面的抗滑移系數(shù)，隨外拉力的增加而減小。摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓承受剪力和拉力共同作用時,每行螺栓所受拉力Nt各不相同，故應(yīng)按下式計算摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力 Vn0(0.9 nfP)+0.9nf(P-1.25Nt1)+ (P-1.25Nt2)+ n0受壓區(qū)(包括中和軸處)的高強(qiáng)度螺栓數(shù)； Nt1、Nt2受拉區(qū)高強(qiáng)度螺栓所承受的拉力。 也可將上式寫成下列形式：