高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算課件

3.7高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算連接板間摩擦力

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(jì)極限狀態(tài)。連接件間不允許相互滑動(dòng)，變形小，承載力小。工藝保證措施：噴砂，使=0.3～0.55。分類：

特點(diǎn)：予拉力很大，依直徑等級(jí)不同，可達(dá)80～355kN。

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(jí)10.9h和8.8級(jí)。

承壓型——連接件間允許相互滑動(dòng)。傳力開始時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下動(dòng)連接件間無滑動(dòng)，剪力由摩擦力和螺桿抗剪共同傳遞。但當(dāng)荷載很大時(shí)，連接件間有較大塑性變形。接近破壞時(shí)，連接件間有相對(duì)滑動(dòng)，摩擦只起推遲滑移作用。剪力由螺桿傳遞，其特點(diǎn)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，孔壁擠壓壞，構(gòu)件被拉斷。變形大，不適于受動(dòng)荷載的連接?？估瓡r(shí)與普通螺栓相同，但變形小，可減少銹蝕，改善疲勞性能。螺桿剪力N

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(diǎn)（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(shí)產(chǎn)生）引起的承載力降低系數(shù)1.2,，予拉力計(jì)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(diǎn)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）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(diǎn)，用電動(dòng)或風(fēng)動(dòng)扳手將螺帽扭1/2～2/3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(shí)測確定。方法簡單，但常常出現(xiàn)予拉力比設(shè)計(jì)值高。（3）扭掉螺栓尾部梅花卡法

1、單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值

NVb=0.9nfPNVb——單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)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(jì)算抗剪承載力由摩擦力確定。連接處接觸面處理方法構(gòu)件的鋼號(hào)3號(hào)鋼16錳鋼或16錳橋鋼15錳釩鋼或15錳釩橋鋼噴砂噴砂后涂無機(jī)富鋅漆噴砂后生赤繡用鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面0.450.350.450.300.550.400.550.350.550.400.550.35摩擦面抗滑移系數(shù)值表3-4(2).構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算NN++++++++++++NNAN′N′孔前傳力分析受剪連接計(jì)算一個(gè)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(jì)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。（2）計(jì)算單個(gè)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如圖示，截面為－300×16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(jí)M20，接觸面噴砂后涂無機(jī)富鋅漆，承受軸力N=1200KN，試驗(yàn)算連接的強(qiáng)度。解（1）驗(yàn)算螺栓連接的強(qiáng)度實(shí)際單個(gè)螺栓承受的內(nèi)力為：（2）驗(yàn)算鋼板強(qiáng)度構(gòu)件厚度t=16mm<2t1=20mm,故應(yīng)驗(yàn)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：（2）受拉力作用的高強(qiáng)螺栓群計(jì)算N所需螺栓個(gè)數(shù)(3)受彎矩作用的高強(qiáng)螺栓群計(jì)算yiMy1x1i1號(hào)螺栓受到最大拉力，驗(yàn)算：

與普通螺栓連接的區(qū)別：

（a）中性軸置于形心軸上

由于有很大的予拉力，連接件間緊密貼合，可認(rèn)為是一個(gè)截面，且符合平面假設(shè)。

（b）Ntb=0.8P（普通螺栓Ntb=Aeftb）(4)受剪力與拉力同時(shí)作用的高強(qiáng)螺栓群計(jì)算nt——連接的傳力摩擦面數(shù)——摩擦面的抗滑移系數(shù)單個(gè)高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力oP=768kN1考慮會(huì)減小，將Nti放大25％保證連接安全的要求：

例3-16設(shè)計(jì)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(jí)，M20，孔徑22，連接接觸面噴砂后生赤銹。按摩擦型計(jì)算。圖3-76外力P=768kN對(duì)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(yàn)算螺栓強(qiáng)度。oP=768kN1[解]（1）計(jì)算作用在螺栓群形心處的力素①抗拉驗(yàn)算“1”點(diǎn)受到的拉力為：（2）驗(yàn)算強(qiáng)度連接手M、V、N共同作用，形心軸過“o”點(diǎn)，“1”點(diǎn)是最危險(xiǎn)點(diǎn)。oNVMP60oN剪力：V=Psin60°=768×0.866=665kN軸心拉力：N=Pcos60°=768×0.5=384kN彎矩：M=Ne=384×15=5760kNcm改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.906，這樣：Nvb=0.9nt(P-1.25Nt)=0.906×0.9×1×0.45(190-1.25×48)=48kNNv=41.6kN＜Nvb=48kN(可)以上計(jì)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(xiǎn)螺栓相同的強(qiáng)度。(可)③驗(yàn)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(yàn)

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》GB1228－19《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》GB1231－84《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接件型式與尺寸》GB3632－83《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接件技術(shù)條件》GB3633－85出廠前試驗(yàn)：（1）鋼材的爐號(hào)、制作批號(hào)、化學(xué)性能與機(jī)械性能證明或試驗(yàn)。（2）螺栓的楔負(fù)荷試驗(yàn)。（3）螺母的保證荷載試驗(yàn)。（4）螺母和墊圈的硬度試驗(yàn)。（5）連接件的扭矩系數(shù)試驗(yàn)（注明試驗(yàn)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(yàn)。（7）產(chǎn)品規(guī)格、數(shù)量、出廠日期、裝箱單。二、高強(qiáng)度螺栓的檢驗(yàn)終擰檢驗(yàn)（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(shí)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(dòng)時(shí)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(duì)價(jià)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(duì)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(yàn)螺栓絲扣外露長度，要求螺栓絲扣外露2—3扣為宜，其中