高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算.ppt

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3.7高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)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(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(lèi)：,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(chēng)，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(kāi)始時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下動(dòng)連接件間無(wú)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。,抗拉時(shí)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(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、予拉工藝——扭螺帽,高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)予拉力P值（kN）,表3-3,,（1）扭矩法工具—能顯示扭矩的搬手。,,（2）轉(zhuǎn)角法,先用普通扳手把連接件擰緊密，稱(chēng)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(guò)實(shí)測(cè)確定。方法簡(jiǎn)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=0.9nf?PNVb——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(jiàn)表3-4nf——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。,,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(jì)算公式與普通螺栓同。,2、摩擦型高強(qiáng)螺栓群的抗剪計(jì)算,每個(gè)螺栓承受的剪力為：,單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)條件：,(1).所需螺栓數(shù)：,,(2).構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算,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。,,例題3-13,V=60KN,選用10.9級(jí)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(yàn)算此連接強(qiáng)度,解：（1）計(jì)算單個(gè)摩擦型高強(qiáng)螺栓的承載能力：,,（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－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(jí)M20，接觸面噴砂后涂無(wú)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：,,,為什么取0.8P呢？研究表明：連接件剛好被松開(kāi)時(shí)的外力N=1.05~1.19P，Ntb=0.8P時(shí)可以保證連接件不被松馳。,P—預(yù)拉力,（1）一個(gè)高強(qiáng)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值,3、高強(qiáng)螺栓承受拉力時(shí)的計(jì)算,《規(guī)范》規(guī)定：,（2）受拉力作用的高強(qiáng)螺栓群計(jì)算,所需螺栓個(gè)數(shù),(3)受彎矩作用的高強(qiáng)螺栓群計(jì)算,1號(hào)螺栓受到最大拉力，驗(yàn)算：,(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,保證連接安全的要求：,P90例題3.15,,,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(lèi)別、直徑、鋼材類(lèi)型，驗(yàn)算螺栓強(qiáng)度。,[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(guò)“o”點(diǎn)，“1”點(diǎn)是最危險(xiǎn)點(diǎn)。,o,剪力：V=Psin60=7680.866=665kN軸心拉力：N=Pcos60=7680.5=384kN彎矩：M=Ne=38415=5760kNcm,=48kNNtb=0.8P=0.8155=124kNNt＜Ntb(可),②抗剪驗(yàn)算l1=700mm＞15d0=1522=330mm?=1.1-700/(15022)=0.89,一個(gè)摩擦型高強(qiáng)螺栓的抗剪設(shè)計(jì)承載力按式（3-55）并引入?后計(jì)算，Nvb=?0.9nt?(P-1.25Nt)=0.890.910.45(155-1.2548)=34kN,一個(gè)螺栓承受的剪力Nv=V/n=665/16=41.6kN＞Nvb=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)=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。,,,清理接頭摩擦面，不允許有毛刺、鐵屑、油污、焊接飛濺物，用鋼絲刷延受力垂直方向除去浮銹。摩擦面應(yīng)干燥，沒(méi)有結(jié)露、積霜、積雪。雨天不得進(jìn)行安裝。,安裝前注意點(diǎn)：,,,,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(pán)式定扭扳手測(cè)定擰回至原來(lái)位置時(shí)的扭矩值，若測(cè)定的扭矩值較施工扭矩值低10％以內(nèi)即為合格。（2）用表盤(pán)式定扭扳手繼續(xù)擰緊螺栓，測(cè)定螺母開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的扭矩值，若測(cè)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(zhǎng)度，要求螺栓絲扣外露2—3扣為宜，其中允許有10％的螺栓絲扣外露1扣或4扣，對(duì)同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，螺栓絲扣外露應(yīng)力求一致，便于檢查。(4)共他檢驗(yàn)項(xiàng)目。1)高強(qiáng)度螺栓連接摩擦面應(yīng)保持干燥、整潔，不應(yīng)有飛邊、毛刺、焊接飛濺物、焊疤、氧化鐵皮、污垢和不應(yīng)有的涂料等。2)高強(qiáng)度螺栓應(yīng)自由穿入螺栓孔、不應(yīng)氣割擴(kuò)孔，遇到必須擴(kuò)孔時(shí)，最大擴(kuò)孔量不應(yīng)超過(guò)1．2d(d為螺栓公稱(chēng)直徑)。,