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普通螺栓连接的构造和计算汇总


承压承载力:Ncb d t fcb
d
∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。
fcb—螺栓孔壁承压强度设计值;
单栓抗剪承载力:Nmbin min Nvb,Ncb
剪切面数目nv
N
N/2
N
N
N/2
单剪:nv 1
N/3 N/3 N/3
双剪:nv 2
N/2 N/2
四剪:nv 4
4、普通螺栓群抗剪连接计算 1)普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算
r1
n
yi2
y1 r1
T y1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
N1Ty
n
T xi2
r1
n
yi2
x1 r1
T x1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
螺栓1的强度验算公式为:
摩擦型连接:
N12Tx N1Ty N1F 2 Nvb
承压型连接:
N12Tx N1Ty N1F 2 Nmbin
N1F
中和轴
M=F·e
可采用偏于安全的设计方法,即叠加法。
N1
N1F
N1M
F n
M y1
n
yi2
N
b t
i 1
(四)普通螺栓拉、剪联合作用
1、两种破坏形式 螺杆受剪兼受拉破坏 孔壁承压破坏;
2、拉剪相关曲线 “四分之一圆”
NV
N
b V
b
1
a
0
1 Nt
N
b t
Ve V
M=Ve
为防止螺杆受剪兼受拉破坏,应满足:
N1 y1
y2;N 3
N1 y1
y3; Nn
N1 y1
yn
M N1 y1
y12 y22 yn2
N1 y1
n
yi2
i 1
N1
M y1
n
yi2
i 1
1号螺栓强度验算:
N1
N
b t
5、普通螺栓群在偏心拉力作用下
F e
刨平顶紧 承托(板)
1 2 3 4
N1M
N2M
M
F
N3M N4M
y3 y2 y1
N
N
对于承压型连接:
n N Nb
min
板件的净截面验算:
A、高强度螺栓摩擦型连接
主板: 考虑孔前传力50%得1-1 截:面的内力为:
1
N
b1
1
t1t
N
b
N
N 1
0.5n1 n
n1 计算截面上的螺栓数;n 连接一侧的螺栓总数。
N f
An,1
其中:An,1 b n1 d0 t;
f 钢材强度设计值; d0 螺栓孔直径;
2)螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处, 各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。
‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1
2
M
3 4
刨平顶紧 承托(板)
N1
M
N2 N3 N4
y3 y2 y1
中和轴
N1 N2 N3 Nn
y1
y2
y3
yn
受压区
M N1 y1 N2 y2 Nn yn
N2
rn
T
N1T r1
r12
r22
rn2
N1T r1
n
ri2
i 1
N1T
T r1
n
ri2
T r1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
N1Tx
T r1
n
xi2
n
yi2
y1 1
T y1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
N1Ty
T r1
n
xi2
n
yi2
x1 r1
T x1
n
xi2
破坏准则为克服摩擦力
2 1
承压型高强度螺栓—
O
4 高强度
3
螺栓
4
3 普通螺栓
δ
受力特征与普通螺栓类似
N/2 N/2 a
N
b
(二)抗剪连接单栓承载力
A、对于高强度螺栓摩擦型连接 N
N
b v
0.9n f
P
4 高强度
3
螺栓
24 1
3 普通螺栓
式中:0.9—抗力分项系数γR的倒 数(γR=1.111);
nf—传力摩擦面数目; μ--摩擦面抗滑移系数;
N
当l1≤15d0(d0为孔径)时, 假定N由各螺栓均匀承担。
n N Nb
min
N/2 N/2 l1
平均值
螺栓的内力分布
板件的净截面验算:
A、螺栓采用并列排列时
主板: N f
An,1
12
N
b1
12
t1t
N
b
An,1 b n1 d0 t; f 钢材强度设计值;d0 螺栓孔直径
n1 1 1截面上的螺栓数;b 主板宽度;t 主板厚度。
(a)大六角头螺栓 (b)扭剪型螺栓
一、高强度螺栓的预拉力
1、高强度螺栓预拉力的建立方法 A、转角法
初拧—用普通扳手拧至不动,使板件贴紧密;
终拧—初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的 角度,一般为120o-240o完成终拧。
预拉力的建立简单、有效,但要防止欠拧、 漏拧和超拧;
B、扭矩法
初拧—用力矩扳手拧至终拧力矩的30%~50%, 使
二、螺栓的排列
端距 中距
边距 中距 边距
A 并列
B 错列
螺栓的排列应满足: ➢受力要求
➢构造要求
➢施工要求
1)受力要求
任意方向的中距、边距和端距不能过小,以防 止钢板截面过度削弱而承载力不足;
对于受压构件,中距不能太大,以防止连接板 件发生鼓曲。
2)构造要求 螺栓的边距和中距不宜太大,以免板件间贴合 不密,潮气侵入腐蚀钢材。
T
T
★F作用下
F N1F n
★T作用下:2个假定 T作用下‘1’号螺栓所受剪力最大
T N1T r1 N2T r2 NnT rn
N1T N2T N3T NnT
r1
r2
r3
rn
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
N 2T
N1T r1
r2;N3T
N1T r1
r3;NnT
N1T r1
方向
割或锯割边
其它螺栓
最大容许距离 最小容许距离
(取两者的较小值)
8d0 或 12 t
16d0 或 24 t
12d0 或 18 t
3d0
16d0 或 24 t
——
4d0 或 8 t
2d0 1.5d0 1.5d0 1.2d0
三、 普通螺栓连接的受力性能和计算
(一)螺栓连接的受力形式
F
F
N
A 只受剪力 B 只受拉力
3)施工要求
为了便于扳手拧紧螺母,螺栓中距应不小于3do。
螺栓的最大、最小容许距离
名称
中心间距
中心至构件 边缘距离
位置和方向
外排(垂直内力或顺内力方向)

垂直内力方向
间 顺内力方向

构件受压力 构件受拉力
沿对角线方向
顺内力方向
垂直
剪切或手工气割边
内 力 轧 制 边 、自 动 气 高 强 度 螺 栓
c3 c2
t1;
2 2’
对于2’2’截面:An
2c
4
m
1
c12
c
2 2
m
d
0
t
1
;
式中:f 钢材强度设计值;d0 螺栓孔直径; m 危险截面上的螺栓数;
b1 拼接板宽度; t1 拼接板厚度。
2)普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算
eF F
F
1 N1F
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
N1F 2
N
b min
(三)普通螺栓抗拉连接
1、破坏形式 栓杆被拉断
2、单个普通螺栓的抗拉承载力设计值
N
b t
Ae ftb
de2
4
f
b t
式中:Ae--螺栓的有效截面面积; de--螺栓的有效直径; ftb--螺栓的抗拉强度设计值。
公式的两点说明:
(1)螺栓的有效截面面积 因栓杆上的螺纹为斜方向的,所以公式取的是 有效直径de而不是净直径dn,现行国家标准取:
三、高强度螺栓抗拉连接
de
d
13 24
3t
(t 螺距)
dn de dm d
(2)螺栓的抗拉强度ftb
当连接板件发生变形时, 螺栓有被撬开的趋势 (杠杆作用),使螺 杆中的拉力增加(撬 力Q)并产生弯曲现象。
连接件刚度越小撬力越大
影响撬力的因素较多,其 大小难以确定,规范采取 简化计算的方法,取 ftb=0.8f(f—螺栓钢材 的抗拉强度设计值)。
C 剪力和拉 力共同作用
(二)普通螺栓抗剪连接 1.工作性能 N
NN
N/2 N/2 a
N
b
2 1
O
1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
N/2
2)滑移阶段(1~2段)
N/2 a
3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段)
4)破坏阶段(3~4段)
4 3
δ
N
b
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