起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的連接

1、第四章 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的連接 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)一般由若干桿件組成，桿件由鋼板和型鋼等構(gòu)成，各桿件之間以及組成桿件的各鋼板和型鋼之間都必須用某種方式加以連接，使各組成部分形成整體而共同工作。經(jīng)驗(yàn)證明，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的不少事故是發(fā)生在連接處，而連接處的加固比構(gòu)件的加固更為困難，因此連接是金屬結(jié)構(gòu)的重要環(huán)節(jié)，必須對(duì)金屬結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)給予足夠的重視。 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)常用的連接方法有：鉚接、焊接、螺栓連接和銷軸連接等，其中焊接是目前起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的主要連接方法。由于鉚接具有工藝復(fù)雜、費(fèi)工費(fèi)料、削弱桿件的截面等缺點(diǎn)，隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，在起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中焊接已逐漸取代了鉚接。因此，本章不

2、再介紹鉚接的構(gòu)造和計(jì)算。第一節(jié) 焊接連接 焊接是20世紀(jì)初發(fā)展起來的新技術(shù)。焊接具有省工省料、不削弱桿件截面，易于采用自動(dòng)化作業(yè)，并可用于復(fù)雜形狀構(gòu)件的連接等優(yōu)點(diǎn)，焊接的缺點(diǎn)是質(zhì)量檢驗(yàn)費(fèi)事、連接的剛度大，在內(nèi)應(yīng)力影響下容易引起結(jié)構(gòu)的殘余變形。焊接構(gòu)件的厚度：對(duì)于碳素鋼一般不超過40mm；對(duì)于低合金鋼一般不超過30mm。 現(xiàn)代起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)所采用的焊接主要是電焊和氣焊兩類。電焊分為電弧焊、電阻焊（焊薄鋼板）和電渣焊（焊厚度和截面較大的構(gòu)件），其中以電弧焊應(yīng)用最廣。氣焊主要用于焊薄鋼板。 一、焊接接頭的型式 連接兩塊板件的焊接接頭主要有三種型式，即對(duì)接、搭接和頂接（T字形接頭和角接頭統(tǒng)稱頂接），如

3、圖4-1。傳遞軸力的構(gòu)件通常用對(duì)接接頭或搭接接頭；主要承受彎曲的組合箱形截面構(gòu)件通常用頂接。在接頭設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免焊縫立體交叉和在一處焊縫大量集中，同時(shí)焊縫應(yīng)盡可能對(duì)稱于構(gòu)件的重心布置，盡量采用較小的焊縫尺寸。圖4-1 焊接接頭型式(a) 對(duì)接；(b) 搭接；(c) T字形接頭；(d) 角接頭。 二、焊縫的種類及構(gòu)造 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中主要采用對(duì)接焊縫和角焊縫兩種，槽焊縫和電焊鉚釘極少用。對(duì)接焊縫在對(duì)接、頂接中都有應(yīng)用，其特點(diǎn)是板邊要刨削加工成各種形狀的坡口。角焊縫不需開坡口且不要求刨削板件，氣割或剪切后即可施焊，故加工較簡(jiǎn)單；用于搭接接頭時(shí)，則不要求尺寸很精確而便于安裝。 在施工圖上要用焊縫代號(hào)標(biāo)

4、記焊縫的種類和尺寸。焊縫代號(hào)主要包括指引線、圖形符號(hào)和輔助符號(hào)三部分。有關(guān)焊縫代號(hào)問題可參看國標(biāo)GB324-88、GB12212-90。 （一）對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫焊接在同一平面內(nèi)兩塊鋼板對(duì)齊的邊緣。施焊時(shí)兩板邊緣之間應(yīng)保持等寬的間隙，且板邊應(yīng)加工成一定形狀的坡口。常用坡口形式參看圖4-2所示四種。圖4-2 對(duì)接焊縫常用坡口型式及標(biāo)注方法圖中符號(hào)：p-鈍邊高度；a-坡口角度；b-根部間隙；R-根部半徑。 用手工焊時(shí)，若板厚d < 8mm，可制成不開坡口的直邊焊而間隙b = 0.3d ；若d = 825mm，則用V形坡口其夾角a = 60°；若d > 25mm，可用雙面開坡口的

5、X形焊縫，或用單面開坡口斜度較陡的U形焊縫。用埋弧自動(dòng)焊時(shí),由于加熱強(qiáng)烈而熔深大，板邊加工要求與手工焊略有不同。若板厚d £ 16mm，且從兩面施焊時(shí)一般可不開坡口。板厚較大時(shí)則需開坡口，但坡口的斜度比手工焊時(shí)略大。關(guān)于坡口的形狀尺寸參看國際GB985-88和GB986-88。對(duì)接焊縫的厚度一般不小于所連接板件中較薄的板厚，這樣可保證對(duì)接焊縫的強(qiáng)度不低于基材。對(duì)接焊縫一般應(yīng)采用雙面施焊，即從一面施焊后，翻過來再焊另一面。雙面施焊的焊縫截面積較單面焊時(shí)小得多，焊后的凸凹變形也易控制。不得已時(shí)也可單面施焊，但需保證焊縫根部完全焊透。不同寬度或厚度（相差4mm以上）的構(gòu)件對(duì)接時(shí)，為使傳力平

6、順，減少應(yīng)力集中，應(yīng)將較寬或較厚板從一側(cè)或二側(cè)加工成1:4的過渡斜度（圖4-3）。圖4-3 不同寬度或厚度的構(gòu)件對(duì)接 (a)不同寬度；（b）不同厚度。 （二）角焊縫 角焊縫連接不在同一平面內(nèi)的兩塊鋼板，并在相交處施焊（圖4-4）。當(dāng)角焊縫夾角為90°時(shí)，稱為直角角焊縫，即一般所指的角焊縫。夾角大于120°或小于60°的斜角角焊縫，不宜用作受力焊縫，鋼管結(jié)構(gòu)除外。角焊縫的截面形式有凸形和凹形兩種。用手工焊時(shí)，由于熔深小，角焊縫的表面常做成凸形或接近直線形。用埋弧自動(dòng)焊時(shí)則熔深較大，角焊縫的表面可以做成凹形，或接近直線形。凹形焊縫傳力時(shí)應(yīng)力集中小。圖4-4 角焊縫的型

7、式(a) 手工焊；(b) 自動(dòng)焊 角焊縫中的實(shí)際應(yīng)力情況非常復(fù)雜，計(jì)算時(shí)通常把角焊縫的截面視為等腰直角三角形（圖4-5），其直角邊的長度稱為角焊縫的焊腳尺寸，用hf表示。直角三角形斜邊上的高稱為角焊縫的計(jì)算厚度或有效厚度，用he表示，he = hf sin 45° = 0.7hf，這是手工焊角焊縫的計(jì)算厚度。自動(dòng)焊時(shí)由于熔深較大，對(duì)直線形焊縫通常取he = hf，而凹形焊縫取he = 0.7hf。若角焊縫二直角邊不等。則焊腳尺寸按短邊計(jì)算，這樣偏于安全。 角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列要求： （1）最小焊腳尺寸(mm)（為連接件中較厚板的厚度），當(dāng)焊件厚度mm時(shí)，取。 （2）最大焊腳尺寸（為

8、連接件中較薄板的厚度）。 （3）角焊縫最小計(jì)算長度mm及8hf。（4）側(cè)焊縫最大計(jì)算長度（承受靜載荷時(shí)）或40hf（承受動(dòng)載荷時(shí)）。若焊縫長度超過上述規(guī)定，則超過部分在計(jì)算中不予考慮。若內(nèi)力沿焊縫全長分布（如梁的翼緣焊縫），則計(jì)算長度不受此限。圖4-5 角焊縫的計(jì)算截面 三、焊縫計(jì)算 焊縫的受力狀況比較復(fù)雜，因此精確計(jì)算由載荷引起的焊縫應(yīng)力是很困難的，同時(shí)也沒有必要。焊縫的破壞往往和焊縫中有氣孔、裂紋等缺陷而引起的應(yīng)力集中以及焊接殘余應(yīng)力有關(guān)，這就給精確計(jì)算焊縫帶來許多困難。多年來工程實(shí)踐表明，現(xiàn)實(shí)可行的辦法是人為引入一個(gè)計(jì)算截面（或稱有效截面）的概念，并假定應(yīng)力在計(jì)算截面上均勻分布建立基本計(jì)

9、算公式，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，規(guī)定按此基本公式計(jì)算時(shí)的許用應(yīng)力值。 （一）對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫的計(jì)算截面積等于焊縫計(jì)算厚度與焊縫計(jì)算長度的乘積。一般取對(duì)接焊縫的計(jì)算厚度等于被連接件的板厚；當(dāng)被連接的兩板厚度不等時(shí)，則取較薄的板厚。未采用引弧板施焊時(shí)，焊縫的計(jì)算長度取實(shí)際長度減去10mm，這是因?yàn)楹缚p的起點(diǎn)和終點(diǎn)附近有未焊透處或未填平的火口等，因此將起點(diǎn)和終點(diǎn)處各減去5mm。為增大焊縫的計(jì)算長度，宜用小引弧板將焊縫的起點(diǎn)和終點(diǎn)引出鋼板之外（圖4-6），待焊完后再將小引弧板切除。這樣焊縫的計(jì)算長度等于焊縫實(shí)際長度，對(duì)接焊縫的計(jì)算截面近似等于被連接板件的截面。圖4-6 焊接時(shí)的小引弧板示意圖 1. 承受軸心拉

10、力或壓力的對(duì)接焊縫計(jì)算（圖4-7） 焊縫截面應(yīng)力按下式驗(yàn)算： 對(duì)接正焊縫（4-1） 對(duì)接斜焊縫（4-2）式中N軸心拉力或壓力；lf焊縫計(jì)算長度，采用引弧板時(shí)，取焊縫實(shí)長，否則取焊縫實(shí)長減10mm；d焊縫計(jì)算厚度，取連接件中較薄板的厚度；a斜焊縫與構(gòu)件軸線的夾角；、對(duì)接焊縫的許用正應(yīng)力、剪應(yīng)力，由表4-1查取。 目前由于焊接技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，采用自動(dòng)焊時(shí)一般能保證焊透，使對(duì)接正焊縫與基材等強(qiáng)度。若用半自動(dòng)焊或手工焊時(shí)為保證焊透，要求焊完正面焊縫之后，再用氣焰或其他方法在反面清除焊根，直到看到正面的焊肉為止，然后再進(jìn)行反面施焊。對(duì)接斜焊縫費(fèi)料，在焊接工藝能保證對(duì)接正焊縫與基材等強(qiáng)度的情況下，一

11、般不采用對(duì)接斜焊縫。 在焊接工藝不夠完善的情況下，無法保證正對(duì)接焊縫與基材等強(qiáng)度，建議采用的斜對(duì)接焊縫，此時(shí)不必進(jìn)行焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算。表4-1 焊縫的許用應(yīng)力焊縫種類應(yīng)力種類符號(hào)用普通檢查方法的手工焊自動(dòng)焊或用精確檢查方法的手工焊對(duì)接焊縫拉伸及壓縮應(yīng) 力對(duì)接及角焊 縫剪切應(yīng)力注 （1）表中為基材的許用應(yīng)力，見表3-16。（2）表中焊縫許用應(yīng)力是計(jì)算靜強(qiáng)度時(shí)采用的數(shù)值。圖4-7 對(duì)接焊縫計(jì)算圖(a) 對(duì)接正焊縫；(b) 對(duì)接斜焊縫。 2. 承受彎矩和剪力共同作用時(shí)的對(duì)接焊縫計(jì)算 如圖4-8，以工字鋼對(duì)接為例，對(duì)接焊縫的截面亦為工字形，在彎矩M和剪力Q作用下，對(duì)接焊縫的強(qiáng)度按下列公式計(jì)算： 最大正應(yīng)力

12、（圖示計(jì)算點(diǎn)1）（4-3）式中焊縫截面的抗彎模量。 最大剪應(yīng)力（圖示計(jì)算點(diǎn)0）（4-4）式中If焊縫截面對(duì)中性軸的慣性矩；Sf焊縫截面中性軸以上部分對(duì)中性軸的靜面矩。 對(duì)于焊縫中正應(yīng)力和剪應(yīng)力都比較大的地方（如圖示計(jì)算點(diǎn)2），根據(jù)GB3811-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)接焊縫折算應(yīng)力按下式計(jì)算：（4-5）式中計(jì)算點(diǎn)2的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。圖4-8 受彎矩和剪力作用的對(duì)接焊縫 圖4-9 側(cè)焊縫的破壞 （二）角焊縫 角焊縫分為側(cè)焊縫和端焊縫兩種。側(cè)焊縫平行于所傳遞的力，而端焊縫垂直于所傳遞的力。側(cè)焊縫也稱為縱向焊縫，端焊縫則稱為橫向焊縫。兩種焊縫聯(lián)合使用而形成圍焊縫。側(cè)焊縫的破壞主要是受剪破壞（圖4-9）

13、，因此按剪切驗(yàn)算其強(qiáng)度。端焊縫受拉、彎、剪作用，應(yīng)力狀況比較復(fù)雜。為簡(jiǎn)化計(jì)算，端焊縫也按剪切驗(yàn)算強(qiáng)度，這樣偏于安全，同時(shí)使端焊縫采用與側(cè)焊縫相同的公式驗(yàn)算強(qiáng)度。 1. 承受軸向拉力（或壓力）的角焊縫計(jì)算如圖4-10所示，兩塊板件對(duì)齊而不對(duì)焊，兩面加一對(duì)拼接板，再用角焊縫將拼接板和板件焊接。通常，角焊縫計(jì)算時(shí)，一律取角焊縫45°分角面（即計(jì)算厚度所在截面）為計(jì)算截面（有效截面），并假定剪應(yīng)力在角焊縫的計(jì)算截面上是均勻分布的。 圖4-10 角焊縫計(jì)算圖 圖4-11 剪應(yīng)力沿側(cè)焊縫分布圖 角焊縫的計(jì)算截面積為heSlf，其中he是角焊縫的計(jì)算厚度，手工焊時(shí)he = 0.7hf，自動(dòng)焊時(shí)he

14、 = hf ；lf是角焊縫的計(jì)算長度，有引弧板時(shí)取焊縫實(shí)長，若無引弧板則每端應(yīng)減去5mm，Slf是接頭中在焊縫一側(cè)的各段角焊縫計(jì)算長度之和。 角焊縫按下式驗(yàn)算強(qiáng)度 （4-6） 實(shí)驗(yàn)說明：沿側(cè)焊縫長度方向剪應(yīng)力的分布是兩端大中間?。▓D4-11），焊縫愈長則兩端剪應(yīng)力與中間差別愈大。故規(guī)范規(guī)定，側(cè)焊縫的最大計(jì)算長度不應(yīng)超過60hf（受靜載時(shí)）或40hf（受動(dòng)載時(shí)）。圖4-12a所示是鋼板搭接接頭，兩塊鋼板上下搭接用角焊縫焊接。搭接接頭施工簡(jiǎn)便，不要求加工板邊，也無需準(zhǔn)確地對(duì)位。但搭接接頭受力情況不如對(duì)接接頭，故只在軸力不大時(shí)采用。搭接接頭中二板的重疊長度應(yīng)不小于較薄板件厚度的5倍，以免兩板上下偏心

15、引起的附加彎矩太大，削弱焊縫的實(shí)際承載能力。搭接接頭用端焊縫傳力時(shí)，接頭兩端必須都有端焊縫，如圖4-12a圖所示；像下圖那樣只在接頭一端有端焊縫是不允許的，因?yàn)榻宇^受力之后二板容易張開而扯壞焊縫。在搭接接頭中，公式（4-6）的Slf按接頭中全部角焊縫的計(jì)算長度計(jì)算。圖4-12 搭接接頭(a) 板的搭接；(b) 角鋼與節(jié)點(diǎn)板的搭接 圖4-12b是角鋼與節(jié)點(diǎn)板的搭接接頭。用角焊縫連接角鋼和節(jié)點(diǎn)板時(shí)，應(yīng)注意使角鋼肢尖焊縫所受之力N2與肢背所受之力N1的合力位置在角鋼的重心線上。由于肢尖和肢背焊縫的焊腳尺寸和計(jì)算厚度d一般相同，故肢尖的焊縫長度l2應(yīng)小于肢背焊縫長度l1。通常取為： 等肢角鋼 不等肢角

16、鋼并以短肢焊連節(jié)點(diǎn)板 不等肢角鋼并以長肢焊連節(jié)點(diǎn)板 有時(shí)將角鋼焊連節(jié)點(diǎn)板的肢斜切，而采用三邊圍焊。這時(shí)仍按上述比例計(jì)算l1及l(fā)2值，若斜邊長度為C，則將布置在肢背，而將布置的肢尖。 2. 承受扭矩和剪力共同作用時(shí)的角焊縫計(jì)算 圖4-13是一種用角焊縫圍焊成的托架結(jié)構(gòu)用來承受偏心載荷。偏心載荷2P由左右兩塊鋼板共同承受，若取其中一塊板連同其上的角焊縫進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)按承受載荷P計(jì)算。偏心載荷P可以轉(zhuǎn)化為通過焊縫形心的軸力P和扭矩Mn = Pa。通過焊縫形心的軸力P在焊縫計(jì)算截面上引起均布的剪應(yīng)力，其方向平行于軸力P而大小等于（4-7）圖4-13 受扭矩和剪力共同作用時(shí)角焊縫計(jì)算圖 關(guān)于扭矩Mn引起

17、的焊縫應(yīng)力，一般采用比較保守的彈性計(jì)算法，它以下列假定作前提： （1）所連板件是絕對(duì)剛性的，而焊縫是彈性的。 （2）在扭矩作用下，連接件產(chǎn)生繞焊縫形心的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，焊縫上任一點(diǎn)的剪應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心的連線，其大小與此連線的長度成正比。 采用通過焊縫形心O點(diǎn)的坐標(biāo)軸，令任一點(diǎn)K的坐標(biāo)為x及y，則連線的長度為 根據(jù)假定可得：式中C比例常數(shù)。 參看圖4-13，焊縫上K點(diǎn)所在微段dl（其面積為傳遞的剪力為剪力dN繞O點(diǎn)的力矩為焊縫截面上各微段所傳遞剪力繞O點(diǎn)的總力矩與外扭矩Mn相平衡，故由此求得比例常數(shù)為（4-8）式中Ip焊縫計(jì)算截面對(duì)其形心O點(diǎn)的極慣性矩，按下式計(jì)算（4-9） 其中Ix焊縫計(jì)算截

18、面對(duì)x軸的慣性矩，Iy焊縫計(jì)算截面對(duì)y軸的慣性矩。因此焊縫上任一點(diǎn)K處的剪應(yīng)力為（4-10） 通常為計(jì)算方便起見，不直接求t，而是求剪應(yīng)力t沿坐標(biāo)軸方向的分量tx及ty，即（4-11） 通過焊縫形心O點(diǎn)的軸力P引起的剪應(yīng)力tp應(yīng)和ty疊加，故K點(diǎn)處的總剪應(yīng)力為（4-12）應(yīng)按最大剪應(yīng)力驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度，故應(yīng)選擇距O點(diǎn)最遠(yuǎn)點(diǎn)作為K點(diǎn)。 3. 承受彎矩和剪力共同作用時(shí)的角焊縫計(jì)算 圖4-14所示T形截面支托與柱采用角焊縫連接，計(jì)算時(shí)通常假定剪力Q由腹板焊縫（豎直焊縫）平均承受，彎矩M則由全部焊縫承受，彎矩在焊縫計(jì)算截面產(chǎn)生的剪應(yīng)力與其至焊縫計(jì)算截面形心軸的距離y成正比。剪力Q及彎矩M引起的焊縫計(jì)算截面

19、的剪應(yīng)力分別按下式計(jì)算：（4-13）（4-14）式中腹板連接焊縫（豎直焊縫）的計(jì)算截面面積；焊縫計(jì)算截面的慣性矩；焊縫截面上計(jì)算點(diǎn)至形心軸的距離。 與在焊縫計(jì)算截面上互相垂直，應(yīng)計(jì)算二者在腹板焊縫上的向量和。腹板焊縫下邊緣點(diǎn)的最大組合剪應(yīng)力為（4-15）圖4-14 支托與柱的焊縫連接 例題例題1：參看圖4-15，用角焊縫和拼接板連接兩塊鋼板，拼接板的尺寸為900×550×10，材料為Q235，=180MPa，=100MPa，角焊縫焊腳尺寸hf = 8mm，試確定該拼接接頭所能承受的最大拉力。圖4-15 用角焊縫和拼接板的接頭【解】 （1）連接焊縫所能承受的最大拉力 （2）拼

20、接板所能承受的最大拉力 由此可見，該拼接接頭的承載能力是由焊縫的承載能力決定的，所以該拼接接頭所能承受的最大拉力為1008kN。 例題2：參看圖4-12b角鋼與節(jié)點(diǎn)板的搭接接頭，角鋼2×130×90×10承受的拉力為70kN，不等肢角鋼以長肢與節(jié)點(diǎn)板焊接，鋼材為Q235，角焊縫焊腳尺寸hf = 8mm，試確定焊縫長度并加以分配。 【解】 所需焊縫長度按下式計(jì)算角鋼肢背焊縫長度，取角鋼肢尖焊縫長度，取例題3：焊縫布置及幾何尺寸如圖4-16所示，偏心載荷P = 100kN，焊縫計(jì)算厚度he = 7mm，試驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度?；挠?6Mn鋼。MPa。圖4-16 焊縫布置簡(jiǎn)圖

21、【解】 先對(duì)200mm的焊縫取矩以求焊縫形心位置mm再計(jì)算Ix、Iy及Ip值： 距O點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)是焊縫的端點(diǎn)A，則mm及mm 扭矩扭矩引起的剪應(yīng)力分量：MPaMPa過焊縫形心的軸力引起的剪應(yīng)力MPa最大總剪應(yīng)力MPa 由于這里是按彈性法計(jì)算，只是個(gè)別點(diǎn)達(dá)到許用應(yīng)力，而沒有考慮焊縫能發(fā)生一定的塑性變形使應(yīng)力均化這個(gè)因素，所以偏于安全。 四、焊接連接的疲勞強(qiáng)度 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)經(jīng)常受變載荷作用時(shí)，會(huì)發(fā)生疲勞現(xiàn)象。焊接連接的疲勞強(qiáng)度主要取決于工作級(jí)別（應(yīng)力譜和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)）、構(gòu)件材料種類、接頭連接型式，焊縫出現(xiàn)的最大應(yīng)力和應(yīng)力循環(huán)特性等。工作級(jí)別是A6、A7、A8級(jí)的焊接件應(yīng)驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度。 焊接連接的疲

22、勞強(qiáng)度計(jì)算及其許用應(yīng)力，詳見第三章。 由于焊縫中有氣孔、裂紋和夾渣等缺陷引起應(yīng)力集中現(xiàn)象以及焊接殘余應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的不利影響，焊接連接的疲勞強(qiáng)度一般比基材低。 根據(jù)對(duì)16Mnq鋼焊接疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)資料分析，可得到如下看法： 1. 通常焊縫的疲勞強(qiáng)度都低于基材，因此對(duì)工作級(jí)別為A6以上的焊接件需驗(yàn)算疲勞。曾將自動(dòng)焊的對(duì)接焊縫，經(jīng)機(jī)械加工磨平焊縫的凸起部分，而熔合線附近沒有凹坑或磨痕，用x光透視未發(fā)現(xiàn)不容許缺陷的接頭，試驗(yàn)測(cè)得的疲勞強(qiáng)度仍略低于基材。 2. 未經(jīng)機(jī)械加工的自動(dòng)焊對(duì)接焊縫，其疲勞強(qiáng)度比機(jī)械加工磨光的對(duì)接焊縫低得多。未經(jīng)探傷的自動(dòng)焊對(duì)接焊縫，由于可能含有制造規(guī)范所不容許的缺陷，必須采用較

23、低的疲勞強(qiáng)度。因此對(duì)于對(duì)接接頭表面應(yīng)進(jìn)行機(jī)械加工，對(duì)于焊縫質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格檢查。 3. 自動(dòng)焊的焊縫疲勞強(qiáng)度較高，半自動(dòng)焊次之，手工焊最低。因此應(yīng)盡量采用自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊。手工焊宜用于次要構(gòu)件和受力較小的連接。 4. 角焊縫的疲勞強(qiáng)度比對(duì)接焊縫低得多。用角焊縫傳遞軸力的接頭，以用端焊縫和側(cè)焊縫圍焊較好，這樣應(yīng)力分布均勻，應(yīng)力集中程度低，故疲勞強(qiáng)度可提高。若只用側(cè)焊縫連接，則在側(cè)焊縫端部首先發(fā)生疲勞破壞，從而降低疲勞強(qiáng)度。第二節(jié) 螺栓連接 一、概述 普通螺栓連接是最早出現(xiàn)的連接型式，其次是鉚接和焊接，后來又出現(xiàn)高強(qiáng)度螺栓連接。 普通螺栓又分粗制和精制兩種。粗制螺栓鍛壓制成，表面粗糙，尺寸不夠準(zhǔn)確，

24、但成本低。一般孔徑比栓徑大24mm，故插入安裝容易。由于配合間隙太大，受剪情況不好且連接變形也大，常用于不太重要的部位。精制螺栓是經(jīng)機(jī)械加工制成的，表面光潔，尺寸準(zhǔn)確，但成本高。一般孔徑比栓徑大0.30.5mm，安裝時(shí)需輕輕敲打才能裝入。因此精制螺栓安裝比較困難，僅適用于受剪力的連接。高強(qiáng)度螺栓分為摩擦型高強(qiáng)度螺栓和承壓型高強(qiáng)度螺栓兩種。 高強(qiáng)度螺栓在受剪和受拉兩方面的性能都比較好。它在安裝時(shí)通過擰緊螺母使栓身中出現(xiàn)很大的預(yù)緊拉應(yīng)力，從而在被連接板件間產(chǎn)生較大的摩擦力，靠這個(gè)摩擦力傳遞外力。采用高強(qiáng)度鋼（45號(hào)鋼和40B鋼）制造螺栓，并經(jīng)熱處理，就是希望預(yù)緊力可以大些，因而摩擦力也可以大一些。

25、目前常用的高強(qiáng)度螺栓型號(hào)為M20、M22及M24。 為了保證連接有較大的摩擦力，應(yīng)對(duì)構(gòu)件接觸表面進(jìn)行噴砂、噴小鐵丸和酸洗等除銹處理，最好再涂以無機(jī)富鋅漆，以防止再生銹。 安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)應(yīng)設(shè)法保證各螺栓中的預(yù)拉力達(dá)到規(guī)定數(shù)值，避免超拉和欠拉。常用的擰緊方法有兩種：一種是使用定扭矩扳手，在扭矩達(dá)到規(guī)定值時(shí)便發(fā)出響聲或者自動(dòng)停機(jī)；另一種是先由人力擰到相當(dāng)緊的程度，再用沖擊式扳手將螺母擰過半圈即可。 每個(gè)高強(qiáng)度螺栓要配用兩個(gè)用高強(qiáng)度鋼制造的墊圈，以防止鋼板表面被螺栓頭和螺帽壓陷或磨傷。 我國目前生產(chǎn)供應(yīng)的高強(qiáng)度螺栓沒有摩擦型和承壓型之分，只是在確定承載能力時(shí)區(qū)分摩擦型與承壓型，即按設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來區(qū)分。摩

26、擦型高強(qiáng)度螺板不允許外剪力超過構(gòu)件間的摩擦力，僅靠摩擦力傳遞外力，承壓型高強(qiáng)度螺栓允許外剪力超過構(gòu)件接觸面間的摩擦力而產(chǎn)生滑移，使栓桿抵住孔壁，通過摩擦與承壓共同傳力，故其承載能力比摩擦型高50%以上。 美國開始應(yīng)用高強(qiáng)度螺栓時(shí)，按完全靠摩擦傳力設(shè)計(jì)。后來考慮到外力超過摩擦力而引起滑動(dòng)，使栓身抵住孔壁，通過摩擦和承壓的共同作用而傳力。1969年后美國將高強(qiáng)度螺栓連接分為摩擦型和承壓型兩類，對(duì)于承受靜力載荷且容許有較大的連接變形時(shí)，宜用承壓型；對(duì)于承受動(dòng)載荷又需有較小的連接變形時(shí)，則宜用摩擦型。起重機(jī)結(jié)構(gòu)多用摩擦型高強(qiáng)度螺栓。二、螺栓連接的布置 選用恰當(dāng)?shù)穆菟ㄖ睆讲⒄_地布置螺栓，對(duì)于保證連接強(qiáng)

27、度，求得經(jīng)濟(jì)效益和制作方便是至關(guān)重要的。 為了便于制造，通常整個(gè)結(jié)構(gòu)最好只用一種直徑的螺栓，不得已時(shí)才用兩種直徑。螺栓孔的中心通常是布置在稱為栓線的直線上，以便施工和制作。栓線的方向大多與構(gòu)件軸線平行。沿栓線相鄰螺栓的中心距稱為栓距。相鄰栓線間的距離為線距?？窟吢菟ㄖ行闹涟暹叺木嚯x，順著力的方向稱為端距，垂直于力的方向稱為邊距，如圖4-17所示。圖4-17 螺栓排列及其最小栓距（a）并列式； （b）錯(cuò)列式。 螺栓的布置分并列式和錯(cuò)列式兩種。并列式比較簡(jiǎn)單，制造時(shí)劃線鉆孔方便，而且比較緊湊，省鋼料，應(yīng)用較多。錯(cuò)列式可以減少對(duì)鋼板截面的削弱，因而可以少用螺栓。通常在型鋼肢寬小而又需布置兩條栓線時(shí)才

28、應(yīng)用。 螺栓布置的栓距、線距、端距和邊距的最小值和最大值見表4-2。表4-2 螺栓的排列間距名 稱距 離螺栓在任何方向的中心距最小間距最大間距：外排 中間排：構(gòu)件受壓力 構(gòu)件受拉力3d8d或12d12d或18d16d或24d螺栓中心至構(gòu)件邊緣的距離最小距離：順著力方向 垂直力方向：切割邊 軋制邊最大距離2d1.5d1. 2d4d或8d 注、d螺栓孔直徑； d外層板件的板厚（兩面不等時(shí)取較薄者）。 三、受剪螺栓連接的計(jì)算 （一）單栓抗剪承載力 1. 普通螺栓的單栓抗剪承載力 普通螺栓的預(yù)緊力較小或未作特殊要求，因此連接面的摩擦力較小，當(dāng)受外力作用時(shí)發(fā)生滑動(dòng)，使栓身抵住栓孔壁，靠螺栓的抗剪和承壓能

29、力來傳遞外力，故稱承壓型螺栓連接。承壓型螺栓連接有下列幾種破壞形式（圖4-18）： （1）栓身被剪壞（圖4-18a），較為常見，一般按抗剪計(jì)算螺栓數(shù)目。 （2）板被剪壞（圖4-18b），實(shí)驗(yàn)表明，若采用大于孔徑2倍的端距可以防止孔前板被剪壞。 （3）栓身被壓壞（圖4-18c），比較少見，它出現(xiàn)在板材比栓身材料硬得多，而且板厚較小的情況。采用較厚的板可以避免。 （4）板被壓壞（圖4-18d），比較常見，其現(xiàn)象是栓孔一邊被壓壞，變?yōu)殚L形孔，一般按承壓計(jì)算螺栓數(shù)目。 （5）栓身過度彎曲（圖4-18e），出現(xiàn)在板較厚而栓徑較小時(shí)，若板束總厚度不大于孔徑的5倍可以避免。（6）栓身被拉斷（圖4-18f），

30、在普通螺栓連接中少見，高強(qiáng)度螺栓有時(shí)因擰螺帽的操作超過限度而拉斷，好在當(dāng)時(shí)發(fā)覺可換上新的螺栓。圖4-18 承壓型螺栓連接的破壞型式(a)栓身剪壞；(b)板被剪壞；(c)栓身壓壞；(d)板被壓壞；(e)栓身彎曲破壞；( f )栓身拉斷 由此可見，在承壓型螺栓連接計(jì)算中，只須考慮栓身被剪壞和板被壓壞兩項(xiàng)即可。 在承壓型螺栓連接中，單栓容許承載能力是由承壓條件和抗剪條件決定的。為簡(jiǎn)化計(jì)算，特假定承壓應(yīng)力在栓孔直徑平面上是均布的，剪應(yīng)力在栓身截面上也是均布的。并根據(jù)螺栓連接破壞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按均布假定計(jì)算出相應(yīng)的許用應(yīng)力值。經(jīng)多年實(shí)踐表明，用這種方法計(jì)算螺栓誤差是不大的。 根據(jù)承壓條件決定的單栓承載力為

31、（4-16a） 根據(jù)抗剪條件決定的單栓承載力為（4-16b）式中d螺栓栓身直徑；Sd在同一方向承壓的板件總厚度，取兩個(gè)方向板件總厚度較小者；nj剪切面數(shù)目，單剪nj = 1，雙剪nj = 2；孔壁的許用承壓應(yīng)力，對(duì)粗制螺栓，對(duì)精制螺栓；為被連接構(gòu)件基材的許用正應(yīng)力；螺栓的許用剪應(yīng)力，對(duì)粗制螺栓，對(duì)精制螺栓；為螺栓材料的許用正應(yīng)力。分別按承壓條件和抗剪條件計(jì)算出單栓的承載能力，然后取二者中較小者作為單栓的抗剪承載力，即 （4-17） 2. 摩擦型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗剪承載力 在摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接中，單栓的承載力是根據(jù)單栓提供的最大摩擦力除以安全系數(shù)求得，即（4-18）式中P單栓的預(yù)緊力，見表4-

32、3；f摩擦系數(shù)，見表4-4；nm傳力摩擦面數(shù)，單剪nm=1，雙剪nm=2。表4-3 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)緊力（kN）螺栓規(guī)格螺栓材料M20M22M2445號(hào)鋼12015017540B鋼160200230表4-4 摩擦系數(shù)f連接處構(gòu)件接觸面的處理方法構(gòu)件材料Q23516Mn噴砂0.450.55噴砂（或酸洗）后涂無機(jī)富鋅漆0.350.40軋制表面、鋼絲刷清理浮銹（或未經(jīng)處理但軋制表面干凈）0.300.35 （二）軸心受剪螺栓連接的計(jì)算傳遞軸力之螺栓連接常用接頭型式如圖4-19所示，圖4-19a是雙面拼接板的對(duì)接接頭，它的受力情況是對(duì)稱的，不會(huì)發(fā)生撓曲和轉(zhuǎn)動(dòng)，而且螺栓受雙剪，故承載能力高，因此是較好的連接

33、形式。圖4-19b是搭接接頭，由于兩個(gè)構(gòu)件不在同一平面內(nèi)，因此受力后便發(fā)生撓曲和轉(zhuǎn)動(dòng)，從而引起附加應(yīng)力。這種連接螺栓受單剪，故承載能力較低，用于傳力較小的場(chǎng)合。圖4-19 傳遞軸力螺栓連接（a）對(duì)接接頭；（b）搭接接頭。 計(jì)算傳遞軸力之螺栓連接時(shí)，假定各螺栓受力相等，故連接的承載力等于單個(gè)螺栓承載力乘以螺栓數(shù)。若根據(jù)外載荷計(jì)算出連接所傳遞的最大軸力為N，則所需螺栓數(shù)目Z按下式計(jì)算（4-19）式中N單栓抗剪許用承載力。對(duì)普通螺栓N按式（4-17）計(jì)算，對(duì)摩擦型高強(qiáng)度螺栓N按式(4-18)計(jì)算，被連接件的強(qiáng)度按下式驗(yàn)算（4-20）式中 Aj為被連接件的凈面積，螺栓并列布置時(shí)為第一列螺栓所在截面，即

34、圖4-20a的II截面；錯(cuò)列布置時(shí)被連接件可能沿正交截面II或沿齒狀截面IIII破壞，其凈面積按下式計(jì)算： II截面，（d為構(gòu)件厚度） IIII截面式中n計(jì)算截面螺栓數(shù)目。取兩個(gè)截面中的較小者驗(yàn)算強(qiáng)度。圖4-20 Aj計(jì)算簡(jiǎn)圖（a）并列式；（b）錯(cuò)列式；（c）計(jì)算圖。對(duì)于傳遞軸力的高強(qiáng)度螺栓連接經(jīng)試驗(yàn)證明，在反復(fù)載荷作用下，高強(qiáng)度螺栓本身不發(fā)生疲勞破壞，但構(gòu)件會(huì)在栓孔截面發(fā)生疲勞破壞。從受力情況分析，摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接是靠板間摩擦力傳力，栓桿不受擠壓和反復(fù)彎曲，所以高強(qiáng)度螺栓不發(fā)生疲勞破壞是自然的。因此，對(duì)用高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)件，只需驗(yàn)算構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。對(duì)承壓型普通螺栓連接有疲勞破壞問題，疲

35、勞強(qiáng)度計(jì)算方法參閱第三章。圖4-21 例題 構(gòu)件鋼板尺寸與軸力如圖4-21所示，構(gòu)件材料為Q235鋼，試設(shè)計(jì)雙面用拼接板連接的對(duì)接接頭。 【解】 首先初估拼接板的厚度，通常兩塊拼接板的厚度略大于被連接板件的厚度，取2d = 24mm；選用f20的精制螺栓和高強(qiáng)度螺栓分別進(jìn)行計(jì)算。 1. 確定螺栓的數(shù)目z （1）精制螺栓（由Q235鋼制造） 按抗剪條件計(jì)算單栓承載力（本例是雙剪）：按承壓條件計(jì)算單栓承載力：因此抗剪是控制條件，故N=87.96kN。 所需精制螺栓數(shù)目z為故取z = 9。 （2）高強(qiáng)度螺栓（由40B鋼制造） 單栓承載力 所需高強(qiáng)度螺栓數(shù)目z為 故取z = 10。 2. 螺栓連接的布

36、置（圖4-22） 以精制螺栓數(shù)目z = 9為例進(jìn)行布置，采用兩種布置方式并加以比較。 第一方案為錯(cuò)列式布置，構(gòu)件的凈面積Aj分兩種情況計(jì)算如下（精制螺栓孔徑取為f20.5）： 構(gòu)件強(qiáng)度校核 第二方案為并列式布置，構(gòu)件的凈面積為構(gòu)件強(qiáng)度校核由于拼接板厚度比板件厚，不必再驗(yàn)算強(qiáng)度。圖4-22 螺栓連接布置圖（a）錯(cuò)列式； （b）并列式。 可見，第一方案所需拼接板尺寸比第二方案小，但螺栓排列較復(fù)雜。第二方案栓孔削弱得較小，強(qiáng)度富余較多。 高強(qiáng)度螺栓數(shù)目z = 10，可布置成兩列，每列5個(gè)螺栓，這樣布置比較簡(jiǎn)單。高強(qiáng)度螺栓孔徑取為f21.5mm. （三）偏心受剪螺栓連接的計(jì)算 螺栓連接偏心受力（即外力

37、不通過螺栓群重心）的情況是常見的，如圖4-23所示。 將偏心力F對(duì)螺栓連接的作用轉(zhuǎn)化為扭矩M = Fe及通過螺栓群重心的力F的作用。于是可分別計(jì)算螺栓在扭矩M及軸力F作用下螺栓的受力，然后進(jìn)行向量疊加，即可得螺栓在偏心力F作用下所受的力。 根據(jù)前面假定，認(rèn)為通過螺栓群重心的力F在各螺栓上是平均分配的。若螺栓群中螺栓的數(shù)目為z，則每個(gè)螺栓所受剪力為（4-21）其方向與力F平行。 扭矩M在各螺栓上的分配： 在扭矩M = Fe作用下，假定被連接鋼板的剛度很大，在扭矩M作用下繞螺栓群重心O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)（圖4-23b），則任一螺栓受力的大小NMi與該螺栓到螺栓群重心O點(diǎn)的距離ri成正比，其方向垂直于該螺栓與O

38、點(diǎn)的連線。 根據(jù)平衡條件，可寫出下列方程式又因與ri成正比，即，故 由此求得比例常數(shù)所以（4-22） 為計(jì)算方便起見，通常將力分解為水平分力，及豎直分力。距O點(diǎn)最遠(yuǎn)的螺栓受力最大，該點(diǎn)以A表示，則（4-23）圖4-23 偏心受力之螺栓連接 由軸力F及扭矩M共同作用，即由偏心力F作用所引起螺栓最大剪力為（4-24） 普通螺栓N按式（4-17）計(jì)算，高強(qiáng)度螺栓N按式（4-18）計(jì)算。 例題 已知數(shù)據(jù)如圖4-23a所示，若采用6個(gè)由45號(hào)鋼制成的M20高強(qiáng)度螺栓連接是否可以？ 【解】 單栓承載力N按下式計(jì)算（本例是單剪，故nm=1）: 通過螺栓群重心的力F引起的螺栓剪力為 由扭矩M=Fe引起的螺栓剪

39、力的計(jì)算以右上角的螺栓作為A點(diǎn)，則全連接共6個(gè)螺栓，故則螺栓受力為由式4-24得 可以。 四、受拉螺栓連接的計(jì)算 （一）受拉螺栓的單栓承載力 1. 普通螺栓參看圖4-24，當(dāng)螺栓沒有承受外載荷時(shí)，螺栓中的拉力等于預(yù)緊力P，被連接件承受螺栓傳遞給它的壓力也等于P，如圖示A點(diǎn)。普通螺栓連接的預(yù)緊力P較小。當(dāng)螺栓受較小的外拉力T1作用時(shí)，螺栓被拉長，它給予被連接件的壓力由P減少為S，見圖示B點(diǎn)。當(dāng)外拉力增大為T2時(shí)，螺栓又被拉長，被連接件的壓力減至為零，但連接面尚未分離，這時(shí)螺栓中的最大拉力為T2。當(dāng)外拉力大于T2時(shí)，則連接面分離，如圖示當(dāng)外拉力為T3時(shí)，連接面間隙為D。金屬結(jié)構(gòu)所采用的受拉普通螺栓

40、一般屬于這種情況。這時(shí)，螺栓中的最大拉力就等于外拉力，與預(yù)緊力無關(guān)。圖4-24 普通螺栓受力分析圖 圖4-25 高強(qiáng)度螺栓受力分析圖I-螺栓；II-被連接件。 I-螺栓；II-被連接件。圖4-26 彎矩使螺栓受拉的圖示(a) 法蘭盤接頭；(b) 普通螺栓受力圖；(c) 高強(qiáng)度螺栓受力圖 普通螺栓是在彈性階段內(nèi)工作，其單栓承載力按下式計(jì)算（4-25）式中d1螺紋內(nèi)徑。螺栓材料的許用應(yīng)力 受拉普通螺栓的強(qiáng)度校核條件為（4-26）式中T普通螺栓承受的最大外拉力。 2. 高強(qiáng)度螺栓 高強(qiáng)度螺栓當(dāng)其預(yù)緊力達(dá)到規(guī)定的數(shù)值P時(shí)，螺栓中的應(yīng)力已接近材料的屈服限（圖4-25）。當(dāng)螺栓受到外拉力T作用時(shí)（圖中B點(diǎn)

41、）螺栓中拉力可近似認(rèn)為不再增大仍等于P，但螺栓卻相應(yīng)在伸長，被連接件的壓力則由P降為S。若外拉力T = P，則被連接件的壓力S = 0，連接就會(huì)離縫，這對(duì)高強(qiáng)度螺栓是不允許的。因此，規(guī)范中規(guī)定外拉力T不應(yīng)超過高強(qiáng)度螺栓預(yù)緊力P的70%。所以抗拉高強(qiáng)度螺栓的單栓承載力為P（4-27）受拉高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度校核條件為（4-28） （二）彎矩使螺栓受拉時(shí)螺栓連接的計(jì)算（圖4-26） 1. 普通螺栓連接 普通螺栓連接承受彎矩而使螺栓受拉時(shí)，由于螺栓的預(yù)緊力較小，受拉區(qū)會(huì)發(fā)生離縫現(xiàn)象，連接板不再抵觸。通常近似地認(rèn)為法蘭連接板的剛性足夠并繞其邊緣傾覆，為計(jì)算方便起見，假定中性軸位于最右列螺栓的中心線上，如圖

42、4-26b所示。螺栓承受拉力Ti的大小與該螺栓到中性軸的距離成正比，若以k表示比例常數(shù)，則若用mi表示第i列螺栓的數(shù)目，則可寫出平衡方程式于是可求得比例常數(shù)故當(dāng)時(shí)，便可求得螺栓承受的最大拉力驗(yàn)算式（4-29） 2. 高強(qiáng)度螺栓連接 高強(qiáng)度螺栓承受彎矩而使部分螺栓受拉時(shí)，由于載荷拉力始終小于預(yù)緊力，故連接面未發(fā)生離縫現(xiàn)象，因此，可按中性軸位于螺栓群重心軸線上來計(jì)算，參看圖4-26c。 根據(jù)平衡條件可寫出下列方程式故 高強(qiáng)度螺栓承受最大拉力的驗(yàn)算式為（4-30）式中xi中性軸左邊螺栓的橫坐標(biāo)；mi第i列螺栓的數(shù)目。 五、同時(shí)受拉受剪螺栓連接的計(jì)算 （一）同時(shí)受拉、受剪螺栓連接的單栓承載力 1. 普

43、通螺栓 普通螺栓在剪力和拉力共同作用下，應(yīng)考慮下列兩種可能的破壞形式：一是螺桿受剪兼受拉破壞；二是孔壁承壓破壞。 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，得到螺桿的計(jì)算式為（4-31）式中N、T單栓所承受的剪力和拉力；、普通螺栓單栓抗剪和抗拉許用承載力?？妆诔袎旱挠?jì)算式為式中孔壁承壓許用承載力。 在拉力、剪力共同作用下的普通螺栓，應(yīng)同時(shí)滿足上兩式，即（4-32） 2. 摩擦型高強(qiáng)度螺栓 在外拉力T作用下，連接件接觸面間的壓緊力由預(yù)緊力P減小到（PT）。根據(jù)試驗(yàn)，這時(shí)接觸面上的摩擦系數(shù)f值也有所降低。為安全起見，規(guī)范規(guī)定接觸面間的壓緊力取為（P1.4T）。于是可得到摩擦型高強(qiáng)度螺栓有拉力作用時(shí)的單栓抗剪承載力為（4-33

44、） 高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度校核條件為（4-34）式中 N、 T單栓所承受的剪力和拉力。 （二）同時(shí)受拉、受剪螺栓連接的計(jì)算單純受拉的螺栓連接在起重機(jī)結(jié)構(gòu)中比較少見，而受拉又受剪的螺栓連接是常見的。例如有些現(xiàn)代橋式起重機(jī)主梁與端梁的螺栓連接；單主梁龍門起重機(jī)主梁與支腿以及支腿與下橫梁的螺栓連接都是屬于受拉又受剪的螺栓連接。圖4-27示出單主梁龍門起重機(jī)主梁與支腿法蘭盤螺栓連接的受力圖。其計(jì)算方法介紹如下：圖4-27 受拉又受剪之螺栓連接 1. 螺栓所受最大拉力的計(jì)算 彎矩Mx和My使角點(diǎn)上的螺栓A產(chǎn)生最大拉力，而垂直壓力Q則使螺栓中的拉力減小。螺栓A中的最大拉力TA計(jì)算如下： 普通螺栓（4-35） 高

45、強(qiáng)度螺栓（4-36）式中z螺栓群中螺栓的數(shù)目，其余符號(hào)同前。普通螺栓Nt按式（4-25）計(jì)算，高強(qiáng)度螺栓Nt按式（4-27）計(jì)算。 2. 在剪力N及扭矩Mn作用下螺栓的計(jì)算，見式（4-24）。 3. 在拉力和剪力共同作用下螺栓的計(jì)算，見式（4-32）（4-34）。六、梁的拼接計(jì)算由于受運(yùn)輸或安裝條件的限制，梁有時(shí)需分段制造，然后在工地組裝，此類拼接稱為安裝拼接。安裝拼接多采用高強(qiáng)度螺栓連接且多用雙拼接板（如圖4-28）。圖4-28 梁的安裝拼接 翼緣板可按其傳遞的內(nèi)力來計(jì)算拼接所需的螺栓數(shù)。 翼緣板在拼接處傳遞的內(nèi)力：（4-37）式中s翼緣板形心所受的正應(yīng)力；Ay翼緣板的凈截面面積。 翼緣板亦

46、可按等強(qiáng)度條件計(jì)算拼接處傳遞的內(nèi)力：（4-38） 翼緣板拼接接縫一側(cè)的螺栓數(shù)：（4-39）式中N單栓許用承載力。 腹板拼接一般預(yù)先布置好螺栓排列，然后進(jìn)行螺栓承載能力的驗(yàn)算。腹板拼接按腹板同時(shí)承受梁拼接截面的全部剪力及部分彎矩來計(jì)算。腹板拼接處的彎矩按腹板與梁全截面的慣性矩之比確定：（4-40）式中M梁拼接處的彎矩；If腹板的慣性矩；I整個(gè)截面的慣性矩。 剪力F由腹板承受，若接縫一側(cè)螺栓數(shù)目為z，則每個(gè)螺栓所承受的力為（4-41） 在F與Mf共同作用下，距接縫一側(cè)螺栓群重心最遠(yuǎn)點(diǎn)的螺栓受力最大，該點(diǎn)以A表示，則A點(diǎn)螺栓應(yīng)滿足式（4-24）的強(qiáng)度條件，即 若梁采用窄式拼接，即時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為（4-42） 例題起重量Q = 10t、跨度L =31.5m的橋式起重機(jī)偏軌箱形主梁與端梁連接采用由45號(hào)鋼制成的高強(qiáng)度螺栓連接。選用M24高強(qiáng)度螺栓12個(gè)構(gòu)成主梁一端的接頭，螺栓的布置及起重小車行至連接處的載荷如圖4-29所示。試驗(yàn)算高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度。圖4-29 橋式起重機(jī)主梁與端梁的連接 【解】： 1. 按式（4-36）進(jìn)行最大拉力驗(yàn)算 按式（4-27）計(jì)算受拉單栓承載力故通過。 2. 高強(qiáng)度螺栓抗剪力驗(yàn)算 通過螺栓群重心的力F = 19