普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算

7.6普普通螺栓連接接的構(gòu)造和計(jì)計(jì)算一、螺栓排列列和構(gòu)造要求求直徑：M12~M24（2的倍數(shù)）；M24~M48（3的倍數(shù)）；M48~M80（4的倍數(shù)）；M80~100（5的倍數(shù)）受力螺栓≥M16，常用直徑：M20~24當(dāng)使用普通螺螺栓時(shí)，無特特殊說明時(shí)是是指C級(jí)粗制螺栓栓。排列和間距距（見圖7.62）:排列：并排排、錯(cuò)列間距：見表表7.5。。3.當(dāng)桿件件在節(jié)點(diǎn)上上或拼接接接頭的一端端時(shí)，永久久性的螺栓栓（或鉚釘釘）數(shù)不宜宜少于兩個(gè)個(gè)。對(duì)組合合構(gòu)件的綴綴條，其端端部連接可可采用一個(gè)個(gè)螺栓（或或鉚釘）。。4.表示方方法見表7-9。二、工作性性能：按受力方式式分為：抗剪螺栓：：力與螺栓栓桿垂直抗拉螺栓：：力與螺栓栓桿平行抗剪螺栓受力過程：：在受力以后后，首先由由構(gòu)件間的的摩擦力抵抵抗外力。。不過摩擦擦力很小，，構(gòu)件間不不久就出現(xiàn)現(xiàn)滑移，螺螺栓桿和螺螺栓孔壁發(fā)發(fā)生接觸，，使螺拴桿桿受剪，同同時(shí)螺栓桿桿和孔壁間間互相接觸觸擠壓。受剪極限狀狀態(tài)：螺栓栓桿被剪斷斷或孔壁承承壓破壞。。破壞形式：：五種見圖圖7-66。其中對(duì)螺栓栓桿被剪斷斷、孔壁擠擠壓以及板板被拉斷，，要進(jìn)行計(jì)計(jì)算。鋼板板剪斷和螺螺栓桿彎曲曲通過構(gòu)造造要求來保保證。計(jì)算公式：：抗剪承載力力設(shè)計(jì)值：：承壓承載力力設(shè)計(jì)值：：抗拉螺栓受力過程：：外力趨向于于將被連接接構(gòu)件拉開開，而使螺螺栓受拉，，最后螺栓栓桿會(huì)被拉拉斷。受力極限狀狀態(tài)：螺栓栓桿被拉斷斷。破壞形式：：一種，但但應(yīng)考慮撬撬力的影響響。計(jì)算公式：：式7-29三、螺栓群群的抗剪計(jì)計(jì)算在軸心力作作用下的抗抗剪計(jì)算計(jì)算假定：：每個(gè)螺栓栓所受剪力力相等。可以直接計(jì)計(jì)算螺栓的的數(shù)量：被連接件凈凈截面強(qiáng)度度的計(jì)算：：規(guī)范規(guī)定當(dāng)當(dāng)l1＞15d0（d0為孔徑）時(shí)時(shí)，應(yīng)將螺螺栓或鉚釘釘?shù)某休d力力設(shè)計(jì)值乘乘以折減系系數(shù)β=1.1－－l1/（150d0），當(dāng)l1＞60d0時(shí)，折減系系數(shù)β=0.7。。2.在扭矩矩作用下的的抗剪計(jì)算算計(jì)算假定：：①被連接構(gòu)構(gòu)件是絕對(duì)對(duì)剛性的，，螺栓則是是彈性的；；②各螺栓栓都繞螺栓栓群的形心心O旋轉(zhuǎn)，其受受力大小與與到螺栓群群形心的距距離成正比比，方向與與螺栓到形形心的連線線相垂直。根據(jù)假定知知每個(gè)螺栓栓受力是不不同的，將將螺栓排列列好后找出出受力最大大的螺栓，，驗(yàn)算螺栓栓的強(qiáng)度。。公式7-36、7-37。。3.在扭扭矩、剪力力、軸心力力作用下的的抗剪計(jì)算算：在多種力共共同作用下下，分析每每一種力作作用在螺栓栓群上的情情況，找出出受力最不不利的螺栓栓進(jìn)行強(qiáng)度度驗(yàn)算。四、螺栓群群的抗拉計(jì)計(jì)算在軸心力作作用下的抗抗拉計(jì)算可以直接計(jì)計(jì)算螺栓的的數(shù)量：式式7-39在彎矩作用用下的抗拉拉計(jì)算（見見圖7-75）在彎矩作用用下，首先先確定中和和軸位置，，通常近似地地假定螺栓栓群繞最下下邊的一排排螺栓旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，各排螺螺栓所受的的拉力的大大小與距最最下一排螺螺栓的距離離成正比，，所以離中和軸越越遠(yuǎn)螺栓受受力越大。。式7-40。五、剪力和和拉力共同同作用拉力的存在在使螺栓承承受剪力的的能力降低低，驗(yàn)算時(shí)時(shí)采用相關(guān)關(guān)公式：≤1≤7.7高強(qiáng)強(qiáng)度螺栓連連接的性能能和計(jì)算一、高強(qiáng)度度螺栓連接接的工作性性能1、按受力力方式分為為：抗剪螺栓：：摩擦型連連接和承壓壓型連接抗拉螺栓：：FN2、抗剪螺螺栓受力過過程：（1）摩擦擦型連接：：是依靠被被連接構(gòu)件件間的摩擦擦力傳遞外外力，安裝裝時(shí)將螺栓栓擰緊，使使螺桿產(chǎn)生生預(yù)拉力壓壓緊構(gòu)件接接觸面，靠靠接觸面的的摩擦力來來阻止其相相互滑移，，以達(dá)到傳傳遞外力的的目的。受剪時(shí)極限限狀態(tài)：當(dāng)剪力等于于摩擦力時(shí)時(shí)，即為連連接的承載載力極限狀狀態(tài)。NNabNN/2N/2abNN/2N/2NNabNN/2N/2（2）承壓壓型連接：：是當(dāng)剪力力超過摩擦擦力時(shí)，構(gòu)構(gòu)件間產(chǎn)生生相對(duì)滑移移，螺桿與與孔壁接觸觸，使螺桿桿受剪和孔孔壁受壓，，破壞形式式與普通螺螺栓相同。。受剪時(shí)極限限狀態(tài)：以螺桿被剪剪壞或孔壁壁承壓破壞壞為承載力力極限狀態(tài)態(tài)。從二者傳遞遞剪力時(shí)的的極限狀態(tài)態(tài)可以看出：：1)承壓壓型連接的的抗剪承載載力要高于于摩擦型連連接。2)摩擦擦型連接不不允許板件件之間產(chǎn)生生相對(duì)滑移移，抗剪時(shí)時(shí)其變形就就小，整體體性能好，，抗疲勞能能力強(qiáng)，可可以用在直直接承受動(dòng)動(dòng)力荷載的的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)的連接中中。3)承壓壓型連接允允許板件之之間產(chǎn)生相相對(duì)滑移抗抗剪時(shí)其變變形較大，，整體性能能差，不得得用在直接接承受動(dòng)力力荷載的連連接中。3、與普通通螺栓的區(qū)區(qū)別：1）材料：：高強(qiáng)度螺栓栓的桿身、、螺帽和墊墊圈都要用用抗拉強(qiáng)度度很高的鋼鋼材制作，性能等級(jí)級(jí)分8.8級(jí)；10.9級(jí)；12.9級(jí)級(jí)2）預(yù)拉力P：高強(qiáng)度螺栓栓的預(yù)拉力力是通過扭緊螺帽實(shí)現(xiàn)的。3）抗滑移移系數(shù)μ：使用高強(qiáng)度度螺栓摩擦擦型連接時(shí)時(shí)，與被連連接構(gòu)件材材料及其接接觸面處理理方法所確確定的摩擦擦面抗滑移移系數(shù)μ有關(guān)，常用用的處理方方法和規(guī)范范規(guī)定的摩摩擦面抗滑滑移系數(shù)μ值如表7-11。承承壓型連接接的板件接接觸面只要要求清除油油污及浮銹銹。高強(qiáng)度螺栓栓預(yù)拉力的的確定高強(qiáng)度螺栓栓預(yù)拉力是是根據(jù)螺栓栓桿的有效抗拉強(qiáng)強(qiáng)度確定的，并并考慮了以以下修正系系數(shù)：考慮材料的的不均勻性性的折減系系數(shù)0.9；為防止施工工時(shí)超張拉拉導(dǎo)致螺桿桿破壞的折折減系數(shù)0.9；附加安全系系數(shù)0.9。考慮擰緊螺螺帽時(shí)，螺螺栓桿上產(chǎn)產(chǎn)生的剪力力對(duì)抗拉強(qiáng)強(qiáng)度的降低低除以系數(shù)數(shù)1.2。因此，預(yù)拉拉力：Ae—螺紋處有效效截面積；；fu—螺栓熱處理理后的抗拉拉強(qiáng)度；實(shí)現(xiàn)預(yù)拉力力的方法A、轉(zhuǎn)角法施工方法：：初擰—用普通扳手手?jǐn)Q至不動(dòng)動(dòng)，使板件件貼緊密；；終擰—初擰擰基礎(chǔ)上用用長(zhǎng)扳手或或電動(dòng)扳手手再擰過一一定的角度度，一般為為120o~180o完成終擰。。特點(diǎn)：預(yù)拉拉力的建立立簡(jiǎn)單、有有效，但要要防止欠擰擰、漏擰和和超擰；B、扭矩法施工方法：：初擰—用力矩扳手手?jǐn)Q至終擰擰力矩的30%~50%，使板件貼貼緊密；終擰—初擰基礎(chǔ)上上，按100%設(shè)計(jì)終擰力力矩?cái)Q緊。。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單單、易實(shí)施施，但得到到的預(yù)拉力力誤差較大大。C、扭斷螺栓桿桿尾部法（（扭剪型高高強(qiáng)度螺栓栓）施工方法：：初擰—擰至終擰力力矩的60%~80%；終擰—初擰基礎(chǔ)上上，以扭斷斷螺栓桿尾尾部為準(zhǔn)。。特點(diǎn)：施工工簡(jiǎn)單、技技術(shù)要求低低易實(shí)施、、質(zhì)量易保保證等。高強(qiáng)度螺栓栓的施工要要求：由于高強(qiáng)度度螺栓的承承載力很大大程度上取取決于螺栓栓桿的預(yù)拉拉力，因此此施工要求求較嚴(yán)格。二、高強(qiáng)度度螺栓摩擦擦型連接抗抗剪計(jì)算單栓抗剪承承載力設(shè)計(jì)計(jì)值：式中：0.9—抗力分項(xiàng)系系數(shù)γR的倒數(shù)(γR=1.111);nf—傳力摩擦面面數(shù)目;μ--摩擦面抗滑滑移系數(shù);P—預(yù)拉力設(shè)計(jì)計(jì)值.1、軸心力作作用假定各螺栓栓受力均勻勻，故所需需螺栓數(shù)：：對(duì)于摩擦型型連接：NN注意：n為一側(cè)的螺螺栓數(shù)量。。NNbtt1b1高強(qiáng)度螺栓栓群軸心力力作用下,為了防止板板件被拉斷斷尚應(yīng)進(jìn)行行板件的凈凈截面驗(yàn)算算.主板的危險(xiǎn)險(xiǎn)截面為1-1截面。根據(jù)據(jù)試驗(yàn)結(jié)果果，孔前傳傳力系數(shù)可可取0.5，即第一一排高強(qiáng)度度螺栓所分分擔(dān)的內(nèi)力力，已有50%在孔孔前摩擦面面中傳遞。。111-1截面的內(nèi)力力為：2、扭矩或扭矩矩、剪力共共同作用下下計(jì)算方法與與普通螺栓栓相同，即即：FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力F作用下每個(gè)個(gè)螺栓受力力：扭矩T作用下：由此可得螺螺栓1的強(qiáng)度驗(yàn)算算公式為:三、高強(qiáng)度螺栓栓摩擦型連連接的抗拉計(jì)算算當(dāng)外拉力為為零，即N=0時(shí)：P=C；當(dāng)外拉力為為Nt時(shí)：板件有有被拉開趨趨勢(shì)，板件間的壓壓力C減小為Cf，栓桿拉力P增加為Pf，由力及變形形協(xié)調(diào)得：：NPCP+△P=PfC-△C=CfNt1、高強(qiáng)度度螺栓摩擦擦型連接的的抗拉性能能當(dāng)板件即將將被拉開時(shí)時(shí)：Cf=0，有Pf=Nt，因此：一般板件間間的擠壓面面面積比栓栓桿截面面面積大的多多，近似取取AP/Ab=10，得：顯然栓桿桿的拉力力增加不不大。另外，試試驗(yàn)證明明，當(dāng)栓栓桿的外外加拉力力大于P時(shí)，卸載載后螺栓栓桿的預(yù)預(yù)拉力將將減小，，即發(fā)生生松弛現(xiàn)象象。但當(dāng)Nt不大于0.8P時(shí)，則無無松弛現(xiàn)現(xiàn)象，這這時(shí)Pf=1.07P，可認(rèn)為螺螺桿的預(yù)預(yù)拉力不不變，且且連接板板件間有有一定的的擠壓力力保持緊緊密接觸觸，所以以現(xiàn)行規(guī)規(guī)范規(guī)定定：P+△P=PfC-△C=CfNt高強(qiáng)度螺螺栓摩擦擦型連接接的單栓栓抗拉承承載力為為：上式未考慮橇力力Q的影響，，當(dāng)考慮慮橇力影影響時(shí)，，橇力Q的存在導(dǎo)導(dǎo)致連接接的極限限承載力力降低。所以，如如設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)不考慮慮橇力的的影響,增加連接接板件的的剛度（（如設(shè)加加勁肋））。2、高強(qiáng)強(qiáng)度螺栓栓群的抗抗拉計(jì)算算1）軸心心力作用用假定各螺螺栓均勻勻受力，，故所需需螺栓數(shù)數(shù)：N2）彎矩矩作用下下由于高強(qiáng)強(qiáng)度螺栓栓的抗拉拉承載力力總小于于其預(yù)拉拉力P，故在彎矩矩作用下下，連接接板件接接觸面始始終處于于緊密接接觸狀態(tài)態(tài)，彈性性性能較較好，可可認(rèn)為是是一個(gè)整體體,所以假定定連接的的中和軸與與螺栓群群形心軸軸重合，最外側(cè)側(cè)螺栓受受力最大大。MM1234y1y2N1N2N3N4受壓區(qū)中和軸由力學(xué)可可得：因此，設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)只只要滿足足下式即即可：3）偏心心拉力作作用下偏心力作用下的的高強(qiáng)度度螺栓連連接，螺螺栓最大大拉力不不應(yīng)大于于0.8P，以保證板板件緊密密貼合，，端板不不會(huì)被拉拉開，所所以摩擦擦型連接接采用以以下方法法（疊加法）計(jì)算:Ne1234M=N?eNy1y2N1N2N3N4中和軸M作用下N作用下四、摩擦擦型連接接同時(shí)受受剪和受受拉拉力的存存在使螺螺栓承受受剪力的的能力降降低，考慮這個(gè)個(gè)影響，，規(guī)范規(guī)規(guī)定，當(dāng)當(dāng)高強(qiáng)度度螺栓摩摩擦型連連接同時(shí)時(shí)承受摩摩擦面間間的剪力力和螺栓栓桿軸方方向的外外拉力時(shí)時(shí)，其承承載力按按下式計(jì)計(jì)算：NVN