普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算

7.6普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算一、螺栓排列和構(gòu)造要求直徑：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)使用普通螺栓時(shí)，無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)是指C級(jí)粗制螺栓。排列和間距（見(jiàn)圖7.62）:排列：并排、錯(cuò)列間距：見(jiàn)表7.5。3.當(dāng)桿件在節(jié)點(diǎn)上或拼接接頭的一端時(shí)，永久性的螺栓（或鉚釘）數(shù)不宜少于兩個(gè)。對(duì)組合構(gòu)件的綴條，其端部連接可采用一個(gè)螺栓（或鉚釘）。4.表示方法見(jiàn)表7-9。二、工作性能：按受力方式分為：抗剪螺栓：力與螺栓桿垂直抗拉螺栓：力與螺栓桿平行抗剪螺栓受力過(guò)程：在受力以后，首先由構(gòu)件間的摩擦力抵抗外力。不過(guò)摩擦力很小，構(gòu)件間不久就出現(xiàn)滑移，螺栓桿和螺栓孔壁發(fā)生接觸，使螺拴桿受剪，同時(shí)螺栓桿和孔壁間互相接觸擠壓。受剪極限狀態(tài)：螺栓桿被剪斷或孔壁承壓破壞。破壞形式：五種見(jiàn)圖7-66。其中對(duì)螺栓桿被剪斷、孔壁擠壓以及板被拉斷，要進(jìn)行計(jì)算。鋼板剪斷和螺栓桿彎曲通過(guò)構(gòu)造要求來(lái)保證。計(jì)算公式：抗剪承載力設(shè)計(jì)值：承壓承載力設(shè)計(jì)值：抗拉螺栓受力過(guò)程：：外力趨向于于將被連接接構(gòu)件拉開(kāi)開(kāi)，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?？梢灾苯佑?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(jiàn)見(jiàn)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(guò)過(guò)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(lái)來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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）施工工方方法法：：初擰擰—擰至至終終擰擰力力矩矩的的60%~80%；終擰擰—初擰擰基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，，以以扭扭斷斷螺螺栓栓桿桿尾尾部部為為準(zhǔn)準(zhǔn)。。特點(diǎn)點(diǎn)：：施施工工簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單、、技技術(shù)術(shù)要要求求低低易易實(shí)實(shí)施施、、質(zhì)質(zhì)量量易易保保證證等等。。高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓的的施施工工要要求求：：由于于高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓的的承承載載力力很很大大程程度度上上取取決決于于螺螺栓栓桿桿的的預(yù)預(yù)拉拉力力，，因因此此施施工工要要求求較較嚴(yán)嚴(yán)格格。二、、高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓摩摩擦擦型型連連接接抗抗剪剪計(jì)計(jì)算算單栓栓抗抗剪剪承承載載力力設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值：：式中中：：0.9——抗力力分分項(xiàng)項(xiàng)系系數(shù)數(shù)γR的倒倒數(shù)(γR=1.111);nf—傳力力摩摩擦擦面面數(shù)數(shù)目目;μ--摩擦擦面面抗抗滑滑移移系系數(shù)數(shù);P——預(yù)拉拉力力設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值.1、軸軸心心力力作作用用假定定各各螺螺栓栓受受力力均均勻勻，，故故所所需需螺螺栓栓數(shù)數(shù)：：對(duì)于于摩摩擦擦型型連連接接：NN注意意：：n為一一側(cè)側(cè)的的螺螺栓栓數(shù)數(shù)量量。。NNbtt1b1高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓群群軸軸心心力力作作用用下下,為了了防防止止板板件件被被拉拉斷斷尚尚應(yīng)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行行板板件件的的凈凈截截面面驗(yàn)驗(yàn)算算.主板板的的危危險(xiǎn)險(xiǎn)截截面面為為1-1截面面。。根根據(jù)據(jù)試試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果，，孔孔前前傳傳力力系系數(shù)數(shù)可可取取0.5，，即即第第一一排排高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓所所分分擔(dān)擔(dān)的的內(nèi)內(nèi)力力，，已已有有50%在在孔孔前前摩摩擦擦面面中中傳傳遞遞。。111-1截面面的的內(nèi)內(nèi)力力為為：：2、扭矩矩或或扭扭矩矩、、剪剪力力共共同同作作用用下下計(jì)算算方方法法與與普普通通螺螺栓栓相相同同，，即即：：FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力力F作用用下下每每個(gè)個(gè)螺螺栓栓受受力力：扭矩矩T作用用下下：：由此此可可得得螺螺栓栓1的強(qiáng)強(qiáng)度度驗(yàn)驗(yàn)算算公公式式為為:三、、高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓摩摩擦擦型型連連接接的抗抗拉拉計(jì)計(jì)算算當(dāng)外外拉拉力力為為零零，，即即N=0時(shí)：：P=C；當(dāng)外外拉拉力力為為Nt時(shí)：：板板件件有有被被拉拉開(kāi)開(kāi)趨趨勢(shì)勢(shì)，，板件件間間的的壓壓力力C減小小為為Cf，栓桿桿拉拉力力P增加加為為Pf，由力力及及變變形形協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)得得：：NPCP+△P=PfC-△C=CfNt1、、高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓摩摩擦擦型型連連接接的的抗抗拉拉性性能能當(dāng)板板件件即即將將被被拉拉開(kāi)開(kāi)時(shí)時(shí)：：Cf=0，，有Pf=Nt，因此此：：一般般板板件件間間的的擠擠壓壓面面面面積積比比栓栓桿桿截截面面面面積積大大的的多多，，近近似似取取AP/Ab=10，，得：：顯然然栓栓桿桿的的拉拉力力增增加加不不大大。。另外外，，試試驗(yàn)驗(yàn)證證明明，，當(dāng)當(dāng)栓栓桿桿的的外外加加拉拉力力大大于于P時(shí)，，卸卸載載后后螺螺栓栓桿桿的的預(yù)預(yù)拉拉力力將將減減小小，，即即發(fā)發(fā)生生松弛弛現(xiàn)現(xiàn)象象。但但當(dāng)當(dāng)Nt不大大于于0.8P時(shí)，，則則無(wú)無(wú)松松弛弛現(xiàn)現(xiàn)象象，，這這時(shí)時(shí)Pf=1.07P，可認(rèn)認(rèn)為為螺螺桿桿的的預(yù)預(yù)拉拉力力不不變變，，且且連連接接板板件件間間有有一一定定的的擠擠壓壓力力保保持持緊緊密密接接觸觸，，所所以以現(xiàn)現(xiàn)行行規(guī)規(guī)范范規(guī)規(guī)定定：：P+△P=PfC-△C=CfNt高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓摩摩擦擦型型連連接接的的單單栓栓抗抗拉拉承承載載力力為為：上式式未未考慮慮橇橇力力Q的影影響響，，當(dāng)當(dāng)考考慮慮橇橇力力影影響響時(shí)時(shí)，，橇橇力力Q的存存在在導(dǎo)導(dǎo)致致連連接接的的極極限限承承載載力力降降低低。所以以，，如如設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)不不考考慮慮橇橇力力的的影影響響,增加加連連接接板板件件的的剛剛度度（（如如設(shè)設(shè)加加勁勁肋肋））。。2、、高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓群群的的抗抗拉拉計(jì)計(jì)算算1））軸軸心心力力作作用用假定定各各螺螺栓栓均均勻勻受受力力，，故故所所需需螺螺栓栓數(shù)數(shù)：：N2））彎彎矩矩作作用用下下由于于高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓的的抗抗拉拉承承載載力力總總小小于于其其預(yù)預(yù)拉拉力力P，，故在在彎彎矩矩作作用用下下，，連連接接板板件件接接觸觸面面始始終終處處于于緊緊密密接接觸觸狀狀態(tài)態(tài)，，彈彈性性性性能能較較好好，，可可認(rèn)認(rèn)為為是是一個(gè)個(gè)整整體體,所以以假假定定連連接接的的中和和軸軸與與螺螺栓栓群群形形心心軸軸重重合合，最最外外側(cè)側(cè)螺螺栓栓受受力力最最大大。。MM1234y1y2N1N2N3N4受壓區(qū)中和軸由力力學(xué)學(xué)可可得得：：因此此，，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)只只要要滿滿足足下下式式即即可可：：3））偏偏心心拉拉力力作作用用下下偏心心力力作用用下下的的高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓連連接接，，螺螺栓栓最最大大拉拉力力不不應(yīng)應(yīng)大大于于0.8P，以保保證證板板件件緊緊密密貼貼合合，，端端板板不不會(huì)會(huì)被被拉拉開(kāi)開(kāi)，，所所以以摩摩擦擦型型連連接接采采用用以以下下方方法法（疊加加法法）計(jì)算算:Ne1234M=N?eNy1y2N1N2N3N4中和軸M作用下N作用下四、、摩摩