普通螺栓連接

普通螺栓連接第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7螺栓和鉚釘連接的排列和構(gòu)造要求3.7.1螺栓和鉚釘?shù)呐帕蟹譃椴⒘泻湾e列兩種形式。并列比較簡單整齊，布置緊湊，連接板尺寸小，螺栓孔對構(gòu)件截面削弱較大。錯列可以減小對截面的削弱，但螺栓排列松散，連接板尺寸較大。

第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月螺栓和鉚釘在構(gòu)件上的排列應(yīng)考慮以下要求：受力要求

垂直于受力方向：受拉構(gòu)件各排螺栓的中距及邊距不能過小，以免使螺栓周圍應(yīng)力集中相互影響，鋼板截面削弱過多，降低其承載能力。在順力作用方向：端距應(yīng)按被連接件材料的抗擠壓及抗剪切等強度條件確定，以使鋼板在端部不致被螺栓沖剪破壞，端距不應(yīng)小于2d0；中距不宜過大，否則被連接板件間容易發(fā)生鼓曲現(xiàn)象。構(gòu)造要求

中距及邊距不宜過大，否則連接板件間不能緊密貼合，潮氣侵入縫隙使鋼材銹蝕。施工要求

保證一定空間，便于打錨和采用扳手擰緊螺帽。根據(jù)扳手尺寸和工人的施工經(jīng)驗、規(guī)定最小中距為3d0。根據(jù)以上要求規(guī)范規(guī)定了螺栓和鉚釘?shù)娜菰S距離。第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3.8.1普通螺栓的抗剪連接1.抗剪連接的工作性能抗剪連接是最常見的螺栓連接。抗剪試驗可得試件上a、b兩點間的相對位移δ與作用力N的關(guān)系曲線。試件由零載一直加載至連接破壞的全過程，經(jīng)歷三個階段。3.8普通螺栓連接的工作性能和計算

第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)彈性階段O1斜直線段：加荷之初，連接中剪力較小，荷載靠板件間接觸面的摩擦力傳遞，螺栓桿與孔壁間的間隙保持不變，處于彈性階段，板件間摩擦力大小取決于擰緊螺帽時螺桿中的初始拉力，普通螺栓的初應(yīng)力很小。此階段很短，可略去不計。(2)相對滑移階段12水平線段：荷載增大，剪力達到摩擦力最大值，板件間產(chǎn)生相對滑移，其最大滑移量為螺栓桿與孔壁之間的間隙，直至螺栓桿與孔壁接觸。第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)彈塑性階段荷載繼續(xù)增加，連接所承受的外力主要靠螺栓與孔壁接觸傳遞。螺栓桿除主要受剪力外，還承受彎矩和軸向拉力，孔壁受到擠壓。螺桿的伸長受到螺帽的約束，增大了板件間的壓緊力，使板件間的摩擦力隨之增大，所以曲線呈上升狀態(tài)。達到“3”點時，螺栓或連接板達到彈性極限。荷載繼續(xù)增加，此階段即使給荷載很小的增量，連接的剪切變形也迅速加大，直到連接的最后破壞。曲線的最高點“4”所對應(yīng)的荷載即為普通螺栓連接的極限荷載。第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月螺栓抗剪連接達到極限承載力時，可能的破壞形式：①栓桿直徑較小時，栓桿可能先被剪斷；②栓桿直徑較大、板件較薄時，板件可能先被擠壞，栓桿和板件的擠壓是相對的，也把這種破壞叫做螺栓承壓破壞；③板件截面可能因螺栓孔消弱截面太多而被拉斷；④端距太小，端距范圍內(nèi)的板件有可能被栓桿沖剪破壞。第③種破壞形式屬于構(gòu)件的強度計算；第④種破壞形式由螺栓端距≥2d0來保證。因此，抗剪螺栓連接的計算只考慮第①、②種破破形式。第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.

一個普通螺栓的抗剪承載力普通螺栓連接的抗剪承載力，應(yīng)考慮螺栓桿受剪和孔壁承壓兩種情況。假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布，一個抗剪螺栓的抗剪承載力設(shè)計值為nv—受剪面數(shù)目，單剪nv=1，雙剪nv=2，四剪nv=4；d—螺栓桿直徑(螺栓的公稱直徑)；—螺栓抗剪強度設(shè)計值。第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月螺栓的實際承壓應(yīng)力分布情況難以確定，簡化計算，假定螺栓承壓應(yīng)力分布于螺栓直徑平面上，且假定該承壓面上的應(yīng)力為均勻分布，則一個抗剪螺栓的承壓承載力設(shè)計值式為

—在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度；

—螺栓承壓強度設(shè)計值。第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3.軸心剪力作用的普通螺栓群計算試驗表明，螺栓群承受軸心剪力時，螺栓群在長度方向各螺栓受力不均勻，兩端大，中間小。當沿受力方向的連接長度l1≤15d0時，連接工作進入彈塑性階段后，內(nèi)力發(fā)生重分布，螺栓群中各螺栓受力逐漸均勻，故可認為軸心力N由每個螺栓平均分擔，螺栓數(shù)n

—一個螺栓抗剪承載力設(shè)計值與承壓承載力設(shè)計值的較小值

第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月當l1＞l5d0時，連接工作進入彈塑性階段后，各螺桿所受內(nèi)力不易均勻，端部螺栓首先達到極限強度而破壞，隨后由外向里依次破壞。為防止端部螺栓提前破壞，因此，當l1＞l5d0

時，螺栓的抗剪和承壓承載力設(shè)計值應(yīng)乘以折減系數(shù)η予以降低：l1＞60d0時，η=0.7。則所需抗剪螺栓數(shù)為構(gòu)件截面驗算

第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月板件1-1截面N2-2截面3-3截面1-1截面受力最大拼接板3-3截面受力最大錯列螺栓排列，需驗算正交截面和折線截面的強度

第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月4．扭矩作用的普通螺栓群計算首先布置螺栓，然后計算受力最大螺栓所承受的剪力，再和進行比較。螺栓群在扭矩作用下，每個螺栓均受剪,假設(shè)：(1)被連接板件為絕對剛性時，螺栓為彈性的；(2)被連接板件繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，各螺栓所受剪力大小與該螺栓至形心距離ri成正比，其方向與連線該螺栓至形心垂直。第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月5.扭矩、剪力和軸心力共同作用的普通螺栓群計算先布置螺栓，再進行驗算。第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3.8.2普通螺栓的抗拉連接1.一個普通螺拴的抗拉承載力受拉連接中，螺栓所受的拉力和垂直連接件的剛度有關(guān)。螺栓受拉時，通常不可能使拉力正作用在螺栓軸線上，通過與螺桿垂直的板件傳遞。如連接件的剛度較小，受力后連接件會變形，形成杠桿作用，螺栓有被撬開的趨勢，使螺桿中的拉力增加并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象?？紤]杠桿作用時，螺桿的軸心力為：Nt=N+Q

Q—由于杠桿作用對螺栓產(chǎn)生的撬力。抗拉螺栓連接的破壞形式為栓桿被拉斷，一個抗拉螺栓的承載力設(shè)計值為：第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月撬力大小與連接件的剛度有關(guān)，連接件的剛度越小，撬力越大，同時撬力也與螺栓直徑和螺栓所在位置等因素有關(guān)。確定撬力比較復(fù)雜，為了簡化，規(guī)定普通螺栓抗拉強度設(shè)計值取為螺栓鋼材抗拉強度設(shè)計值的0.8倍，以考慮撬力的影響。此外，在構(gòu)造上也可采取一些措施加強連接件的剛度，如設(shè)置加勁肋，可以減小甚至消除撬力的影響。第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2、軸心拉力作用的普通螺栓群計算螺栓群在軸心力作用下的抗拉連接，通常假定每個螺栓平均受力，則連接所需螺栓數(shù)為：

第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.彎矩作用的普通螺栓群計算剪力V通過承托板傳遞。離中和軸越遠螺栓受拉力越大，壓應(yīng)力由彎矩指向一側(cè)的部分端板承受，設(shè)中和軸至端板受壓邊緣的距離為c。受拉螺栓截面是孤立的幾個螺栓點；端板受壓區(qū)則是寬度較大的實體矩形截面。計算形心位置作為中和軸時，所求得的端板受壓區(qū)高度c總是很小，中和軸通常在彎矩指向一側(cè)最外排螺栓附近的某個位置。實際計算時可近似地取中和軸位于最下排螺栓O處，即認為連接變形為繞O處水平軸轉(zhuǎn)動，螺栓拉力與O點算起的縱坐標y成正比。偏安全忽略力臂很小的端板受壓區(qū)部分的力矩第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月4、彎矩和拉力共同作用的普通螺栓群計算螺栓群承受軸心拉力N和彎矩M＝Ne的共同作用。按彈性設(shè)計法，根據(jù)偏心距的大小可能出現(xiàn)小偏心受拉和大偏心受拉兩種情況。小偏心受拉：所有螺栓均承受拉力作用，軸心力由各螺栓均勻承受；彎矩則引起以螺栓群形心O處水平軸為中和軸的三角形應(yīng)力分布，使上部螺栓受拉，下部螺栓受壓；疊加后全部螺栓均為受拉?？傻米畲蠛妥钚∈芰β菟ǖ睦Γ鱵均自O(shè)點算起：

Nmin≥0時的偏心距

第20頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)大偏心受拉時，端板底部將出現(xiàn)受壓區(qū)。偏安全取中和軸位于最下排螺栓O′處，e′和各y′自O(shè)′點算起，最上