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材料高強(qiáng)螺桿和與之配套螺母、墊圈的合稱連接副。高強(qiáng)度螺栓常用鋼材有優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的45號(hào)鋼,合金鋼中的20錳鈦硼鋼等。制成的螺栓有8.8級(jí)和10.9級(jí)。常見的形式有大六角頭型、扭剪型。一、高強(qiáng)度螺栓連接副的形式分類按受力特征的不同高強(qiáng)度螺栓分為兩類,摩擦型高強(qiáng)度螺栓—通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力,破壞準(zhǔn)則為克服摩擦力;承壓型高強(qiáng)度螺栓—受力特征與普通螺栓類似。在外力的作用下螺栓承受剪力和拉力。高強(qiáng)度螺栓孔應(yīng)用鉆孔。摩擦型高強(qiáng)度螺栓因受力時(shí)不產(chǎn)生滑移,其孔徑比螺栓公稱直徑可稍大,一般采用大1.5mm(M16)或2.0mm(>=M20);承壓型高強(qiáng)螺栓則比上列數(shù)值分別減小0.5mm,一般采用1.0mm(M16)或1.5mm(>=M20)。二、高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能1.抗剪連接受力性能1)由于高強(qiáng)度螺栓連接有較大的預(yù)拉力,從而使被連接件中有很大的預(yù)壓力,當(dāng)連接受剪時(shí),主要依靠摩擦力傳力的高強(qiáng)度螺栓連接的抗剪承載力可達(dá)到1點(diǎn)。通過1點(diǎn)后,連接產(chǎn)生了滑移,當(dāng)栓桿與孔壁接觸后,連接又可繼續(xù)承載直到破壞。高強(qiáng)度螺栓NδO12341234普通螺栓abNN/2N/22)對(duì)于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接,其破壞準(zhǔn)則為板件發(fā)生相對(duì)滑移,因此其極限狀態(tài)為1點(diǎn),所以1點(diǎn)的承載力即為一個(gè)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力。(一)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接二、高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能2.抗拉連接受力性能高強(qiáng)度螺栓連接由于預(yù)拉力作用,構(gòu)件間在承受外力作用前已經(jīng)有較大的擠壓力。高強(qiáng)度螺栓受到外拉力作用時(shí),首先要抵消這種擠壓力,在克服擠壓力之前,螺桿的預(yù)拉力基本不變。(二)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接二、高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能3.同時(shí)承受剪力和外拉力連接的受力性能當(dāng)螺栓所受外拉力
時(shí),雖然螺桿中預(yù)拉力
基本不變,但板間壓力將減少到。這時(shí)接觸面的抗滑移系數(shù)μ也有所降低,而且
值隨
的增大而減小。現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》用
乘1.125的系數(shù)來考慮
值降低的不利影響。故一個(gè)摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓有拉力作用時(shí)的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為:(二)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接二、高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的受力性能與普通螺栓基本相同。(二)高強(qiáng)度螺栓承壓型連接【例1】試設(shè)計(jì)一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材為Q235—B,高強(qiáng)度螺栓為8.8級(jí)的M20,連接處的構(gòu)件接觸面采用噴砂處理,作用在螺栓形心處的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=800kN,試設(shè)計(jì)此連接。
普通螺栓的計(jì)算示例
二、螺栓的排列B錯(cuò)列A并列中距中距邊距邊距端距螺栓的排列應(yīng)滿足:受力要求構(gòu)造要求施工要求普通螺栓的計(jì)算示例
1)受力要求任意方向的中距、邊距和端距不能過小,以防止鋼板截面過度削弱而承載力不足;對(duì)于受壓構(gòu)件,中距不能太大,以防止連接板件發(fā)生鼓曲。2)構(gòu)造要求螺栓的邊距和中距不宜太大,以免板件間貼合不密,潮氣侵入腐蝕鋼材。3)施工要求為了便于扳手?jǐn)Q緊螺母,螺栓中距應(yīng)不小于3do。普通螺栓的計(jì)算示例
螺栓的最大、最小容許距離普通螺栓的計(jì)算示例
單螺栓承載力設(shè)計(jì)值∑t—連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值。fcb—螺栓孔壁承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;單螺栓抗剪承載力:抗剪承載力:承壓承載力:dnv—剪切面數(shù)目;d—螺栓桿直徑;fvb—螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;N/2NN/2普通螺栓的計(jì)算示例
剪切面數(shù)目nvNNNN/2N/2N/2N/3N/3N/3N/2普通螺栓的計(jì)算示例
當(dāng)l1>l5d0后,各螺桿所受內(nèi)力不易均勻,端部螺栓首先達(dá)到極限強(qiáng)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,當(dāng)l1>l5d0
時(shí),螺栓的抗剪和承壓承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)η予以降低:普通螺栓群長(zhǎng)連接螺栓
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