重庆大学《钢结构基本原理》钢结构的连接.ppt

3、高强度螺栓抗剪连接的工作性能和单栓承载力 (1)抗剪连接工作性能 受力过程与普通螺栓相似， 分为四个阶段：摩擦传力的弹性 阶段、滑移阶段、栓杆传力的弹 性阶段、弹塑性阶段。 但比较两条N—δ曲线可知， 由于高强度螺栓因连接件间存在 很大的摩擦力，故其第一个阶段 远远大于普通螺栓。 高强度螺栓 N δ O 1 2 3 4 1 2 3 4 普通螺栓 a b N N/2 N/2 A、对于高强度螺栓摩擦型连接，其破坏准则为板件发生相对滑移，因此其极限状态为1点而不是4点，所以1点的承载力即为一个高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力： N δ O 1 2 3 4 1 2 3 4 高强度螺栓 普通螺栓 a b N N/2 N/2 式中：0.9—抗力分项系数γR的倒 数(γR=1.111); nf—传力摩擦面数目; μ--摩擦面抗滑移系数; P—预拉力设计值. （2）、抗剪连接单栓承载力 B、对于高强度螺栓承压型抗剪连接，允许接触面发生相对滑移，破坏准则为连接达到其极限状态4点，所以高强度螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算方法与普通螺栓相同。 N δ O 1 2 3 4 1 2 3 4 高强度螺栓 普通螺栓 单栓抗剪承载力： 抗剪承载力： 承压承载力： 4、高强度螺栓抗拉连接工作性能和单栓承载力 螺栓安装完毕后，当外拉力N=0时，螺栓只受到预紧力P作用，板叠受到压力C作用，P=C，螺栓伸长，板叠压缩； 当外拉力为Nt时，板件有被拉开趋势，板件间压力C减小为Cf，△C=C- Cf，栓杆拉力P增加为Pf，△P= Pf –P ，且有Pf= Nt + Cf， N P C P+△P=Pf C-△C=Cf Nt 试验证明，当栓杆的外加拉力大于P时，卸载后螺栓杆的预拉力将减小，即发生松弛现象。但当Nt不大于0.8P时，则无松弛现象，这时Pf=1.07P，可认为螺杆的预拉力不变，且连接板件间有一定的挤压力保持紧密接触，所以现行规范规定： A、摩擦型高强度螺栓的单栓抗拉承载力为： 上式未考虑橇力的影响，当考虑橇力影响时，螺栓杆的拉力Pf与Nt的关系曲线如图： Nt≤0.5P时，橇力Q=0； Nt≥0.5P后，橇力Q出现，增加速度先慢后快。 橇力Q的存在导致连接的极限承载力由Nu降至Nu’。 所以，如设计时不考虑橇力的影响,应使Nt≤0.5P或增加连接板件的刚度（如设加劲肋）。 300 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 300 Pf(KN) Nu’ Nu Nt (KN) 2N N N Q Q 19 51 8.8级 M22 P=150KN Q 有橇力时的螺栓破坏 无橇力时的螺栓破坏 B、承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓相同，即： 式中：Ae--螺栓杆的有效截面面积； de--螺栓杆的有效直径； ftb—高强度螺栓的抗拉强度设计值。 上式的计算结果与0.8P相差不多。 （1）高强度螺栓摩擦型连接 尽管当Nt≤P时，栓杆的预拉力变化不大，但由于μ随Nt的增大而减小，且随Nt的增大板件间的挤压力减小，故连接的抗剪能力下降。规范规定在V和N共同作用下应满足下式： 5、高强度螺栓连接在拉力和剪力共同作用下的工作性能和单栓承载力 （2）高强度螺栓承压型连接 对于高强度螺栓承压型连接在剪力和拉力共同作用下计算方法与普通螺栓相同。 为了防止孔壁的承压破坏，应满足： 系数1.2是考虑由于外拉力的存在导致高强度螺栓的承压承载力降低的修正系数。 二、高强度螺栓群的抗剪计算 1、轴心力作用 假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数： 对于摩擦型连接： 对于承压型连接： N N 高强度螺栓群轴心力作用下,为了防止板件被拉断尚应进行板件的净截面验算. A、高强度螺栓摩擦型连接 考虑孔前传力50%得： B、高强度螺栓承压型连接的净截面验算与普通螺栓的净截面验算完全相同。 2、扭矩或扭矩、剪力共同作用下 计算方法与普通螺栓相同，即： F T T x y N1T N1Tx N1Ty r1 1 F 1 N1F 剪力F作用下每个螺栓受力： 扭矩T作用下： 由此可得螺栓1的强度验算公式为: 三、高强度螺栓群的抗拉计算 1、轴心力作用 假定各螺栓均匀受力，故所需螺栓数： N 2、弯矩作用下 由于高强度螺栓的抗拉承载力一般总小于其预拉力P，故在弯矩作用下，连接板件接触面始终处于紧密接触状态，弹性性能较好，可认为是一个整体,所以假定连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，最外侧螺栓受力最