钢结构实验报告.doc

- . z 钢构造根本原理演示实验报告 - . z 实验一：摩擦型高强度螺栓抗剪连接实验 实验目的 了解摩擦型高强度螺栓抗滑移系数的计算方法； 了解摩擦型高强度螺栓连接不同阶段的受力性能和破坏过程； 掌握摩擦型高强度螺栓抗剪连接的承载力计算方法。 二、 实验原理 摩擦型高强螺栓连接是将高强度螺栓拧紧，使螺杆产生预拉力压紧构件接触面，靠接触面的摩擦力阻止其相对滑移，到达传力目的，并以板件间的摩擦力被外力克制作为极限状态。因此，接触面抗滑移系数是重要的计算参数。 即〔其中N为滑动外力，P为螺栓预拉力〕 单个剪力螺栓的承载力计算： 受剪承载力： 承压承载力： 注：实验给定参考数、 实验器材 编号 名称 单组实验数量 备注 ① —100×15×310 钢板 2 Q345 ② —100×10×325 钢板 2 Q345 ③ 10.9级摩擦型高强度螺栓 4 M20 ④ 扭矩扳手 1 = 5 \* GB3 ⑤ 200t万能实验机 1 注：表中未注明单位均为mm 双摩擦面双栓拼接拉力试件 图1 双摩擦面双栓拼接拉力试件平面图 图2 双摩擦面双栓拼接拉力试件图 图3 拉力试件零件① 图4 拉力试件零件② 注：拉力试件摩擦面采用抛丸、除锈处理 图中所示单位均为mm 四、实验过程及结果 第一步：试件组装 将试件放在平台上，并使板与板之间螺栓孔对齐，观察板试件外表较为粗糙，摩擦面数目nf=2。 第二步：螺栓初拧、终拧 实验现象记录〔预扭矩T〕 先将螺栓用手初拧，使其不脱落：将扭矩扳手调到465N/m大小，然后 用其将螺栓拧紧，当听到咯噔一声，停顿，依次将四个螺栓拧紧。 第三步：试件加载 将组装试件置于万能试验机中，开场缓慢加荷直到板之间发生相对滑移。仔细观察此时钢板的截面会发现螺栓孔周围相对其他部位变得很光滑，即认为此时试件已破坏。 加载曲线如图 五、实验结果及思考 1、由实验过程求取摩擦系数； P=155kN nf=2 n=2 根据曲线得N=285N 2、由实验过程理解预拉力的加载原理； 实验之前先用扭矩扳手给高强度螺栓预拉应力，使螺栓对板件产生压力。根据摩擦原理，由于摩擦系数的存在，使板与板之间产生很大的摩擦力，到达摩擦性高强度螺栓的作用机理。 3、高强度摩擦型螺栓不同阶段的受力性能及破坏过程； 〔1〕靠摩擦传力的弹性阶段 在加荷初期，由于荷载较小，靠构件接触面的摩擦力传递，栓杆与孔壁间的间隙保持不变，连接工作处于弹性阶段，在n-δ图上呈现出0，1斜直线段。但由于板件间摩擦力的大小取决于拧紧螺帽时在螺杆中的初始拉力，一般来说，普通螺栓的初拉力很小，故此阶段很短。〔2〕相对滑移阶段 随着荷载不断增大，连接中的剪力到达构件间摩擦力的最大值，板件间产生相对滑移，其最大滑移量为螺栓杆与孔壁之间的间隙，直至螺栓与孔壁接触，相应于n-δ曲线上的1，2水平段。 〔3〕靠栓杆传力的弹性阶段 荷载继续增加，连接所承受的外力主要靠栓杆与孔壁接触传递。栓杆除主要受剪力外，还有弯矩和轴向拉力，而孔壁则受到挤压。由于栓杆的伸长受到螺帽的约束，增大了板件间的压紧力，使板件间的摩擦力也随之增大，所以n-δ曲线呈上升状态。到达3〞点时，曲线开场明显弯曲，说明螺栓或连接板到达弹性极限，此阶段完毕。 受剪螺栓连接到达极限承载力时，可能的破坏形式有：①当栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆可能先被剪断；②当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏，由于栓杆和板件的挤压是相对的，故也可把这种破坏叫做螺栓承压破坏；③端距太小，端距围的板件有可能被栓杆冲剪破坏；④板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断。 4、 比拟三种螺栓安装和工作中的优缺点，并思考其各自适合的工作环境 普通螺栓安装时只要拧紧就行，而高强度螺栓需要安装时需要施加一定的预应力，即通过扭矩扳手。工作中普通螺栓的强度相对低一些，但是可以拆卸，重复利用；高强度螺栓强度更高，受力性能更好，其中分摩擦型和承压型，摩擦型只要构件滑移就认为破坏，个人的心理上有更好的平安感，承压破坏有普通螺栓破坏形式一样，承受的荷载更大一些。高强度螺栓只要用于重要的永久连接构件中，并且要做好防潮处理防止在雨天施工；普通螺栓则用在相对