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1、37 普通螺栓连接的工作性能和计算,螺栓连接按受力形式可分为三类：,A 只受剪力,B 只受拉力,C 剪力和拉力共同作用,抗剪连接板件之间有相对错动的趋势； 抗拉连接板件之间有相互脱开的趋势； 拉剪共同作用,3.7.1 普通螺栓抗剪连接,（一）抗剪连接的工作性能 对图示连接做抗剪试验, 可a、b两点相对位移和作用力N的关系曲线: （a）摩擦传力的弹性阶段(01段) （b）相对滑移阶段（12） （c）栓杆直接传力的弹性阶段 （23） （d）弹塑性阶段 （3 ）,抗剪螺栓计算极限状态的确定： （a）普通螺栓连接，以4点作为承载力的极限。 （b）摩擦型高强度螺栓连接，以1点 （c）承压型，以4点,普通
2、螺栓和承压型高强度螺栓 抗剪连接的破坏形式,栓杆被剪断； 板件被挤压破坏； 构件净截面被拉断破坏； 构件端部被冲剪破坏；,有四种可能的破坏形式,设计方法,对后一种破坏形式，规范是通过采取构造措施的方法来防止的。即要求：,端距,对前三种破坏形式，通过计算来防止。,净截面抗拉,一个螺栓抗剪承载力,剪切面数； 螺栓直径； 螺栓抗剪设计强度。,（二）单个抗剪普通螺栓的承载力,剪切面数目nv,一个螺栓的承压承载力,栓杆直径； 同一受力方向承压构件的较小总厚度； 螺栓承压设计强度。,t 取 2t1和 t2中较小者,抗剪螺栓的单栓承载力,取决于螺栓杆受剪和孔壁承压,一个抗剪螺栓的承载力：,抗剪承载力：,承压
3、承载力：,（三）普通螺栓群抗剪连接计算,1、普通螺栓群受轴心力作用,栓群在轴力作用下，各个螺栓的内力沿栓群长度方向不均，两端大,中间小。,设计时，当l115d0（d0为孔径）时，假定N有各螺栓均担：,所以，连接所需螺栓数为：,当l115d0(d0为孔径)时，由试验可得连接的抗剪强度折减系数与l1/d0的关系曲线。,l1受力方向连接的长度,故，连接一侧所需螺栓个数：,2、普通螺栓群受偏心力作用,V 作用下每个螺栓受力：,1,T 作用下连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2）T 作用下连接板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力与其至形心距离成正比，方向与 ri 垂直。,显然
4、，T 作用下1号螺栓所受剪力最大（r1最大）。,由假定(2)得,由式3-39得:,由力的平衡条件得：,x,N1T,N1xT,N1yT,r1,1,x,y,N1T,N1xT,N1yT,r1,1,将式3-40代入式3-38得:,将N1T沿坐标轴分解得:,由此可得螺栓1的强度验算公式为:,当螺栓布置比较狭长(如y13x1)时,可如下简化计算： 令:xi =0，则N1yT=0,（3）螺栓群受扭矩、剪力、轴力共同作用,1） 将荷载向螺栓群形心简化； 2）分析每一种力作用下螺栓的受力情况； 3） 确定受力最不利螺栓； 4） 计算该螺栓的受力。,设计时，先按构造要求布置螺栓，验算最危险螺栓强度，若不满足可调整
5、螺栓直径或螺栓数量。,（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能,3.7.2 普通螺栓的抗拉连接,抗拉螺栓连接在外力作用下，以螺栓杆被拉断为其破坏形式。,（二）单个普通螺栓的抗拉承载力,式中：Ae -螺栓的有效截面面积； de -螺栓的有效直径； ftb -螺栓的抗拉强度设计值。,公式的两点说明：,（1）螺栓的有效截面面积 因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有效直径de而不是净直径dn，现行国家标准取：,查表,(2）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响,连接件刚度越小撬力越大 规范采取简化方法予以考虑： ftb = 0.8 f f螺栓钢材的抗拉强度设计值。,连接板件发生变形,螺杆中的拉力增加
6、 （撬力Q）且弯曲,B、 在构造上可以通过加强连接件刚度的方法，来减小甚至消除杠杆作用引起的撬力，如设加劲肋。,(三）普通螺栓群受轴心拉力,一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：,(四）普通螺栓群受弯矩作用,M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处 （旋转中心为O），各螺栓所受拉力与其至 中和轴的距离成正比。,O,显然1号螺栓在M作用下所受拉力最大,由力学及假定可得：,由式3-52得:,将式3-54代入式3-53得:,因此，设计时只要满足下式，即可：,是近似算法，不满足平衡条件。实际受力情况如图，忽略
7、了压力产生的弯矩。,(五）普通螺栓群受偏心拉力,A、偏心距较小，即：,或,yi 各螺栓到O点的距离 e 外力到O点的距离,B、偏心距较大时，即：,或当按O点计算,yi 各螺栓到O点的距离 e 外力到O点的距离,3.7.3 普通螺栓受拉力、剪力联合作用,因此：,2、兼受剪力和拉力的螺杆，由试 验知，其承载力无量纲关系 曲线近似为一“四分之一圆”。,1、在拉、剪共同作用下，普通螺 栓的破坏形式： 螺杆受剪兼受拉破坏 孔壁的承压破坏,3、计算时，假定剪力由螺栓群均 匀承担，拉力由受力情况确定。,规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止螺杆受剪兼受拉破坏，应满足：,为了防止孔壁的承压破坏，应满足：,另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，当有承托承担全部剪力时，螺栓群按受拉连接计算。,承托与柱翼缘的连接角焊缝按下式计算：,式中： 考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数， 一般取=1.251.35； 其余符号同前。,