《高強度螺栓連接》PPT課件

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1、《鋼結(jié)構(gòu)施工》3.9高強度螺栓連接的工作性能和計算3.9.1高強度螺栓連接的工作性能高強度螺栓連接和普通螺栓連接的區(qū)別：普通螺栓連接受剪時依靠栓桿承壓和抗剪傳遞剪力，預(yù)拉力很小，可略去不計，高強螺栓除材料強度高外，施加很大的預(yù)拉力，板件間存在很大的摩擦力。預(yù)拉力、抗滑移系數(shù)和鋼材種類等都直接影響高強度螺栓連接的承載力。高強度螺栓連接按分為摩擦型連接和承壓型連接。摩擦型連接依靠被連接件之間的摩擦阻力傳遞剪力，以剪力等于摩擦力作為承載能力的極限狀態(tài)。1.高強度螺栓的預(yù)拉力（1）預(yù)拉力的控制方法大六角頭型和扭剪型兩種，都是通過擰緊螺帽使螺桿

2、受到拉伸產(chǎn)生預(yù)拉力，使被連接板件間產(chǎn)生壓緊力。大六角頭螺栓的預(yù)拉力控制方法：①力矩法采用可直接顯示鈕矩的特定扭矩扳手。目前多采用電動鈕矩扳手。通過控制擰緊力矩來實現(xiàn)控制預(yù)拉力。擰緊力矩可由試驗確定，施工時控制的預(yù)拉力為設(shè)計預(yù)拉力的1.1倍。為了克服板件和墊圈等變形，基本消除板件間的間隙，使擰緊力矩系數(shù)有較好的線性度，提高施工控制預(yù)拉力值的準(zhǔn)確度，應(yīng)先按擰緊力矩的50％進行初擰，然后按100％擰緊力矩進行終擰。大型節(jié)點在初擰后，還應(yīng)按初擰力矩進行復(fù)擰，然后再行終擰。優(yōu)點：較簡單、易實施、費用少，但由于連接件和被連接件的表面質(zhì)量和擰緊速度

3、的差異，測得的預(yù)拉力值誤差大且分散，一般誤差為±25％。②轉(zhuǎn)角法先普通扳手進行初擰，被連接板件相互緊密貼合，再以初擰位置為起點，按終擰角度，用長扳手或風(fēng)動扳手旋轉(zhuǎn)螺母。扭剪型高強度螺栓具有強度高、安裝簡便和質(zhì)量易于保證、可以單面擰緊、對操作人員沒有特殊要求等優(yōu)點。與普通大六角型高強度螺栓不同。螺栓頭為盤頭，螺紋段端部有一個承受擰緊反力矩的十二角體和一個能在規(guī)定力矩下剪斷的斷頸槽。（2）預(yù)拉力的確定預(yù)拉力設(shè)計值P（取5kN的整數(shù)倍）Ae—螺栓螺紋處的有效面積；fu—螺栓經(jīng)熱處理后的最低抗拉強度8.8級fu＝830MPa；10.9級fu＝

4、1040MPa。系數(shù)考慮了以下幾個因素：①擰緊螺帽時螺栓同時受到由預(yù)拉力引起的拉應(yīng)力和由扭矩引起的剪應(yīng)力作用。試驗表明可取系數(shù)1.2考慮扭矩對螺桿的不利影響。②施工時為了彌補高強度螺栓預(yù)拉力的松弛損失，一般超張拉5％－10％，為此考慮一個超張拉系數(shù)0.9。③考慮螺栓材質(zhì)的不均勻性，引進一折減系數(shù)0.9；④由于以螺栓的抗拉強度為準(zhǔn)，為安全再引入一個附加安全系數(shù)0.9。2.抗滑移系數(shù)抗滑移系數(shù)的大小與構(gòu)件接觸面的處理方法和構(gòu)件的鋼號有關(guān)。此系數(shù)值隨被連接構(gòu)件接觸面間的壓緊力減小而降低，故與物理學(xué)中的摩擦系數(shù)有區(qū)別。推薦采用的接觸面處理方法

5、有：噴砂、噴砂后涂無機富鋅漆、噴砂后生赤銹和鋼絲刷消除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面等，各種處理方法相應(yīng)的μ值詳見表3.9。鋼材表面經(jīng)噴砂除銹后，表面看來光滑平整，實際上金屬表面尚存在著微觀的凹凸不平，高強度螺栓連接在很高的壓緊力作用下，被連接構(gòu)件表面相互嚙合，鋼材強度和硬度愈高，要使這種嚙合的面產(chǎn)生滑移的力就愈大，因此，μ值與鋼種有關(guān)。試驗證明，摩擦面涂紅丹后μ＜0.15，即使經(jīng)處理后仍然很低，故嚴(yán)禁在摩擦面上涂刷紅丹。另外，連接在潮濕或淋雨條件下拼裝，也會降低μ值，故應(yīng)采取有效措施保證連接處表面的干燥。3.9.2一個高強度螺栓的抗剪

6、承載力1.摩擦型連接高強度螺栓擰緊時，螺桿中產(chǎn)生很大的預(yù)拉力，被連接板件間則產(chǎn)生很大的預(yù)壓力。連接受力后接觸面上的摩擦力，能在相當(dāng)大的荷載下阻止板件間的相對滑移，因而彈性工作階段較長。當(dāng)外力超過了板間摩擦力后，板件間即產(chǎn)生相對滑動。摩擦型連接是以板件間出現(xiàn)滑動為抗剪承載力極限狀態(tài)。摩擦型連接的承載力取決于構(gòu)件接觸面的摩擦力，此摩擦力的大小與螺栓所受預(yù)拉力和摩擦面的抗滑移系數(shù)以及連接的傳力摩擦面數(shù)有關(guān)。一個摩擦型連接高強度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值為：2.承壓型連接承壓型連接受剪時，允許接觸面滑動并以連接達到破壞的極限狀態(tài)作為設(shè)計準(zhǔn)則，接觸

7、面的摩擦力只起延緩滑動的作用。連接達到極限承載力時，螺桿伸長，預(yù)拉力幾乎全部消失，故高強度螺栓承壓型連接的計算方法與普通螺栓連接相同只是應(yīng)采用高強度螺栓的強度設(shè)計值。當(dāng)剪切面在螺紋處時，高強度螺栓承壓型連接的抗剪承載力應(yīng)按螺紋處的有效截面計算。但對于普通螺栓，其抗剪強度設(shè)計值是根據(jù)連接的試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計而定的，試驗時不分剪切面是否在螺紋處，故計算抗剪強度設(shè)計值時用公稱直徑。3.9.3一個高強度螺栓的抗拉承載力1.摩擦型連接未受拉力前，螺桿中有預(yù)拉力P，板層間有壓力C，P與C平衡，P＝C。螺栓受拉力Nt，栓桿被拉長，栓桿伸長Δt，此時螺桿中

8、拉力由P增加到Pf，由于栓桿拉長，使板件相應(yīng)地有一個壓縮恢復(fù)量Δc，板件中的承壓力就由原來的C降為Cf作用于螺栓的外拉力不超過P時，螺桿內(nèi)的拉力增加很少，可認為此時螺桿的預(yù)拉力基本不變。同時螺栓的超張拉試驗表明，當(dāng)外拉力