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1、会计学1普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算abNN/2N/2抗剪螺栓计算极限状态的确定：抗剪螺栓计算极限状态的确定：（a a）普通螺栓连接，以）普通螺栓连接，以4 4点作为承载力的极限。点作为承载力的极限。（b b）摩擦型高强度螺栓连接，以）摩擦型高强度螺栓连接，以1 1点点（c c）承压型）承压型，以，以4 4点点第1页/共30页vv普通螺栓和承压型高强度螺栓普通螺栓和承压型高强度螺栓普通螺栓和承压型高强度螺栓普通螺栓和承压型高强度螺栓抗剪连接的破坏形式抗剪连接的破坏形式抗剪连接的破坏形式抗剪连接的破坏形式栓杆被剪断；栓杆被剪断；栓杆被剪断；栓杆被剪断；板件被挤压破坏；板件被挤压破坏；板件被挤
2、压破坏；板件被挤压破坏；构件净截面被拉断破坏；构件净截面被拉断破坏；构件净截面被拉断破坏；构件净截面被拉断破坏；构件端部被冲剪破坏；构件端部被冲剪破坏；构件端部被冲剪破坏；构件端部被冲剪破坏；有四种可能的破坏形式第2页/共30页vv 设计方法设计方法设计方法设计方法 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。对前三种破坏形式，通过计算来防止。v 净截面抗拉第3页/共30页vv 一个螺栓抗剪承载力一个螺栓抗剪承载力一个螺栓抗剪承载力一个螺栓抗剪承载力剪切面数；剪切面数；剪切面数；剪切面数；螺栓直径；螺栓直径；螺栓直径；螺栓直径；螺栓抗剪
3、设计强度。螺栓抗剪设计强度。螺栓抗剪设计强度。螺栓抗剪设计强度。（二）单个抗剪普通螺栓的承载力（二）单个抗剪普通螺栓的承载力N/2NN/242=bvvbvfdnNp第4页/共30页剪切面数目剪切面数目剪切面数目剪切面数目n nv vNNNN/2N/2N/2N/3N/3N/3N/2第5页/共30页v 一个螺栓的承压承载力一个螺栓的承压承载力一个螺栓的承压承载力一个螺栓的承压承载力栓杆直径；栓杆直径；同一受力方向承压构件的较同一受力方向承压构件的较小总厚度；小总厚度；螺栓承压设计强度螺栓承压设计强度。t 取取 2t1和和 t2中较小者中较小者d第6页/共30页抗剪螺栓的单栓承载力抗剪螺栓的单栓承载
4、力抗剪螺栓的单栓承载力抗剪螺栓的单栓承载力取决于螺栓杆受剪和孔壁承压取决于螺栓杆受剪和孔壁承压取决于螺栓杆受剪和孔壁承压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：承压承载力：第7页/共30页（三）普通螺栓群抗剪连接计算（三）普通螺栓群抗剪连接计算（三）普通螺栓群抗剪连接计算（三）普通螺栓群抗剪连接计算1 1 1 1、普通螺栓群受轴心力作用、普通螺栓群受轴心力作用、普通螺栓群受轴心力作用、普通螺栓群受轴心力作用l1N/2NN/2平均值螺栓的内力分布栓群在轴力作用下，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
5、，连接所需螺栓数为：第8页/共30页 当当当当l l1 11515d d0 0(d d0 0为孔径为孔径为孔径为孔径)时，由试验可得连接的时，由试验可得连接的时，由试验可得连接的时，由试验可得连接的抗剪强度抗剪强度抗剪强度抗剪强度折减系数折减系数折减系数折减系数 与与与与l l1 1/d d0 0的关系曲线的关系曲线的关系曲线的关系曲线。平均值长连接螺栓的内力分布第9页/共30页l1受力方向连接的长度受力方向连接的长度故，连接一侧所需螺栓个数：第10页/共30页2 2 2 2、普通螺栓群受偏心力作用、普通螺栓群受偏心力作用、普通螺栓群受偏心力作用、普通螺栓群受偏心力作用V V 作用下每个螺栓受
6、力作用下每个螺栓受力作用下每个螺栓受力作用下每个螺栓受力：FeVTTxyN1TN1xTN1yTr11V1N1VT 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。第11页/共30页 显然，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：TxN1TN1xTN1yTr11第12页/共30页TxyN1TN1xTN1yTr11将式3-40代入式3-38得:将N1T沿坐标轴分解得:第13页/共30页由此可得螺栓由此可得螺栓由此可得螺栓由此可得螺栓1
7、1的强度验算公式为的强度验算公式为的强度验算公式为的强度验算公式为: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第14页/共30页（3 3）螺栓群受扭矩、剪力、轴力共同作用）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，若不满足可调整螺栓直径或螺栓数量。第15页/共30页（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能3.7.2 3.7.2 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连
8、接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。第16页/共30页dedndmd公式的两点说明：公式的两点说明：公式的两点说明：公式的两点说明：（1 1）螺栓的有效截面面积）螺栓的有效截面面积）螺栓的有效截面面积）螺栓的有效截面面积 因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有效直径效直径效直径效直径d de e而不是净直径而不是净
9、直径而不是净直径而不是净直径d dn n，现行国家标准取：，现行国家标准取：，现行国家标准取：，现行国家标准取：查表查表第17页/共30页(2(2(2(2）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响）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连接件刚度越小撬力越大连接件刚度越小撬力越大连接件刚度越小撬力越大规范采取简化方法规范采取简化方法规范采取简化方法规范采取简化方法予以考虑：予以考虑：予以考虑：予以考虑：f ft tb b=0.8=0.8 f ff f螺栓钢材的抗拉强度设计值螺栓钢
10、材的抗拉强度设计值螺栓钢材的抗拉强度设计值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（撬力Q）且弯曲杠杆作用第18页/共30页 B B、在构造上可以通过加强连接件刚度的方法，来在构造上可以通过加强连接件刚度的方法，来在构造上可以通过加强连接件刚度的方法，来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，如减小甚至消除杠杆作用引起的撬力，如减小甚至消除杠杆作用引起的撬力，如减小甚至消除杠杆作用引起的撬力，如设加劲肋设加劲肋设加劲肋设加劲肋。第19页/共30页(三）普通螺栓群受轴心拉力三）普通螺栓群受轴心拉力三）普通螺栓群受轴心拉力三）普通螺栓群受轴心拉力
11、一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：N第20页/共30页(四）普通螺栓群受弯矩作用M刨平顶紧承托(板)OM1 2 3 4受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴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第21页/共30页显然1号螺栓在M作用下所受拉力最大由力学及假定可得：M刨平顶紧承托(板)M1 2 3 4受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴第22页/共30页由式由式由式由式3-523-52得得得得:将式将式将式将式3-543-54代入式
12、代入式代入式代入式3-533-53得得得得:因此，设计时只要满足下式，即可：第23页/共30页受压区 是近似算法，不满足平衡条件。实际受力情况如图，忽略了压力产生的弯矩。第24页/共30页(五）普通螺栓群受偏心拉力 A、偏心距较小，即：刨平顶紧承托(板)NeN1MN2MN3MN4MNe1 2 3 4Ne或或yi 各螺栓到各螺栓到O点的距离点的距离e 外力到外力到O点的距离点的距离第25页/共30页刨平顶紧承托(板)Ne1 2 3 4N B、偏心距较大时，即：N1MN2MN3M中和轴N4MN或当按或当按O点计算点计算yi 各螺栓到各螺栓到O点的距离点的距离e 外力到外力到O点的距离点的距离第26
13、页/共30页3.7.3 3.7.3 普通螺栓受拉力、剪力联合作用普通螺栓受拉力、剪力联合作用普通螺栓受拉力、剪力联合作用普通螺栓受拉力、剪力联合作用011VeM=VeV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。第27页/共30页 规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止螺螺螺螺杆杆杆杆受剪
14、兼受拉破坏受剪兼受拉破坏受剪兼受拉破坏受剪兼受拉破坏，应满足：，应满足：，应满足：，应满足：为了防止孔壁的为了防止孔壁的为了防止孔壁的为了防止孔壁的承压破坏承压破坏承压破坏承压破坏，应满足：，应满足：，应满足：，应满足：011ab第28页/共30页 另外另外另外另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，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。当有承托承担全部剪力时，螺栓群按受拉连接计算。当有承托承担全部剪力时，螺栓群按受拉连接计算。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承托与柱翼缘的连接角焊承托与柱翼缘的连接角焊承托与柱翼缘的连接角焊缝按下式计算：缝按下式计算：缝按下式计算：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。M刨平顶紧承托(板)V连接角焊缝第29页/共30页