普通螺栓的受剪连接&&
普通螺栓的受剪连接
普通螺栓连接按受力情况可分为三类：螺栓只承受剪力；螺栓只承受拉力；螺栓承受拉力和剪力的共同作用。下面先介绍螺栓受剪时的工作性能和计算方法。
一、受剪连接的工作性能
抗剪连接是最常见的螺栓连接。如果以图3.5.2（a）所示的螺栓连接试件作抗剪试验，可得出试件上a、b两点之间的相对位移δ与作用力n的关系曲线（图3.5.2b）。该曲线给出了试件由零载一直加载至连接破坏的全过程，经历了以下四个阶段：
（1）摩擦传力的弹性阶段& 在施加荷载之初，荷载较小，荷载靠构件间接触面的摩擦力传递，螺栓杆与孔壁之间的间隙保持不变，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，一般说来，普通螺栓的初拉力很小，故此阶段很短。
（2）滑移阶段& 当荷载增大，连接中的剪力达到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。
图3.5.2& 单个螺栓抗剪试验结果
（3）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。达到“3”点时，曲线开始明显弯曲，表明螺栓或连接板达到弹性极限，此阶段结束。
受剪螺栓连接达到极限承载力时，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（图3.5.3a）；②当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏（图3.5.3b），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，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏（图3.5.3c）；④板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断（图3.5.3d）。
图3.5.3& 受剪螺栓连接的破坏形式
上述第③种破坏形式由螺栓端距l1≥2d。表保证；第④种破坏属于构件的强度验算。因此，普通螺栓的受剪连接只考虑①、②两种破坏形式。
二、单个普通螺栓的受剪计算
普通螺栓的受剪承载力主要由栓杆受剪和孔壁承压两种破坏模式控制，因此应分别计算，取其小值进行设计。计算时做了如下假定：①栓杆受剪计算时，假定螺栓受剪面上的剪应力是均匀分布的；②孔壁承压计算时，假定挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应于栓杆直径平面的孔壁部分）均匀分布。考虑一定的抗力分项系数后，得到普通螺栓受剪连接中，每个螺栓的受剪和承压承载力设计值如下：
受剪承载力设计值：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.5.1）
承压承载力设计值：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.5.2）
式中：nv——受剪面数目，单剪nv=1，双剪nv=2，四剪nv=4；
&&&&& d——螺栓杆直径；
&&&&&&——在不同受力方向中一个受力方向承压构件总厚度的较小值；
&、&——螺栓的抗剪和承压强度设计值，由附表1.4查用。
三、普通螺栓群受剪连接计算
1、普通螺栓群轴心受剪
试验证明，螺栓群的受剪连接承受轴心力时，与侧焊缝的受力相似，在长度方向各螺栓受力是不均匀的（图3.5.4），两端受力大，中间受力小。当连接长度&（&为螺孔直径）时，由于连接工作进入弹塑性阶段后，内力发生重分布，螺栓群中各螺栓受力逐渐接近，故可认为轴心力n由每个螺栓平均分担，即螺栓数n为：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.3.3）
式中&&&——一个螺栓受剪承载力设计值与承压承载力设计值的较小值。
图3.5.4& 长接头螺栓的内力分布
当&时，连接进入弹塑性阶段后，各螺杆所受内力仍不易均匀，端部螺栓首先达到极限强度而破坏，随后由外向里依次破坏。
根据试验，并参考国外的规定，我国规范规定，当&时，应将承载力设计值乘以折减系数：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.3.4）
则对长连接，所需抗剪螺栓数为：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.3.5）
2、普通螺栓群偏心受剪
图3.5.5示螺栓群承受偏心剪力的情形，剪力f的作用线至螺栓群中心线的距离为e，故螺栓群同时受到轴心力f和扭矩t=f·e的联合作用
在轴心力作用下可认为每个螺栓平均受力，即：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.3.6）
图3.5.5& 偏心受剪的螺栓群
在扭矩t=f·e作用下，通常采用弹性分析，假定连接板的旋转中心在螺栓群的形心，则螺栓剪力的大小与该螺栓至中心点距离&成正比，方向则与此距离垂直（图3.5.5c）。由
因&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
得&&&&&&&&&&&&&&&&
最大剪力&&&&&&&&&&&&&&&&
将&分解为水平分力和垂直分力：
&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.5.7）
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.5.8）
由此可得受力最大螺栓所承受的合力n1的计算式：
&&&&&&&&&&&&&&&& （3.5.9）
当螺栓布置在一个狭长带，即&时，可假定公式（3.5.7）和（3.5.8）中的xi=0，由此得&，计算式为：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3.5.10）
公式中的各符号见图3.5.5。&为一个螺栓的受剪承载力设计值。
以上设计方法，除受力最大的螺栓外，其余大多数螺栓均有潜力。所以按公式（3.3.6）计算轴心力f作用下的螺栓内力时，即使连接长度＞15d0，也不用考虑长接头的折减系数η。
[例题3-6] &试设计图3.5.5所示普通螺栓连接。柱翼缘板厚度为10mm，连接板厚度为8mm，钢材为q235-b，荷载设计值f=150kn，偏心矩e=250mm。若螺栓排列为竖向排距2x1=120mm，竖向行距y2=80mm，竖向端距为50mm，试选c级螺栓规格。
螺栓群中受力最大的点为1、2二点的螺栓，1点螺栓所受的剪力n1t计算如下：
为求所需螺栓直径，首先要确定c级螺栓的抗剪和承压强度设计值。由附表1.4查得：&。则可分别由公式（3.5.1）和（3.5.2）求出所需的螺栓直径：
受剪所需直径&
承压所需直径&
故取d=22mm的c级螺栓可满足强度要求。图中螺栓排列构造均大于中距3d=66mm，边距2d=44mm，符合构造要求。
被转藏 : 1次螺栓扭矩计算_中国百科网
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螺栓扭矩计算
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