高强度螺栓连接的性能和计算

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高强度螺栓连接的性能和计算

高强度螺栓连接是现代钢结构工程中广泛应用的一种重要连接方式,主要用于承受较大荷载或动荷载的结构节点,如桥梁、高层建筑、工业厂房等。与普通螺栓相比,高强度螺栓具有更高的抗拉和抗剪强度,通常采用优质合金钢(如45号钢、20MnTiB等)制造,并经过热处理工艺以提高力学性能。

高强度螺栓连接按其工作机理可分为摩擦型和承压型两类。摩擦型连接依靠预紧力使连接板件间产生摩擦力来传递剪力,螺栓本身不承受剪切和承压作用,适用于承受动荷载或对变形控制要求较高的结构;承压型连接则允许接触面滑移,依靠螺栓杆与孔壁之间的承压和剪切来传力,承载能力更高,但变形较大,适用于静力荷载为主的结构。

在计算方面,高强度螺栓的设计需考虑抗剪、抗拉及拉剪共同作用下的承载力。对于摩擦型连接,其抗剪承载力主要取决于预紧力和摩擦面的抗滑移系数;承压型连接则需分别验算螺栓的抗剪、承压和净截面强度。同时,高强度螺栓的预紧力控制至关重要,通常采用扭矩法、转角法或扭剪法进行施工控制,以确保连接的可靠性。

总之,高强度螺栓连接具有传力可靠、施工便捷、可拆卸等优点,合理设计与施工能显著提升结构的整体性能与安全性。

某市污水处理厂中水回用扩建工程x标段施工组织设计 高强度螺栓连接按设计和受力要求可分为摩擦型和承压型两种。高强度螺栓摩擦型

连接在承受剪切时,以外剪力达到板件间可能发生的最大摩擦阻力为极限状态;当超过

时板件间发生相对滑移,即认为连接已失效而破坏。高强度螺栓承压型连接在受剪时,

则允许摩擦力被克服并发生板件间相对滑移,然后外力可以继续增加,并以此后发生的

螺杆剪切或孔壁承压的最终破坏为极限状态。两种形式螺栓在受拉时没有区别。

我国目前主要采用高强度螺栓摩擦型连接,其有较高的传力可靠性和连接整体性,

承受动力荷载和疲劳的性能也较好,对工地现场连接尤为适宜。高强度螺栓承压型连接

的承载力比摩擦型的高,可减少螺栓用量。但这种螺栓连接剪切变形较大,若用于动载

连接中,这种剪切反复滑动可能导致螺栓松动,故《规范》规定其只允许用在承受静力

或间接动力荷载结构中允许发生一定滑移变形的连接中。

二、高强度螺栓的预拉力和紧固方法

1.高强度螺栓的预拉力

) 高强度螺栓的预拉力P 是通过拧紧螺母实现的,施工中一般采用扭矩法、转角法或

扭剪法来控制预拉力。

(1)扭矩法 用直接显示扭矩大小的特制扳手,根据事先测定的螺栓中予拉力和扭

矩之间的关系施加扭矩。为了防止预拉力的损失,一般应按规定的P 值超过(5~10)%施

(2)转角法 分初拧和终拧两步。初拧是选用普通扳手使被连接构件想到紧密贴合,

终拧是以初拧的帖紧位置为起点,根据按螺栓直径和板叠厚度所确定的终拧角度,用强

有力的板手旋转螺母 ~ 圈(120°~240°),即达所需预拉力。

(3)扭剪法 此法适用于扭剪型高强度螺栓。扭剪型高强度螺栓的尾部连有一个截面较小的沟槽和梅花头,用特制电动扳手的两个套筒分别套住螺母和梅花卡头,操作时,大套筒正转施加紧固扭矩,小套筒则反转施加紧固反扭矩,将螺栓紧固后,进而沿尾部 沟槽将梅花头拧掉,即可达到规定的预拉力值。这种螺栓施加预拉力简单、准确,曾在宝钢工程钢结构连接中广泛使用。 高强度螺栓的设计预拉力值由材料强度和螺栓有效截面确定,并考虑了:①在拧紧 螺栓时,扭剪使螺栓产生的剪力将降低螺栓的承载能力,故对材料屈服强度除以系数 1.2;②施工时补偿预拉力的松弛,要对螺栓超张拉(5~10)% 故乘以系数0.9;③材料抗力的变异等影响,乘以系数0.9。这样,预拉力设计值由正式计算:

P 0.9 ×0.9 .f y .Ae / 1.2 0.675f y Ae

式中f y ——高强度螺栓的屈服强度;

A e ——高强度螺栓的有效截面面积。

根据公式的计算结果,并取为5kn 的倍数,即得规范规定的预拉力设计值P (见下表)。

每个高强度螺栓的设计预拉力P 值(kn)

螺栓公称直径d(mm)

M16 M20 M22 M24 M27 M30

8.8 级 70 110 135 155 205 250

10.9级 100 155 190 225 290 355

川汶路复建工程某隧道分项施工方案 2.高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数

应用高强度螺栓时,构件的接触面通常要以特殊处理,使其洁静并粗糙,以提高其

抗滑移系数μ。常用的处理方法和规定应达到抗滑移系数值。其中涂无机富锌漆可提高

抗锈能力,但将降低抗滑移系数。接触面涂红丹或在潮湿、淋雨状态下拼接,将严重降

低抗滑移系数,故应严格避免,并保证连接表面干燥

摩擦面的抗滑移系数 值

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