高强螺栓连接的计算

V=60KN,选用10.9级M20摩擦型高强螺栓，钢材选用 Q235钢，接触面采用喷砂处理。验算此连接强度
75
75
e=300
• 例题3-13
解：（1）计算单 个摩擦型高强螺栓 的承载能力：
N
b V
0.9n f
μ
P
＝0.9 0.45155
＝60.75KN
70 70
（2）计算单个螺栓在外力作用下承受的最大荷载
变形大，不适于受动荷载的连接。
螺杆剪力
抗拉时与普通螺栓 N 相同，但变形
小，可减少锈
蚀，改善疲劳
一、高强螺栓的予拉力的建立
1、确定予拉力P数值
使螺栓中的拉应力接近于所用材料的屈服点
（f0.2）,考虑材料不均匀系数0.9、超张拉系数0.9和 剪应力（拧螺母时产生）引起的承载力降低系数1.2,，
予拉力计算式为：
8.8
70 110 135 155 205 250
10.9
100 155 190 225 290 355
2、予拉工艺——扭螺帽 （1）扭矩法
工具—能显示扭矩的搬手。
（2）转角法
先用普通扳手把连接件拧紧密，称初拧。 以初拧位置为起点，用电动或风动扳手将螺帽扭 1/2～2/3圈，达到终拧角度。螺栓的拉力即达到预 拉力。终拧角度根据螺栓直径，连接件厚度通过实测 确定。方法简单，但常常出现予拉力比设计值高。
为什么取0.8P呢？研究表明：连接件刚好被松开 时 的 外 力 N=1.05~1.19P，Ntb=0.8P 时 可 以 保 证 连
接件不被松驰。
（2）受拉力作用的高强螺栓群计算 所需螺栓个数
n N
N
0.8P
(3) 受弯矩作用的高强螺栓群计算
M
1
i yi y1
x
1号螺栓受到最大拉力，验算：
Nt1
（3）扭掉螺栓尾部梅花卡法
二、摩擦型高强螺栓的计算
1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值
NVb=0.9nfP
NVb——单个高强螺栓抗剪承载力设计值 P——予拉力 ——抗滑移（摩擦）系数，见表3-4 nf——传力摩擦面数 0.9——螺栓受力非均匀系数
抗剪承载力由摩擦力确定。
摩擦面抗滑移系数值
表3-4
连接处接触面 处理方法
N
++ ++
++ ++
N
++ ++
++ ++
l1
设，一侧的螺栓数为n，平均受剪，承受外力N。
每个螺栓承受的剪力为：
Nv
N n
单个螺栓承载力设计条件：
(1).所需螺栓数：
n
N
N
b v
Nv
N n
N
b v
(2).构件净截面强度验算
+ + N+
N
++ +
++ +
++ +
N
N
孔前传力分析
N′
N′
A
N (1 0.5 n1 ) N f
P
0.9 0.9 1.2
fu
Ae
（3-46）
fu——高强螺栓经热处理后的最低抗拉强度； ——屈强比（假定屈服点与最低抗拉强度比值）
Ae——螺栓有效面积 结果按5kN的模数取整得表3-3。摩擦型承压型均适用。
高强螺栓设计予拉力P值（kN）
表3-3
螺栓的性能
螺 栓 公 称 直 径（mm）
等
级 M16 M20 M22 M24 M27 M30
承压型——连接件间允许相互滑动。传力开始
时在标准荷载作用下动连接件间无滑动，剪力由摩
擦力和螺杆抗剪共同传递。但当荷载很大时，连接
件间有较大塑性变形。接近破坏时，连接件间有相
对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递，
其特点与普通螺栓相同。因此，有与普通螺栓相同
的极限状态—螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件被拉断。
My1 m yi2
0.8P
与普通螺栓连接的区别：
（a）中性轴置于形心轴上
由于有很大的予拉力，连接件间紧密贴合，可认为是一个 截面，且符合平面假设。
（b）Ntb=0.8P（普通螺栓 Ntb = Aeftb ）
(4) 受剪力与拉力同时作用的高强螺栓群计算
单个高强螺栓的抗剪承载力
1
考虑会减小，
将Nti放大25
A 300 16
构件得静截面强度为：
＝（1－0.5 n1 ) N (1 0.5 4 ) 1200103
n AN
12 (300 4 22)16
294.8N / mm2 f 310N / mm2
3、高强螺栓承受拉力时的计算
（1）一个高强螺栓的抗拉承载力设计值
《规范》规定：
N
b t
0.8P
P—预拉力
实际单个螺栓承受的内力 为：
N n
1200 kN 12
100kN
N
b V
111.6kN(满足要求）
（2）验算钢板强度 构件厚度t=16mm<2t1=20mm,故应验算构件截面。查表得
f=310N/mm2
构件得毛截面强度为
＝ N 1200 103 250 N / mm 2 f 310 N / mm 2
An
n An
受剪连接计算 一个螺栓抗剪承载力
连NV接b 所0需.9螺nf栓μ数P
净截n面强NN度Vb ：考虑50％孔前传力
σ＝ N , ＝（1 0.5 n1 ）N f
An
n An
高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺 栓同。高强螺栓的直径系列、连接中螺栓的排列及 有关构造要求与普通螺栓同。
构件的钢号
3号钢
16锰钢或 15锰钒钢或 16锰桥钢 15锰钒桥钢
喷砂
0.45
0.55
0.55
喷砂后涂无机富锌漆
0.35
0.40
0.40
喷砂后生赤绣
0.45
0.55
0.55
用钢丝刷清除浮锈或未
经处理的干净轧制表面
0.30
0.35
0.35
2、摩擦型高强螺栓群的抗剪计算
分析方法和计算公式与普通螺栓同。
N
b V
60.75KN
所以该连接满足强度要求
例题3-14如图示，截面为－300×16的轴心受拉钢板，用双盖板
和摩擦型高强螺栓连接，已知钢材为Q345钢，螺栓为10.9级
M20，接触面喷砂后涂无机富锌漆，承受轴力N=1200KN，试
验算连接的强度。
解（1）验算螺栓连接
的强度
NbV 0.9nf μ P ＝0.9 2 0.4155 ＝111.6KN
o
％
i
N b V (ti)
0.9n f (P 1.25
Nti )
i 1
P=768kN
保证连接安全的要求：
nt——连接的传力摩擦面数
N1VY
V n
பைடு நூலகம்
60kn 6
10KN
T V•e 600.3 18KN • M
N1TX
T • y1
x
2 i
yi2
18106 75 6 702 4 752
26.01KN
N1TY
T • x1 18106 70 24.3KN
x
2 i
yi2
6 702 4 752
N (N1VY N1TY )2 N1TX (10 24.3)2 26.012 43.04KN