1)高强度螺栓摩擦型抗剪连接计算

高强度螺栓摩擦型连接单纯依靠被连接构件间的摩擦阻力传递剪力,以剪力等于摩擦力为承载能力的极限状态。

(1)单个高强度螺栓的抗剪承载力设计值

式中　0.9——抗力分项系数γR的倒数,即1/γR=1/1.111=0.9;

k——孔型系数,标准孔取1.0,大圆孔取0.85,内力与槽孔长向垂直时取0.7,内力与槽孔长向平行时取0.6;

nf——传力的摩擦面数;

μ——高强度螺栓摩擦面抗滑移系数,按表3.11采用;

P——一个高强度螺栓的预拉力,按表3.10采用。

(2)轴心力作用下的螺栓群计算

①螺栓数目:

式中　N——作用于螺栓群的轴心力设计值;

β——螺栓的承载力折减系数。

②板件净截面强度。高强度螺栓摩擦型连接的板件净截面强度计算与普通螺栓连接不同,被连接钢板最危险截面在第一排螺栓孔处。在这个截面上,一部分剪力已由孔前接触面传递,如图3.68所示。规范规定孔前传力占该排螺栓传力的50%。这样截面1—1净截面传力为:

式中　n——连接一侧的螺栓总数;

n1——计算截面上的螺栓数。

连接构件(板件)净截面强度:

图3.68　高强度螺栓摩擦型连接孔前传力

(3)扭矩、剪力和轴心力作用下的螺栓群计算

螺栓群受扭矩T、剪力V和轴心力N共同作用的高强度螺栓连接的抗剪计算与普通螺栓相同,只是用高强度螺栓摩擦型连接的承载力设计值。

【例3.9】　验算图3.69所示轴心受拉双拼接板的连接。已知:钢材为Q345,采用8.8级高强度摩擦型螺栓连接,螺栓直径M22,构件接触面采用喷砂处理。此连接承受的设计荷载为N=1550kN。(www.daowen.com)

图3.69　例3.9图

【解】　由表3.11和表3.10可知,构件接触面抗滑移系数μ=0.50,8.8级M22螺栓的预拉力P=150kN,螺栓孔径取d0=24mm。由附表1.1知,Q345钢板强度设计值f=295N/mm2。

连接满足要求。

2)高强度螺栓摩擦型抗拉连接计算

(1)高强度螺栓连接的抗拉工作性能

高强度螺栓连接由于螺栓中的预拉力作用,构件间在承受外力作用前已经有较大的挤压力,高强度螺栓受到外拉力作用时,首先要抵消这种挤压力。分析表明,当高强度螺栓达到规范规定的承载力0.8P时,螺栓杆的拉力仅增大7%左右,可以认为基本不变。

(2)单个高强度螺栓摩擦型连接抗拉承载力设计值

规范规定一个高强度螺栓抗拉承载力设计值为:

(3)轴心拉力作用下高强度螺栓摩擦型连接计算

因力通过螺栓群形心,每个螺栓所受外拉力相同,一个螺栓所受拉力为:

式中　n——螺栓数目。

(4)高强度螺栓群在弯矩和轴力作用下的计算

高强度螺栓群在弯矩M作用下(图3.70),由于被连接构件的接触面一直保持紧密贴合,可以认为受力时中和轴在螺栓群的形心线处。如果以板不被拉开为承载能力的极限,在弯矩和轴力的作用下,最上端的螺栓由轴心力产生的拉力按式(3.42)计算,由弯矩产生的拉力应按式(3.43)计算,只是弯曲中和轴取螺栓群形心线处。但对于承受静力荷载的连接,板被拉开并不等于达到承载能力的极限,可以像图3.61所示的普通螺栓群一样按中和轴在最下排螺栓形心处计算。

图3.70　弯矩和轴心拉力作用下的高强度螺栓连接

3)高强度螺栓摩擦型连接,同时承受剪力和拉力的计算

由于外拉力的作用,板件间的挤压力降低。每个螺栓的抗剪承载力也随之减少。另外,由试验知,抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低。规范规定按式(3.58)计算高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力,μ仍用原值:

式中　Nv,Nt——受力最大的螺栓所承受的剪力和拉力的设计值;

——一个高强度螺栓抗剪、抗拉承载力设计值,分别按式(3.52)和式(3.56)计算。