高強螺栓群摩擦型連接抗拉性能及其計算方法

李靖+李鴻博

摘 要：本文討論了摩擦型高強度螺栓連接在同時承受剪力和拉力時的計算公式及其應用。

關鍵詞：高強螺栓；摩擦型；連接；計算

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A

一、引言

高強螺栓連接正廣泛的應用于工程實踐中，特別是摩擦型的連接應用更廣。本文從高強螺栓摩擦型連接的工作性能入手，結合規范給出的公式，深入解析公式中每個變量的具體含義，并給出螺栓群同時受剪力和拉力的計算公式。

二、螺栓受力性能和承載力

1. 高強螺栓摩擦型連接的抗剪性能和承載力

高強螺栓安裝時將螺栓擰緊，螺桿內產生預拉力 ，這個預拉力使螺桿壓緊構件接觸面，靠接觸面的摩擦力來阻止其相互滑移，以達到傳遞外力的目的。高強度螺栓摩擦型連接與普通螺栓連接的重要區別，就是完全不靠螺桿的抗剪和孔壁的承壓來傳力，而是靠鋼板間接觸面的摩擦力傳力。

摩擦型連接中高強螺栓的抗剪承載力的大小與其傳力摩擦面的抗滑移系數和對鋼板的預壓力呈正相關。

以上兩式即是按照不同的原則考慮螺栓群的受力時，高強螺栓摩擦型連接同時承受剪力和拉力的計算公式 。在第一種計算方法中，假定螺栓拉力為按彈性理論的傾斜直線分布而剪力為均勻分擔，在板件較厚而內力較小時比較接近實際受力情況。但當內力較大時，認為較大受拉螺栓即鋼板與螺栓壓緊力逐漸松脫處，仍能承受與其它螺栓處相等的剪力（摩擦力），則將有較大偏差。按最大拉力和均勻分擔剪力驗算不夠時，認為連接將局部單獨滑移失效，則更使設計偏于保守和所用螺栓過多。第二種計算方法考慮連接為整體，即比較總剪力和各螺校處所提供的摩擦力的總和，其受力分析較為合理并能節省螺栓，我國《鋼結構高強螺栓連接的設計、施工及驗收規程》（JGJ 82-91）中已規定采用這種方法。

四、算例

如圖1所示為一受偏心荷載的摩擦型高強度螺栓連接，偏心力 =540kN，鋼材為Q235，螺栓用10.9級的M20高強度螺栓，構件接觸面經噴沙后涂無機富鋅漆，核算螺栓是否安全。

可見，按照第二種計算方法能夠節省螺栓用量，且更符合實際情況。同時注意到在用第二種方法計算時，考慮到對稱性，當計算的 沒有出現負值時（出現負值取零），平均拉力即為總拉力除以螺栓個數，與彎矩無關。

五、結語

本文深入分析了摩擦型高強螺栓連接受剪力和拉力時螺栓群的計算方法，并給出了兩種計算公式，即公式（12），（13）和（14），（15），對規范中的公式做了一定的補充，最后給出了具體算例。

參考文獻：

[1] 沈祖炎.鋼結構基本原理[M].上海：中國建筑工業出版社，2000.

[2] 王國周，瞿履謙.鋼結構原理與設計[M].北京：清華大學出版社，1993.

（本文審稿 張端丹）