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土木吧丨高强螺栓T形连接撬力计算原理

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2021-10-20
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导读:撬力

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来源文献:《高强度螺栓连接设计与施工 [侯兆新 著]》 2012年

    T形受拉件在外加拉力作用下其翼缘板发生弯曲变形,而在板边缘产生撬力,撬力会增加螺栓的拉力并降低接头的刚度,必要时在计算中考虑其影响。撬力作用计算模型如图7-4所示,分析时可以取图7-4 (a)所示的阴影部分T形连接件作计算单元。公式推导如下:

    由图7-4(b)平衡条件得:

    M1为作用在翼缘与腹板连接处截面的塑性弯矩;M'2为作用在翼缘板螺栓处净截面的塑性弯矩,引入净截面系数δ:

(7-12)

(7-13)

(7-14)


(7-15)

由式(7-10):

(7-16)

将式(7-15)代入式(7-16)得到:

(7-17)

将式(7-17)带入式(7-9),得到:

(7-18)

T形连接翼缘板截面的塑性弯矩M1为:

(7-19)

将式(7-19)带入式(7-15)得到:

(7-20)

    式(7-20)即为计入撬力影响后T形受拉件翼缘板厚度计算公式。当α=0时,Q=0,表示没有杠杆力作用。此时板厚为tc,螺栓受力Nt可以达到Ntb,以钢板设计强度f代替屈服强度fy,得到式(7-21),故可认为tc为T形件,可不考虑撬力影响的最小厚度。当翼板厚度小于tc时,T形连接件及其连接应考虑撬力的影响,此时计算所需的翼板较薄,即T形件刚度较弱,同时连接螺栓会附加撬力Q,从而会增大螺栓直径或提高强度级别。根据上述公式推导与使用条件,分别提出了考虑或不考虑撬力的T形受拉接头的设计方法与计算公式。

(7-21)

当设计中考虑撬力作用时,以式(7-20)为基础,推导中参考了美国钢结构设计规范(AISC)中受拉T形连接接头设计方法,用α’代替α得:

(7-22)

(7-23)


式中的Ntb取值为0.8P,按正常使用极限状态设计时,使高强螺栓受拉板间保留一定的压紧力。式(7-24)保证连接件之间不被拉离;按承载能力极限状态设计时应满足式(7-25)的要求,此时螺栓轴向拉力控制在1.0P。

(1)按承载能力极限状态设计时应满足式(7-24)的要求。

(7-24)

(2〉按正常使用极限状态设计时应满足式(7-25)的要求。

(7-25)


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