活动地脚螺栓连接的工作性能和破坏情况
普通螺栓连接按螺栓传力方式,可分为受拉螺栓、受剪螺栓和受拉兼受剪螺栓三种。
当外力垂直于螺杆时,该螺栓为剪力螺栓。当外力平行于螺杆时,该螺栓为拉力螺栓。
(1)受剪螺栓的工作性能
精制螺栓受剪力作用后,螺杆与孔壁接触产生挤压力,同时螺杆本身承受剪切力。粗 制螺栓则因孔径大,开始受力时螺杆与孔壁并不接触,待外力超过构件间的摩擦力(很小)而产生滑移后,螺杆才与孔壁接触。螺栓连接受力后的工作性能与钢材(或焊缝)相似,经过弹性工作阶段,屈服阶段,强化阶段而后进人破坏阶段。精制螺栓(或高强度螺栓)的这几个阶段比较明显,粗制螺栓的这几个阶段则不明显。
受剪螺栓连接破坏时可能出现五种破坏形式:
1)螺杆剪断;
2)孔壁挤压(或称承压)破坏;
3)钢板被拉断;
4)钢板端部或孔与孔间的钢板被剪坏;
5)螺栓杆弯曲破坏。
这五种破坏形式,无论哪一种先出现,整个连接就破坏了。所以设计时应控制不出现 任何一种破坏形式。通常对前面三种可能出现的破坏情况,通过计算来防止,而后两种情 况则用构造限制加以保证。对孔与孔间或孔与板端的钢板剪坏,是用限制孔与孔间或孔与板端的最小距离防止。对于螺栓杆弯曲损坏则用限制桥叠厚度不超过l≤5d(d为螺栓直径)来防止。
所以,螺栓连接的计算固然重要,构造要求和螺栓排列也同样重要。都是防止螺栓连接出现各种破坏的不可缺少的组成部分。
(2)受拉螺栓的工作性能
在受拉螺栓连接中,螺栓承受沿螺杆长度方向的拉力,螺栓受力的薄弱处是螺纹部分,破坏产生在螺纹部分,一方面是因该处截面面积最小,且常处于偏心受力状态;另一方面是该处因截面存在尖锐的缺口(螺纹)而产生高度应力集中。计算时应考虑这些不利因素。
另外,在受拉螺栓连接中,螺栓所受拉力的大小不但取决于外荷载的大小,还与连接本身的各零件(板件或角钢)有关。
在构造上加厚板件或角钢肢的厚度以提高其刚度,可减小杠杆力Q,如采用加劲肋来更有效地提高板件或角钢的刚度常可使受拉连接中不出现杠杆力Q。在一般的受拉螺栓连接中是没有计人杠杆力Q的,故在构造上应予重视或采用加劲肋措施。
(3)受剪兼受拉的螺栓的工作性能
这种螺栓兼有受剪和受拉两种螺栓的受力情况,工作性能比较复杂,通常分别考虑螺栓受剪和受拉性能后,用相关公式考虑受剪和受拉同时作用的综合效果(见设计规范)。
2.单个螺栓的承载力计算
每个螺栓受力后能保证正常工作而不会出现破坏所能承受的最大外力称为这个螺栓的承一载力。当一个螺栓受力后可能出现几种破坏形式时,应求得相应于几种破坏形式的承载力,其中的最小者即为这个螺栓的承载力。