螺栓连接的滑移变形性能研究现状.pdf

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1、2015-2016学年第1学期《土木工程科研创新》报告书题目：姓名：班级：学号：指导教师：日期：中国矿业大学力学与建筑工程学院螺栓连接的滑移变形性能研究现状陈鹏云李康力学与建筑工程学院工业与民用建筑2012级3班摘要：螺栓连接是钢结构工程中较为常用的连接方式，它是将螺栓拧紧，使螺杆产生预拉力以压紧构件接触面，依靠接触面之间的摩擦力来抵抗其相对滑移，达到传递力的目的。螺栓连接的滑移是指螺栓连接在剪切力的作用下连接件之间的相对移动。国内对螺栓连接的滑移变形性能进行了一系列的实验研究及理论分析，如：普通螺栓和承压型高强螺栓抗剪连接滑移过程；螺栓连接滑移

2、对输电铁塔力学性能的影响研究，螺栓滑移对对格构式结构静动态特性的影响研究等，并取得了一定的成果。这里将成果作简单的介绍，在此基础上对进一步的研究提出相关的建议。关键词：螺栓滑移；抗剪连接；抗滑移系数0引言螺栓连接广泛应用于钢结构工程中，钢结构的拼接处和节点，大量采用螺栓连接。使用的螺栓多为普通螺栓或承压型高强螺栓。为了施工和安装的便利，螺栓的栓孔要比螺栓的直径大1.5~2mm左右，由于螺栓孔与螺栓之间存在间隙，当连接件之间的摩擦力不足以抵抗连接件上作用的横向荷载时，连接件与被连接件就会发生想对滑动。钢结构设计规范仅考虑了强度计算，但未考虑螺栓的滑

3、移变形，因为当结构所承受的荷载没有超过设计承载力时，螺栓的滑移变形并不显著。但是对结构的极限承载力分析，结构承受的荷载经常远大于其设计承载力的荷载。大量的结构试验和工程事故表明，螺栓的滑移变形现象在钢结构的破坏中是非常普遍的。对于静定结构，连接的滑移并不影响结构的内力大小，但考虑节点的刚性，实际结构一般为非静定的，此时螺栓连接的滑移变形对结构的内力分布和整体刚度特征有着直接的影响。例如，杆系结构的杆端如采用螺栓连接，则杆轴线方向的螺栓滑移变形会影响杆件的轴向刚度。如杆端有弯矩，则弯矩方向的滑移变形会对杆端节点的转动刚度产生影响，即影响节点的“半刚

4、性”连接特征。因此,要准确地分析钢结构全过程的受力和变形性能，对螺栓抗剪连接的滑移量及滑移过程进行深入的研究是十分必要的。1螺栓连接滑移的组成与特点图1所示螺栓的抗剪连接，螺栓的直径为d，栓孔的直径是d0。两个连接板的孔径在变形后的孔径分别为d1、d2，两侧连接的距离由d0变为△。在忽略栓杆弯曲变形，连接板在外力N作用下本身的伸缩变形后，得出连接的滑移量为：u=△-d0=d1+(d2–d)–d0=(d0–d)+(d1-d0)+(d2-d0)=△s0+u1+u2（1）式中：△s0为螺栓孔的构造间隙；u1为孔壁1的变形量；u2为孔壁2的变形量。由公式

5、可得，螺栓连接的滑移量由三部分组成：①连接一侧的孔壁变形量；②螺栓孔的构造间隙；③连接另一侧的孔壁变形量。注意的问题是每一侧的连接板可能不止一块，有时是多块。在螺栓连接滑移变形的组成部分中，螺栓孔的构造间隙在规范中有明确规定，螺栓的栓孔要比螺栓的直径大1.5~2mm左右，且孔壁变形采用数值分析方法分析。中国矿业大学力学与建筑工程学院《科研创新》课程报告第2页图1螺栓抗剪连接滑移变形2螺栓连接滑移曲线及抗滑移系数2.1试验取得螺栓连接滑移曲线及抗滑移系数［1］为了了解摩擦性高强螺栓的连接性能，李启才，顾强等对5个试件进行了屈服强度、抗滑移系数、极限

6、承载能力的试验研究。试件材料选用Q235B钢材，10.9级M20高强度螺栓，均按钢结构高强度螺栓螺栓的连接设计、施工及验收规范（JGJ82-91），钢结构质量检验评定标准（GB50221-95）中的抗滑移试验的要求和方法制作的相同试件。其中三套试件(S-1~S-3)施加规范规定的施工预拉力，S-4施加比规范规定高出20%的施工预拉力，S-5施加比规范规定低20%的施工预拉力。施工预拉力比设计预拉力高出10%,但这是为了补偿预拉力的松弛,所以计算时仍采用设计预拉力值。五套试件都在测定完抗滑移系数后，持续加载到试件破坏，用来测定连接的极限承载能力。连

7、接的抗滑移系数按公式L=N/nf*∑P计算，其中N为滑移荷载，nf为传力摩擦面数，∑P为拼接一侧的高强螺栓预拉力之和。图25组的滑移曲线对试验结果分析，试件的破坏类型均为拼接板的净截面破坏；连接的变形为拼接板中心处的螺栓孔变形最大，同时连接板外侧处的螺栓孔有显著的变形，滑移曲线图2。钢结构设计规范给出的（GBJ17-88）未经处理的轧制干净表面的Q235钢抗滑移系数为0.3，试验的5组试件的抗滑移系数都没达到规范给定数值，在0.25左右。研究不锈钢构件螺栓连接摩擦面抗滑移性能，为摩擦型不锈钢螺栓连接在建筑上的应用以及为编不锈2中国矿业大学力学与建

8、筑工程学院《科研创新》课程报告第3页［2］钢规程提供试验依据，王元清，关建等对奥氏体316不锈钢板的螺栓连接节点摩擦面的抗滑移系数进行试