扩孔对摩擦型高强度螺栓传力影响研究
随着大型钢结构体系中高强度螺栓连接的广泛应用，对高强度螺栓的设计、施工提出了更高的要求。在实际工程中，因种种原因螺栓扩孔时有发生，影响结构的安全。国内外针对扩孔的研究集中于高强度螺栓承压型连接和标准扩孔对节点耗能变形的影响，对摩擦型螺栓连接扩孔后的承载能力研究较少。本文在总结国内外已有规范和研究成果的基础上，对摩擦型高强度螺栓在抗剪连接中的承载能力性能以及不同扩孔方式对其承载能力影响进行了数值模拟计算分析。 本文通过建立Ansys模型对在抗剪连接中的摩擦型高强度螺栓进行模拟。探究了在不同板厚、抗滑移系数、钢材强度等参数下螺栓的连接性能。计算结果显示，除规范中定义的摩擦系数及预紧力大小对承载能力的影响外，连接板的厚度对承载能力同样有较大影响。对于M30螺栓，在标准栓孔下中间板的板厚取值宜大于20mm，拼接板的板厚宜大于12mm。而钢材强度对板件承载能力的影响较小。 通过对标准栓孔进行孔型为同心圆的扩大孔处理，探究了采用不同扩孔面积及对不同板件进行扩孔时螺栓连接构件的抗剪承载能力及预紧力松弛状况，给出了扩孔试件的折减设计方法。计算结果表明，扩孔面积越大承载能力越小，预紧力松弛越多。不同板件扩孔时，采用拼接板与中间板全部扩孔对承载力的折减最大，仅拼接板扩孔时折减次之，两者均可取0.85，仅中间板扩孔对承载能力的影响最小，可取0.9的折减。 本文同时还研究了当采用非标准孔扩孔时，新旧栓孔之间的圆心距以及扩孔与原孔的位置关系对承载能力的影响。研究表明，开孔距离越大承载能力越小，扩孔圆心距应小于0.2倍的螺栓直径，此时折减系数在0.9以上，圆心距大于此值时，板件承载力折减较大，影响结构体系安全，因而不建议采用。同时本文定义了应力分布均匀系数这一评判指标，对新旧栓孔的位置关系对承载能力的影响进行评判。计算结果表明，开孔位置平行于荷载方向时承载能力折减较大，开孔位置垂直于荷载方向时折减较小，其余位于两者之间。 本文的研究成果能够在一定程度上解决高强度螺栓扩孔对承载能力影响大小的问题，为设计人员提供设计依据。
摩擦型螺栓连接;扩孔;承载能力
重庆交通大学
硕士
建筑与土木工程
安永日
2018
中文
TH131.3
83
2018-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）