螺栓组连接强度设计
螺栓连接强度校核与设计
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示：图1 受轴向载荷松螺栓连接受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：校核计算公式：设计计算公式：许用应力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――螺栓屈服强度，MPa，由螺纹连接机械性能等级决定；――安全系数，取值范围：。
受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式：按挤压强度校核计算：按抗剪强度校核计算：按挤压强度设计计算：按抗剪强度设计计算：式中：――受横向载荷，N；――受剪直径，（＝螺纹小径），mm，查表获得；――受挤压高度，取、中的较小值，mm；m――受剪面个数。
许用应力的计算公式分两组情况，如表1：表1 许用应力计算公式强度计算被连接件材料静载荷动载荷挤压强度钢铸铁抗剪强度钢和铸铁表中：为材料的屈服极限，由螺栓机械性能等级所决定。
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷紧螺栓连接受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：（1）预紧力计算公式：（2）校核计算公式：（3）设计计算公式：（4）许用应力计算公式：式中：――横向载荷，N；――螺栓预紧力，N；――可靠性系数，取1.1~1.3；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。
钢对钢时，为0.15 左右；――螺纹小径，从表中获取；――螺栓屈服强度，MPa，由螺栓材料机械性能等级决定；――安全系数，按表1选用。
表1 预紧螺栓连接的安全系数材料种类静载荷动载荷M6~M16 M16~M30 M30~M60 M6~M16 M16~M30 M30~M60碳钢4~3 3~2 2~1.3 10~6.5 6.5 6.5~10 合金钢5~4 4~2.5 2.5 7.5~5 5 6~7.5受轴向载荷紧螺栓连接（静载荷）强度校核与设计受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式：强度校核计算公式：螺栓设计计算公式：许用应力计算公式：总载荷计算公式：预紧力计算公式：残余预紧力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓所受轴向总载荷，N；――残余预紧力，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――残余预紧力系数，可按表1选取；――相对刚度，可按表2选取。
螺栓连接强度校核与设计
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示：图1 受轴向载荷松螺栓连接受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：校核计算公式：设计计算公式：许用应力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――螺栓屈服强度，MPa，由螺纹连接机械性能等级决定；――安全系数，取值范围：。
受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式：按挤压强度校核计算：按抗剪强度校核计算：按挤压强度设计计算：按抗剪强度设计计算：式中：――受横向载荷，N；――受剪直径，（＝螺纹小径），mm，查表获得；――受挤压高度，取、中的较小值，mm；m――受剪面个数。
许用应力的计算公式分两组情况，如表1：表1 许用应力计算公式强度计算被连接件材料静载荷动载荷挤压强度钢铸铁抗剪强度钢和铸铁表中：为材料的屈服极限，由螺栓机械性能等级所决定。
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷紧螺栓连接受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：（1）预紧力计算公式：（2）校核计算公式：（3）设计计算公式：（4）许用应力计算公式：式中：――横向载荷，N；――螺栓预紧力，N；――可靠性系数，取1.1~1.3；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。
钢对钢时，为0.15 左右；――螺纹小径，从表中获取；――螺栓屈服强度，MPa，由螺栓材料机械性能等级决定；――安全系数，按表1选用。
表1 预紧螺栓连接的安全系数材料种类静载荷动载荷M6~M16 M16~M30 M30~M60 M6~M16 M16~M30 M30~M60碳钢4~3 3~2 2~1.3 10~6.5 6.5 6.5~10 合金钢5~4 4~2.5 2.5 7.5~5 5 6~7.5受轴向载荷紧螺栓连接（静载荷）强度校核与设计受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式：强度校核计算公式：螺栓设计计算公式：许用应力计算公式：总载荷计算公式：预紧力计算公式：残余预紧力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓所受轴向总载荷，N；――残余预紧力，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――残余预紧力系数，可按表1选取；――相对刚度，可按表2选取。
桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计
桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计一、引言桥梁是人类社会交通运输的重要组成部分，其安全性和可靠性对于人们的生命财产安全至关重要。
而钢结构桥梁作为一种新型的桥梁结构形式，具有自重轻、施工方便、寿命长等优点，因此在现代桥梁建设中得到了广泛应用。
而钢结构桥梁的连接方式也是保证其安全可靠性的关键之一，其中高强度螺栓组连接设计则是目前较为常用的连接方式之一。
二、高强度螺栓组连接设计原理1. 高强度螺栓高强度螺栓是指具有较高抗拉强度和抗剪强度的螺纹连接件。
其主要由螺杆、螺母和垫圈三部分组成。
在钢结构中，常用的高强度螺栓有8.8级、10.9级和12.9级等。
2. 螺栓组连接设计原理在钢结构桥梁中，采用高强度螺栓进行连接时，需要满足以下几个原则：（1）保证拧紧力矩足够大，使螺栓组连接紧密牢固；（2）保证螺栓受力状态合理，避免出现过度紧固或松动的情况；（3）保证螺栓的预紧力在使用寿命内不会降低，从而确保连接的可靠性和安全性。
三、高强度螺栓组连接设计流程1. 确定螺栓规格在进行高强度螺栓组连接设计时，需要首先确定所需的螺栓规格。
一般来说，规格越大，则抗拉强度和抗剪强度越高，但也会增加成本和难度。
因此，在确定规格时需要综合考虑各方面因素。
2. 计算预紧力在进行高强度螺栓组连接设计时，需要计算出所需的预紧力。
预紧力是指在拧紧过程中施加到螺纹连接件上的力，其大小应该足够大以确保连接的牢固性。
3. 确定拧紧力矩在计算出所需的预紧力后，需要确定所需的拧紧力矩。
拧紧力矩是指为达到所需预紧力而施加到螺纹连接件上的扭矩，其大小应该足够大以确保连接的紧密性。
4. 进行拧紧在确定好所需的螺栓规格、预紧力和拧紧力矩后，需要进行拧紧。
在拧紧时，需要严格按照设计要求进行操作，以确保连接的可靠性和安全性。
四、高强度螺栓组连接设计注意事项1. 确保螺栓材料质量高强度螺栓是连接钢结构桥梁的重要部件之一，因此其材料质量必须得到保证。
在选用高强度螺栓时，需要选择正规厂家生产的产品，并进行质量检验。
螺栓连接强度校核与设计
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示：图1 受轴向载荷松螺栓连接受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：校核计算公式： 设计计算公式： 许用应力计算公式： 式中：――轴向载荷，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――螺栓屈服强度，MPa，由螺纹连接机械性能等级决定；――安全系数，取值范围：。
受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计 受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式： 按挤压强度校核计算： 按抗剪强度校核计算： 按挤压强度设计计算： 按抗剪强度设计计算：――――――、中的铸铁为图1 受横向载荷紧螺栓连接受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：（1）预紧力计算公式：（2）校核计算公式： （3）设计计算公式： （4）许用应力计算公式：式中：――横向载荷，N；――螺栓预紧力，N；――可靠性系数，取1.1~1.3；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。
钢对钢时，为0.15 左右；――螺纹小径，从表中获取；――――受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式：强度校核计算公式： 螺栓设计计算公式： 许用应力计算公式： 总载荷计算公式： 预紧力计算公式：残余预紧力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓所受轴向总载荷，N；――残余预紧力，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――残余预紧力系数，可按表1选取；――相对刚度，可按表2选取。
――螺栓屈服强度，MPa，由螺纹连接机械性能等级决定；――安全系数，查表3。
受轴向载荷紧螺栓连接（动载荷）强度校核与设计 受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接（动载荷）的基本公式：强度校核计算公式：许用应力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――相对刚度，按表1选取；――尺寸因数，按表2查得；――制造工艺因数，切制螺纹，滚制、搓制螺纹；――受力不均匀因数，受压螺母，受拉螺母；――缺口――――，不控制。
联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法一．连接螺栓的选用及预紧力：1、已知条件：螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。
装配时可用力矩扳手法控制力矩。
公式：T=T1+T2=K*F* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K＝0.28，则预紧力F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3、承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。
螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。
1sF A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：=0.51σ=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa强度条件：=392.6≤730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。
4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤已拧紧并承受预紧力F 0。
螺栓连接的强度设计值折减系数
螺栓连接的强度设计值折减系数螺栓连接是机械传动中常用的连接方式之一，它的强度设计值折减系数是一个重要的参数。
本文将从螺栓连接的基本原理、强度设计值折减系数的定义以及影响折减系数的因素等方面进行详细介绍。
一、螺栓连接的基本原理螺栓连接是通过将螺栓和螺母紧密地连接在一起，使之产生摩擦力和轴向拉力，从而实现连接的目的。
螺栓连接的强度主要取决于两个方面：摩擦力和轴向拉力。
摩擦力是指螺栓和螺母之间的摩擦力，它可以防止连接松动。
轴向拉力是指螺栓受到的拉力，它可以承受连接处的载荷。
二、强度设计值折减系数的定义强度设计值折减系数是指在设计计算中，根据螺栓连接的可靠性要求，对螺栓的强度设计值进行折减的系数。
它反映了螺栓连接的可靠程度和安全性。
强度设计值折减系数一般用符号η表示，其计算公式为：强度设计值折减系数η=强度设计值/实际应力。
三、影响折减系数的因素1. 材料强度：螺栓和连接件的材料强度是影响折减系数的重要因素。
材料强度越高，折减系数越小，连接的可靠性越高。
2. 连接方式：不同的连接方式对螺栓的折减系数有不同的影响。
例如，螺纹连接和键连接的折减系数相对较小，而销连接和焊接连接的折减系数相对较大。
3. 连接载荷：连接处所受的载荷越大，折减系数越大，连接的可靠性越低；反之，连接处所受的载荷越小，折减系数越小，连接的可靠性越高。
4. 连接松动：连接松动会导致连接处的摩擦力减小，从而降低连接的可靠性。
因此，对于容易松动的连接，折减系数会相对较大。
四、强度设计值折减系数的意义强度设计值折减系数是设计螺栓连接时必须考虑的重要参数。
它可以保证连接的可靠性和安全性，避免连接出现松动或失效的情况。
通过合理选择折减系数，可以保证连接的强度和可靠性，从而确保机械传动的正常运行。
螺栓连接的强度设计值折减系数是设计螺栓连接时必须考虑的重要参数。
它可以反映连接的可靠性和安全性，影响连接的强度和可靠性。
因此，在设计螺栓连接时，需要综合考虑螺栓和连接件的材料强度、连接方式、连接载荷以及连接松动等因素，选择合适的折减系数，以确保连接的可靠性和安全性。
螺栓连接强度校核与设计
螺栓连接强度校核与设计————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示:图１受轴向载荷松螺栓连接受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：校核计算公式：设计计算公式:许用应力计算公式:式中:――轴向载荷,N；――螺栓小径,ｍm，查表获得;――螺栓屈服强度,MＰa,由螺纹连接机械性能等级决定;――安全系数,取值范围：。
受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图１所示:图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式:按挤压强度校核计算：按抗剪强度校核计算：按挤压强度设计计算：按抗剪强度设计计算:式中:――受横向载荷,Ｎ；――受剪直径,(=螺纹小径)，ｍｍ,查表获得;――受挤压高度,取、中的较小值,ｍm；ｍ――受剪面个数。
许用应力的计算公式分两组情况,如表1:表1 许用应力计算公式强度计算被连接件材料静载荷动载荷挤压强度钢铸铁抗剪强度钢和铸铁表中:为材料的屈服极限,由螺栓机械性能等级所决定。
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示:图１受横向载荷紧螺栓连接受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：(1）预紧力计算公式：（２）校核计算公式： (３)设计计算公式:(4)许用应力计算公式：式中:――横向载荷,Ｎ；――螺栓预紧力,N;――可靠性系数,取１．1~1.３；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。
钢对钢时,为0.１5 左右；――螺纹小径,从表中获取；――螺栓屈服强度，MPa，由螺栓材料机械性能等级决定；――安全系数,按表1选用。
表1 预紧螺栓连接的安全系数材料种类静载荷动载荷M6～Ｍ16Ｍ16～Ｍ30M３0~M６0 M6～Ｍ1６M1６~M3０M30~M60碳钢4~3 ３~２2～１．3 １0~6.5 6.5 6.5～1０合金钢5~４4~2.５ 2.5 7.５~5 5 ６~７.5受轴向载荷紧螺栓连接(静载荷)强度校核与设计受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示:图1 受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式:强度校核计算公式：螺栓设计计算公式：许用应力计算公式:总载荷计算公式：预紧力计算公式：残余预紧力计算公式:式中：――轴向载荷,N；――螺栓所受轴向总载荷，N；――残余预紧力,N;――螺栓小径,mm，查表获得;――残余预紧力系数,可按表1选取；――相对刚度，可按表2选取。
螺栓组连接强度设计
用4.6级的Q235螺柱，拧紧时控制预紧力,取1.5 ，于是（P86表5-8、P87表5-10）
[] sS 24 1 .5 0 1M 6a 0P
由强度条件得：
d1 4 1 [ .3]F 2 5.21 164 00 .26 17.2 0m 72m
查手册，取M16 （其d1=13.835>计算值12.07）。
K sT
z
f ri
i1
ca 1 d .3 1 2 F 0 /4 或d 14 1 .3 F 0 d
2）铰制孔用螺栓连接
变形量越大，则所受工作剪力越大
Fi Fmax ri rmax
Fi
Fmax rmax
ri
ri rm ax Fmax
Fi
力矩T 平 F 1r1衡 F 2r2 ： F zrz
即T ： F rm ma a(x r x 12r2 2rz2)
受力最大力 螺F ： m 栓 axL1 2 的 M L2 2 工 L m ax L 作 2 zM 拉 zL L m 2 i ax
受力最大螺栓 ：F的 2F总 0C 拉 bC bC 力 mFmax i1
ca 1 d .3 1 2 F /2 4 或d 14 1 .3 F 2 d
校核接合面的强度计算： 底板受力分析 受翻转力矩前，接合面挤压应力分布图 F0
五、采用合理的制造工艺方法： 1）冷墩头部、滚压螺纹 2）氮化、氰化、喷丸等处理。
谢谢
F2 m
B1
F
C1
F2
F1
小结： 1.在实际工作中，螺栓所受的工作载荷往往是以上四中
简单形式的不同组合，但不论受力多复杂，都可以将 复杂状态简化成以上四中简单的受力状况，先分别求 螺栓的工作载荷，然后向量迭加，就可求出螺栓所受 的总工作载荷；
机械设计基础螺纹连接的强度计算
即
1.3F0
d12
[ ]
4
设计公式为
d1
4 1.3F0
[ ]
（2）受横向外载荷的紧螺栓联接
载荷与螺栓轴向垂直，靠被
联接件间的摩擦力传递。螺栓
内部危险截面上既有轴向预紧
力F0形成的拉应力σ，又有因螺 栓与螺纹牙面间的摩擦力矩T1
而形成的扭转剪应力τ。
螺栓预紧力
F0
Kf f
FR m
防偏载措施：
复习思考题
1．在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 ( )。
A .三角形螺纹 B. 梯形螺纹 C .锯齿形螺纹 D . 矩形螺纹
2．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且 联接不需要经常拆卸时，往往采用( )。
A 螺栓联接 B 螺钉联接 C 双头螺柱联接 D 紧 定螺钉联接
3.两被联接件之一较厚，盲孔且经常拆卸时，常用（）。 A.螺栓联接 B.双头螺柱联接 C.螺钉联接
A.螺纹上的应力集中 B.螺栓杆横截面上的扭转应力 C.载荷沿螺纹圈分布的不均匀性 D.螺纹毛刺的部分挤压
13.螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有 何特点？ 14.为什么螺纹连接通常要采用防松设施？常用的防松方法 和装置有哪些？ 15.常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在 何处？
（二）受剪切螺栓联接
螺栓受载前后不需预紧， 横向载荷靠源自栓杆与螺栓 孔壁之间的相互挤压传递。
➢挤压强度条件
p
FR
ds
[ p ]
➢剪切强度条件
FR
m ds2
/4
[]
四、螺栓组联接的结构设计和受力分析
工程中螺栓成组使用，单个使用极少。因此，必须研 究栓组设计和受力分析，它是单个螺栓计算基础和前提 条件。
第三节单个螺栓连接的强度计算ppt课件
Ks为防滑系数，设计中可取Ks =1.1~1.3。
2）铰制孔螺栓连接
假设每个螺栓的受力相等，则单个螺栓所受的横向工作剪力F为：
二、螺栓组连接的受力分析
1、受横向载荷的螺栓组连接
5-5螺栓组连接设计与受力分析
2、受横向扭矩螺栓组连接
1）普通螺栓连接
二、螺栓组连接的受力分析
根据底板的力矩平衡条件得：
2、受横向扭矩螺栓组连接
二、螺栓组连接的受力分析
5-5螺栓组连接设计与受力分析
3、受轴向载荷的螺栓组连接
求每个螺栓的工作载荷
求单个螺栓所受总载荷
强度校核
二、螺栓组连接的受力分析
5-5螺栓组连接设计与受力分析
4、受翻转力矩的螺栓组连接
特点：M在铅直平面内，绕O-O回转，只能用普通螺栓。
F1
F 2
螺栓所受的总拉力：
F2 = F0+ F
?
×
此时，连接中各零件的受力关系属静不定问题
未知力有两个：
F2 — 总拉力
F1 — 残余预紧力
须根据静力平衡方程和变形协调条件求解
三、紧螺栓连接
螺栓预紧时的受力分析
未承受工作载荷时：
F0
F0
F0
F0
F
F
F 2
F″
F″
F 2
δ2
δ1
△δ1
△δ2
T
变形协调条件： △δ1 = △δ2 = △δ
挤压强度条件为：
Lmin——螺栓杆与孔壁接触表面的最小长度
设计时，按上述公式分别计算出d 0 ，取大值
三、紧螺栓连接
３、螺栓承受剪切力(采用铰制孔用螺栓)
桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计
桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计桥梁是连接两个地方的最常见方式之一，而钢结构高强度螺栓组连接则是桥梁建设中使用的一种重要技术。
本文将从桥梁的结构特点、螺栓的分类、高强度螺栓的应用和连接设计等方面进行分析和讨论。
一、桥梁的结构特点桥梁是一种横跨在河流、公路、铁路等交通要道上的建筑物，具有跨度大、承重能力强等特点。
桥梁的结构主要由桥面、桥墩、桥头等构成，其中桥面是桥梁的承重部分，需要具备强度高、抗风荷载能力强等特点。
二、螺栓的分类螺栓是桥梁连接中不可缺少的一种紧固件，其分类主要有以下几种：1. 普通螺栓：普通螺栓是一种常见的紧固件，通常用于连接负载较小的构件。
2. 高强度螺栓：高强度螺栓是一种承受负载能力更强的紧固件，通常用于连接承重构件，如桥梁。
3. 锚栓：锚栓是一种用于混凝土结构中的紧固件，通常用于固定桥墩等构件。
三、高强度螺栓的应用在桥梁建设中，高强度螺栓是连接桥面和桥墩的重要紧固件，其应用主要有以下几个方面：1. 承重能力强：高强度螺栓能够承受更大的负载，从而保证桥梁的稳定性和安全性。
2. 抗震性能好：高强度螺栓能够承受更大的地震荷载，从而能够保证桥梁在地震中的稳定性和安全性。
3. 耐久性好：高强度螺栓具有较长的使用寿命，从而能够保证桥梁的长期稳定性和安全性。
四、连接设计在桥梁钢结构的连接设计中，高强度螺栓组连接是一种常见的方式。
其设计应满足以下要求：1. 紧固件的数量和规格应满足桥梁的承重要求，从而保证桥梁的稳定性和安全性。
2. 紧固件的排列应合理，从而保证连接的紧密性和可靠性。
3. 紧固件的紧固力应控制在适当范围内，从而避免连接过紧或过松。
4. 连接部位应保证光洁度和平整度，从而避免连接部位出现裂缝或者漏水。
5. 连接部位应做好防腐措施，从而延长连接部位的使用寿命。
桥梁钢结构连接设计是桥梁建设中的重要环节，高强度螺栓组连接是连接设计中的一种重要技术。
在连接设计中，需要考虑到桥梁的结构特点、螺栓的分类、高强度螺栓的应用和连接设计等方面，从而保证桥梁的稳定性和安全性。
螺栓连接的强度设计值低于钢材强度的原因
螺栓连接的强度设计值低于钢材强度的原因螺栓连接是工程中常用的一种连接方式，它通过将螺栓与螺母紧密地连接起来，将两个或多个零件固定在一起。
然而，螺栓连接的强度设计值往往低于钢材的强度，这是由于以下几个原因。
螺栓连接的强度设计值低于钢材强度的原因之一是为了确保连接的可靠性和安全性。
螺栓连接处于工程结构的关键部位，承受着巨大的载荷。
为了保证连接的稳定性，设计者会采取一定的安全系数来计算螺栓的强度设计值，以确保连接在工作过程中不会发生失效或断裂。
螺栓连接的强度设计值低于钢材强度还考虑了螺栓的材料特性。
螺栓在制造过程中通常使用中碳钢或合金钢等材料，这些材料的强度相对较低。
为了避免螺栓在连接过程中发生塑性变形或断裂，设计者会将螺栓的强度设计值设置为较低的数值，以确保其在工程中的可靠性和安全性。
螺栓连接的强度设计值低于钢材强度还考虑了螺栓的几何形状和连接方式。
螺栓连接通常包括螺栓、螺母和垫圈等部件，它们之间的紧固程度对连接的强度起着重要作用。
设计者会根据螺栓的直径、材料和连接方式等因素，结合实际工程需求，选择合适的强度设计值，以确保连接的可靠性和安全性。
螺栓连接的强度设计值低于钢材强度还与螺栓连接的工作环境和使用条件有关。
螺栓连接常常处于恶劣的工作环境中，例如高温、高湿度、腐蚀性介质等。
这些因素可能导致螺栓材料的腐蚀、疲劳或应力集中等问题，进而影响螺栓连接的强度。
为了提高连接的可靠性和安全性，设计者会选择低于钢材强度的强度设计值，以应对这些不利因素的影响。
螺栓连接的强度设计值低于钢材强度是为了确保连接的可靠性和安全性。
这一设计原则考虑了螺栓材料的特性、几何形状、工作环境和使用条件等因素，以及对连接可靠性的要求。
在实际工程中，设计者需要根据具体情况选择合适的螺栓和强度设计值，以确保连接的稳定性和安全性。
桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计
桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计摘要：伴随着人们生活水平的不断提升，我国基础设施建设工作要求也在日益增长，其中桥梁建设属于较为常见的基础设施建设。
为了更好地保证桥梁建设质量，做好桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计极为关键。
本文简要介绍了桥梁钢结构高强度螺栓组连接的概述，高强度螺栓组连接中关于机械性能的设计、高强度螺栓性连接的类型及受力情况分析，并做好有关高强度螺栓的选择事项，高强螺栓连接类型的选择，以期使桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计更加科学化、合理化、有效化。
关键词：桥梁；钢结构；高强度螺栓组；连接设计近年来，我国国民经济迅速增长的同时给社会也带了巨大变化。
桥梁工程建设是当今钢筋水泥结构的突出建筑物，它给人们日常生活带来了诸多便利条件，为此，提高桥梁结构质量是我们一直探讨的话题。
而桥梁钢结构高强度螺栓组链接设计是其中最为关键的因素，需加大重视力度，投入大量的人力、物力、财力。
一、桥梁钢结构高强度螺栓组连接的概述现阶段桥梁建设注重钢结构的稳定性和安全系数，桥梁建设关系到交通建设的发展，城市规划的全面完善。
在桥梁建设的过程中钢结构的建造对于整体桥梁建设起着至关重要的作用，它关系着桥梁建设结构的好坏。
桥梁钢结构的设计需要考虑许多因素，有些还要运用一些力学原理和物理方面的知识。
所以在设计桥梁钢结构时必须要充分尊重相关的设计原理，这样才能确保桥梁设计的合理性和科学性。
在桥梁钢结构的设计中运用的是高强度螺栓组连接设计，这种设计考虑到机械性能、摩擦受力等因素，科学的分析和计算有关的参数和变量，使桥梁设计更加精准，将参数数量化、具体化，确保桥梁建设的完整性和全面性。
二、高强度螺栓组连接中关于机械性能的设计就目前我们在桥梁建筑中钢结构所使用的高强度螺栓组连接来说，我们最常用的是 10.9 级（GB/T1228）的高强度螺栓，而相比较而言，这种高强度螺栓组比较脆，也就是我们常说的比较容易折而不弯曲，也就是说弯一点就很容易折断，这里我们讲的是它的承压性能。
螺栓设计和计算
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在横向总载荷 F∑的作用下，各螺栓所承担的工作载荷是均等的。因此，对于铰制孔用螺栓 联接，每个螺栓所受的横向工作剪力为
（5-23） 式中 z 为螺栓联接数目。 对于普通螺栓联接，应保证联接预紧后，接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向 载荷。 假设各螺栓所需要的预紧力均为 Qp，螺栓数目为 z，则其平衡条件为
或
（5-24）
图:受横向载荷的螺栓组联接 式中： f——接合面间的摩擦系数，见下表； i——接合面数（图中，i=2）；
Ks——防滑系数，Ks=1.1～1.3。 由式（5-24）求得预紧力 Qp，然后按式（5-14）校核螺栓的强度。
联接接合面间的摩擦系数 被联接件 钢或铸铁零件 接合面的表面状态 干燥的加工表面 摩擦系数 f 0．10-0.16 0．06-0．10 0．30-0．35 0．35-0．40 0．45-0．55 0．40-0．45
d0
——螺栓剪切面的直径（可取为螺栓孔的直径），mm； Lmin ——螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，mm，设计时应使 Lmin [σ]p——螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，MPa ； [τ] ——螺栓材料的许用切应力，MPa 。
1.25d0；
承受工作剪力的紧螺栓联接
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有效应力集中系数 材料的 400 3.0 尺寸系数 直径 d(mm) 600 3.9 800 4.8 1000 5.2
10.9 1040 940 312
12.9 1220 1100 365
推荐材料
低碳钢
低碳钢或中碳钢
中碳钢， 低、 中碳合金 中碳钢，淬火 钢，淬火并 合金钢 并回火 回火，合金 钢
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机械设计基础-5.8提高螺栓连接强度的措施
第八节 提高螺栓连接强度的措施分析影响螺栓连接强度的因素，从而提出提高联接强度的措施。
这对于螺纹联接的设计也是很重要的。
螺纹联接的强度，主要取决于螺栓的强度。
影响螺栓强度的因素很多，有材料、结构、尺寸、制造、工艺等。
实际设计中，通常主要是以下几个方面考虑来提高联接的强度。
一、减小应力幅（可提高疲劳强度）大家知道，影响疲劳强度的主要因素是变应力中的应力幅↑a σ，则越易产生疲劳破坏。
↓a σ，则可以提高疲劳强度。
由螺栓总拉力：F C C C F F m b b ++=02 可以看出，当工作拉力F 变化时，只会引起（F C C C mb b +）这一部分是变化的。
此部分减小，就可以使↓a σ。
显然：相对刚度mb b C C C +越小，则可提高疲劳强度。
由此可见：措施为； ① 减小b C （见教材上的图）② 增大m C （见教材上的图） 这样可以使mb b C C C +↓，从而使↓a σ。
但是由F C C C F F mb b ++=02 可知，在F 0给定的条件下，减小螺栓的刚度C b 或增大被联接件刚度C m ，都将引起残余预紧力F 1减小，从而降低了联接的紧密性。
因此，若在减小C b 或增大C m 的同时,适当增加预紧力F 0，就可以使F 1不致减小太多或保持不变。
减小螺栓的刚度的方法：（1）适当增加螺栓的长度（2）采用腰状杆螺栓和空心螺栓（3）在螺母下面安装上弹性元件腰状杆螺栓和空心螺栓在螺母下面安装上弹性元件增大被联接件的刚度（1）不用垫片或采用刚度较大的垫片（2）采用刚度较大的金属垫片或密封环软垫片密封密封环密封二、改善螺纹牙之间的受力分布：对于普通螺母如图示。
工作中螺栓受拉，使螺距增大，而螺母受压，其螺距减小。
导致螺栓、螺母产生了螺距差。
这样，旋合的螺栓和螺母的各圈螺纹牙不能都保持良好的接触，那末各圈螺纹牙所分担的载荷就不相等。
（如图所示）。
理论分析和实践都表明：从螺母支撑面算起第一圈受载荷最大。
螺栓连接的强度计算
强度条件验算公式：
设计公式：
分析：由上式可知，当f=0.2,i=1,KS=1则QP=5R，说明这种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠
为增加可靠性，减小直径，简化结构，提高承载能力
可采用如下减载装置： 减载销 减载套筒 减载键
2、铰制孔螺栓联接——防滑动
特点：螺杆与孔间紧密配合，无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷R进行工作
1、防松目的
01
开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等
2）机械防松：
自锁螺母——螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧
弹簧垫圈
01
02
开槽螺母
与开口销
永久防松：端铆、冲点、点焊
化学防松——粘合 圆螺母 与止动垫圈 串联钢丝
扳手拧紧力矩——T=FH·L,
拧紧时螺母：T=T1+T2 T——拧紧力矩 T1——螺纹摩擦阻力矩 T2——螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩
FH—作用于手柄上的力，L——力臂
一般 K=0.1~0.3
——拧紧力矩系数
由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于重要的联接不宜小于M10~M14
材料 螺栓级别: 点后数字为 螺母级别:
螺母、螺栓强度级别：
1）根据机械性能，把栓母分级并以数字表示，此乃强度级别
带点数字表示 ， 点前数字为 注意：选择对螺母的强度级别应低于螺栓材料的强度级别，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于20~40HB）
2）所依据机械性能为抗拉强度极限σBmin和屈服极限σSmin
作图，为了更明确以简化计算（受力变形图） 设：材料变形在弹性极限内，力与变形成正比
螺栓连接强度校核与设计(清晰整齐)
（2）校核计算公式：
（3）设计计算公式：
（4）许用应力计算公式：
式中： ――横向载荷，N； ――螺栓预紧力，N； ――可靠性系数，取1.1~1.3；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。钢对钢时，为0.15 左右； ――螺纹小径，从表中获取； ――螺栓屈服强度，MPa，由螺栓材料机械性能等级决定； ――安全系数，按表1选用。
表1 受轴向力紧螺栓所须残余预紧力系数K
工作情况
一般连接
变载荷
冲击
压力容器或重要连接
K
0.2~0.6
0.6~1.0
1.0~1.5
1.5~1.8
表2 螺栓连接的相对刚度λ
垫片材料
金属（或无垫片）
皮革
铜皮石棉
橡胶
λ
0.2~0.3
0.7
0.8
0.9
表3 预紧螺栓连接的安全系数
材料种类
静载荷
动载荷
M6~M16
许用应力的计算公式分两组情况，如表1：
表1 许用应力计算公式
强度计算
被连接件材料
静载荷
动载荷
挤压强度
钢
铸铁
抗剪强度
钢和铸铁
表中： 为材料的屈服极限，由螺栓机械性能等级所决定。
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计
受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：
图1 受横向载荷紧螺栓连接
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计
受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示：
图1 受轴向载荷松螺栓连接
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：
螺栓强度计算
螺栓连接的强度计算【一】能力目标1.掌握单个螺栓连接的强度计算2.螺栓组连接的设计【二】知识目标2.掌握单个螺栓连接的受力分析3.螺栓组连接的受力分析和结构设计【三】教学的重点与难点重点：掌握单个螺栓连接的强度计算。
难点：螺栓组连接的受力分析和结构设计。
【四】教学方法与手段多媒体教学，联系工程实例。
【五】教学任务及内容一、单个螺栓连接的强度计算（一）受拉螺栓连接1、松螺栓连接特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载沿螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。
螺栓工作载荷为：F=PP——轴向外载σ＝ F/A=4F/Πd14≤〔σ〕2、紧螺栓连接（1）只受预紧力的紧螺栓连接螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转复合应力状态危险截面上的拉伸应力σ＝F0/A危险截面上的扭转剪应力τ＝16T1/Πd13根据第四强度理论，当量应力σ＝1.3σ≤〔σ〕（2）受横向载荷的紧螺栓联接（3）承受轴向静载荷的紧螺栓连接（二）受剪螺栓连接σp ≤〔σp 〕 τ≤〔τ〕二、螺栓组联接的设计与受力分析总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）→螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）→求单个螺栓的最大工作载荷（判断那个最大）→按最大载荷的单个螺栓设计（求d 1—标准）→全组采用同样尺寸螺栓（互换目的）（一）螺栓组的结构设计1．从加工看，联接接合面的几何形状尽量简单，从而保证联接接合面受力比较均匀。
2．受力矩作用的螺栓组，布置螺栓应尽量远离对称轴，同一圆周上螺栓的数目，应采用4、6、8等偶数，以便于在圆周上钻孔时的分度和画线。
3．应使螺栓受力合理，对于普通螺栓在同时承受轴向载荷和较大横向载荷时，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓预紧力及其结构尺寸。
4．螺栓的排列应有合理的间距、边距。
布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。
扳手空间的尺寸可查阅有关标准。
（二）螺栓组联接的受力分析前提（假设）：①被联接件不变形、为刚性，只有地基变形。
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二、螺纹连接件的许用应力：
连接的受载情况
许用应力
受轴向载荷、横向载 荷的普通螺栓连接
s
S
铰制孔用螺栓 受横向载荷
s
S
p
s
SP
被联接件为钢
p
B
SP
被联接件为铸铁
安全系数S见P87表5-10
例
题
例1：一钢制液压缸有关尺寸如图 示，油压 32，为保证 密封性要求，螺栓间距L不得 大于4.5倍螺栓公称直径，试 设计该双头螺柱连接（确定 螺柱直径、个数及分布圆直径D0）。
4. 分布在同一圆周上的螺栓数目应取偶数; 5.避免螺栓偏心承载，而产生附加弯曲载荷;
6.同一螺栓组紧固件形状、尺寸、材料应尽 量一致。
螺栓组连接设计计算的一般步骤：
螺栓组受力分析
找出受力最大的螺栓,及其力的大小
；
单个螺栓受力和失效分析
单个螺栓强度计算；
确二定.螺螺栓栓组的连尺接寸的（受直力径分、析长：度）。
简单形式的不同组合，但不论受力多复杂，都可以 将
复杂状态简化成以上四中简单的受力状况，先分别 求
螺栓的工作载荷，然后向量迭加，就可求出螺栓所 受
的总工作载荷；
横向荷载+轴向载荷+翻转力矩 横向载荷+旋转力矩
2.虽然前面讲了螺栓组的四种不同外载（横向载 荷、旋转力矩、轴向载荷、翻转力矩），但对单 个螺栓而言，受力只有两种：
Tr max
z
ri2
挤压强度：p
Fmax d0Lm in
p
i1
剪切强度计算：
Fm ax
id02 / 4
3.受轴向载荷的螺栓组连接
单个螺栓的受力：
预紧力F0、T1；
工作载荷F: F F
F0
z
F2F0FF0CbC bCmF;
F1F0CbCmCmF0
对于有紧密性要求的连接， F 11 .5~ 1 .8 F
剪切强度计算：
F
id02
/
4
2. 受旋转力矩的螺栓组连接： 1）普通螺栓连接
ri
fF0 fF0
不滑动 F 0f1r 条 F 0f2r 件 F 0 ： fzrK sT
F0
KsT f(r1r2rz)
K sT
z
f ri
i1
ca 1 d .3 1 2 F 0 /4 或d 14 1 .3 F 0 d
f 接合面间的摩擦P7系 6表数 5， 5； i接合面数目； Ks 可靠性系数1.， 1～1取 .3
ca 1 d .3 1 2 F 0 /4 或d 14 1 .3 F 0 d
2）铰制孔用螺栓连接 螺栓组受力 F
单个螺栓受力 F F z
挤压强度：p
F d0Lm in
p
p m p i螺 n , p 栓 孔壁
ca 1 d .3 1 2 F /2 4 或d 14 1 .3 F 2 d
4.受翻转力矩的螺栓组连接
假定: 1)底板为刚体； 2)翻转力矩作用在螺栓组连接
的形心； 3)受载后绕转动仍保持平面。
在M的作用下： 左侧：螺栓拉力增大； 右侧：螺栓拉力减小而地面压力增大
失效分析： 1.螺栓拉断； 2.底板左侧出现间隙； 3.底板右侧压溃。
2）铰制孔用螺栓连接
变形量越大，则所受工作剪力越大
Fi Fmax ri rmax
Fi
Fmax rmax
ri
ri rm ax Fmax
Fi
力矩T 平 F 1r1衡 F 2r2 ： F zrz
即T ： F rm ma a(x r x 1 2r2 2rz2)
受力最大 Fma螺 xr12栓 rT 22 m ： raxrz2
§ 5-5 螺栓组连接的设计
一.螺栓组连接的结构设计:
1.被连接件结合面形状应简单对称： 便于加工，便于螺栓对称布置，使螺
栓组的对称中心与结合面形心重合.
2.螺栓的布置应使螺栓受力合理： 受横向剪力的螺栓组受力方向不栓应留有合理的间距、边距，方便 装配: 扳手空间尺寸，查标准压力容器螺栓间距， P73表5-4
螺栓所受的工作拉力
Fmax F i
螺栓所受的 工作拉力与距 离成正比
Li
Lm a x
变形条 F1F 件 2： FzFmax
L1 L2
Lz Lmax
Fi
Fmax Lmax
Li
力矩 M 平 F 1 L 1 衡 F 2L 2 ： F zL z
受力最大力 螺F ： m 栓 axL1 2 的 M L2 2 工 L m ax L 作 2 zM 拉 zL L m 2 i ax
为了简化计算，假设：
1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； 2）螺栓组的几何中心与连接结合面的形心重合； 3）受载后连接结合面仍保持为平面。
1. 承受横向载荷作用的螺栓组连接
普通螺栓连接 铰制孔用螺栓连接
两种情况的工作原理不同！
1）普通螺栓组连接
螺栓组受力 F 单个螺栓受力 F0、T1
受力平 fF 0 衡 z iK 条 sF 件 或F ： 0K sfF z i
pmi npp0
右侧不压溃：
F2 m
pma xpp[]p许用挤压应力，P79表5-6
p
zF0 A
p
M W
Cm Cb Cm
M W
pminzAF0 W M0
C2
F1m Fm
B2
B1
F
C1
F2
pmax zAF0W M[]p
F2m
F1
w——接合面的有效抗弯截面系数
小结： 1.在实际工作中，螺栓所受的工作载荷往往是以上四 中
受力最大螺栓 ：F的 2F总 0C 拉 bC bC 力 mFmax i1
ca 1 d .3 1 2 F /2 4 或d 14 1 .3 F 2 d
校核接合面的强度计算：
底板受力分析
受翻转力矩前，接合面挤压应力分布图
F0
在翻转力矩作用下，接合面挤压应力分布图
F2
F2 m
F2 左侧不出现间隙：
拉力、剪力（轴向载荷、横向载荷）；
3.为了保证落栓连接的可靠性，还要考虑综合条 件：不出现间隙、不压溃等。
§ 5-7 螺纹连接件的材料和许用应力
一、螺纹连接件的常用材料：
碳素钢： Q215、Q235、10、35、 45等
合金钢： 15、40、30等
特殊用途（防蚀、防磁、导电、耐 高P86温表5）-8、：9 螺栓连接的性能等级： 3.6 ~ 12.9
解：1、求螺柱总拉力
F
1D2p6
4
02N88
显然，F 不变，螺柱直径大则数目Z小；反之Z大则螺柱直径小。 因此Z取值不同本题可有多解。考虑到油缸是压力容器，有紧密性要求， 故Z应适当大些。另外，数目Z最好是偶数，而且要便于分度。综上：取 12
螺柱工作拉力为： FF Z50N 24 取 F1 1.8F