留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

单螺栓单剪连接角钢受拉承载力调整系数

杨隆宇 张睿

杨隆宇, 张睿. 单螺栓单剪连接角钢受拉承载力调整系数[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(1): 39-45. doi: 10.13206/j.gjgs21053001
引用本文: 杨隆宇, 张睿. 单螺栓单剪连接角钢受拉承载力调整系数[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(1): 39-45. doi: 10.13206/j.gjgs21053001
Longyu Yang, Rui Zhang. Bearing Capacity Adjustment Coefficient of Tension Angle Members Connected with One Bolt in Single Shear[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(1): 39-45. doi: 10.13206/j.gjgs21053001
Citation: Longyu Yang, Rui Zhang. Bearing Capacity Adjustment Coefficient of Tension Angle Members Connected with One Bolt in Single Shear[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(1): 39-45. doi: 10.13206/j.gjgs21053001

单螺栓单剪连接角钢受拉承载力调整系数

doi: 10.13206/j.gjgs21053001
详细信息
    作者简介:

    杨隆宇,男,1981年出生,博士,高级工程师。Email:yanglongyu@vip.163.com

Bearing Capacity Adjustment Coefficient of Tension Angle Members Connected with One Bolt in Single Shear

  • 摘要: 螺栓孔的端距Ld、边距Lz会影响输电铁塔中单颗螺栓连接单角钢构件承载力和其两端节点板尺寸,缩小Ld可降低连接区几何尺寸、减小或取消节点板,增加Ld可提高构件抗拉承载力。目前国内DL/T 5442—2020《输电线路杆塔制图和构造规定》中螺栓LdLz均为固定值。为研究此类构件受拉承载力,进行∟56、∟80、∟90、∟110四种规格角钢单螺栓连接的材性试验和受拉试验,角钢材质为Q235B,高强螺栓直径16,24 mm,设置位移计测量试件变形和孔伸长量。试件加载后螺栓孔发生塑性变形而纵向伸长,达极限拉力时受压孔壁两侧及对应的角钢端面中部撕裂。依据试件参数建立连接板、角钢、螺栓的有限元模型,各部件接触面附近网格尺寸小于2 mm。
    计算结果表明:有限元模型的高应力区与试件破坏区域相同,二者极限拉力平均相差5.8%,荷载-孔伸长量曲线与位移计测量结果相符。采用屈服强度fy=235 MPa、弹性模量E=2.06×105 MPa的钢材计算四组单螺栓(Ld=(0.8~3.7)d0)连接角钢模型:∟40×3、1M12,∟×3、1M16,∟50×4、1M16,∟63×5、1M20。
    结果表明:螺孔直径大于螺杆的造成单剪连接时受压孔壁应力集中,在试件总伸长量较小时部分区域已产生塑性变形,随后试件失去初始刚度,螺栓孔不断伸长。模型采用基准端距时构件承载力Nrt约为DL/T 5486—2020《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》中承载力Ncode的95%,四组试件的受拉承载力Nt约为极限拉力Nu的75%,国内DL/T 5486—2020有一定裕度。试件荷载-孔伸长量曲线的线性段长度、刚度变化位置、承载力受LdLz共同影响,以Ld/Lz=1.5为分界主要发生两种破坏模式:小于临界值时试件发生端部剪切、撕裂破坏;超过临界值后逐渐转变成角钢净截面破坏,继续提高Ld对承载力影响不大。国内∟40角钢目前使用M16螺栓,采用M12螺栓后降低Lz/d0,可获得更高的承载力上限。EC 3、ASCE等标准中考虑了LdLz对受拉承载力的影响,其材料强度等参数取值主要针对当地钢材,公式形式复杂。结合我国钢材的实际情况、输电铁塔计算框架,根据试验和模型结果给出包含承载力调整系数的计算方法,考虑了LdLz的不同影响,对不同螺杆直径、角钢肢宽的构件用同一算式计算,适用于Ld=(1.0~3.0)d0范围内单螺栓单剪连接的热轧角钢构件受拉承载力计算。
  • [1] 杨隆宇.Q420高强度厚板焊接大规格角钢轴压稳定承载力研究[J].钢结构(中英文),2019,34(10):43-47.
    [2] 杨隆宇.Q420厚板焊接大规格角钢残余应力峰值及分布[J].电力勘测设计,2019(8):25-29.
    [3] 国家能源局.输电线路杆塔制图和构造规定:DL/T 5442-2020[S].北京:中国计划出版社,2020.
    [4] 中国铁塔股份有限公司.低成本铁塔标准图集:Q/ZTT 1029-2020[S].北京:中国铁塔股份有限公司,2020.
    [5] 潘斌,石永久,王元清.Q460等级高强度钢材螺栓抗剪连接孔壁承压性能有限元分析[J].建筑科学与工程学报,2012,29(2):48-54

    ,95.
    [6] 石永久,潘斌,施刚,等.高强度钢材螺栓连接抗剪性能试验研究[J].工业建筑,2012,42(1):56-61.
    [7] Kim T S,Hong S K,Hwang B K,et al.Block shear capacity in cold-formed lean duplex stainless steel double-shear bolted connections[J].Thin-Walled Structures,2021,161(6).DOI: 10.1016/j.tws.2021.107520.
    [8] Mai B V,Cao H P,Hancock G J,et al.Block shear strength and behaviour of cold-reduced G450 steel bolted connections using DIC[J].Journal of Constructional Steel Research,2019,157(1):151-160.
    [9] Hwang B K,Kim T S.An Investigation on ultimate strength of high strength aluminum alloys four-bolted connections with out-of-plane deformation[J].International Journal of Steel Structures,2018,19(4):1158-1170.
    [10] Li C,Jiang Y,Qiao R,et al.Modeling and parameters identification of the connection interface of bolted joints based on an improved micro-slip model[J].Mechanical Systems and Signal Processing,2021:153.DOI: 10.1016/j.ymssp.2020.107514.
    [11] 杨隆宇,施菁华,李妍.螺栓单面连接不等边角钢轴压承载力试验研究[J].钢结构,2018,33(4):1-6.
    [12] Snijder H H,Ungermann D,Stark J,et al.Evaluation of test results on welded connections in order to obtain strength functions and suitable model factors.part A:results.part B:evaluations.Eurocode 3[S].Brussels:Commission of the European Communities,1988.
    [13] CEN.Eurocode 3:Design of steel structures-Part 1-8:BS EN 1993-1-8[S].Brussels:European Committee for Standardisation,2005.
    [14] ASCE.Design of latticed steel transmission structures:ASCE 10-15[S].New York:American Society of Civil Engineers,2015.
    [15] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法:GB/T 228.1-2010[S].北京:中国标准出版社,2011.
    [16] 国家能源局.架空输电线路杆塔结构设计技术规定:DL/T 5486-2020[S].北京:中国计划出版社,2020.
    [17] 中华人民共和国住房和城乡建设部.钢结构设计标准:GB 50017-2017[S].北京:中国建筑工业出版社,2018.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  210
  • HTML全文浏览量:  55
  • PDF下载量:  27
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-30
  • 网络出版日期:  2022-04-22

目录

    /

    返回文章
    返回