单螺栓单剪连接角钢受拉承载力调整系数

• 作者: 杨隆宇 张睿
• 来源期刊: 钢结构
• 关键词: 单螺栓连接 端距和边距 破坏模式 调整系数 受拉承载力
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 科研|Research
• 页码范围: 39-45
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13206/j.gjgS21053001

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Ld、Lz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、1M12,40×3、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Ld和Lz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Ld、Lz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Ld与Lz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.