高强度螺栓长度的确定
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高强度螺栓长度的确定
归
正
(同济大学机械学院,上海200092) 摘要:使用电子表格软件.高效率地确定高强度螺栓的长度规格. 关键词:电子表格. 高强度螺栓
The Length Calculation for High Strength Bolts
Gui Zheng
(Mechanical College of Tongji University.Shanghai 200092.China) Abstract:Using the spreadsheet software
3结束语
在美国加州CARQUINEZ大桥等钢桥的加固施工设计中,使用的高强度螺栓都达数万套,通过电子 表格的计算机辅助计算,快速正确地完成相应连接件的规格的确定及统计,其工作效率远非人工计算所 能比拟.电子表格软件在办公自动化中普遍使用,如美国微软的Office,北京红旗的RedOffice,金山软件 的WPS Office,无需进行编程,非常方便. 参考文献
P1
P2 1.00 0.75 1.00 0.75 1.00 1.00 1.00 0.50 1.00
P3
P4
Gnp 3.00 1.38
Lbolt
Out 4.25 2.75 4.25 2.25 4.25 4.75 5.25 2.25 4.25 0.11 0.23 0.11 0.1l 0.11 O.11 0.11 0.23 0.23
1.OO
D
Tnut
E Increment
O.69
F Deha
O.05
Dia l/2
Twasher O.16 0.16 0.16
0.i6 0.16 0.16 o.16 0.16
0.48
O.61 0.73 O.86
5/8 3/4
7/8
1 l
1.25
1.38
O.88 1.00 1.13
1.25
O.1l 0.1l
O.1l
1.50
1.75 2.00 2.oo 2.25
().98
1.1l 1.22 1.34
0.1l
O.23 O.25 O.Z5 O.25
7 8
一‘———‘
l/8 l/4
1.50
1.63 1.75
.1
:} 10
1 3/18 l
1/2
O.16
2.25
1.47
1.88
表l中,A列Dia为螺栓公称直径;B列Twasher为淬硬平垫圈厚度;C列Lthread为螺栓螺纹长度; D列Tnut为螺母厚度;E列Increment为AISC提出的增量值(有些制造商手册中列出的增量值要比表 中值大1/4英寸).
1.00 1.0 1.00 1.00 1.00 0.50
3.00 3.50 4.00 1.13
3/4 3/4 A325S(
1.00
3.13
图l‘
Fig.1
A列Sheet填入图号; -B列No填人件号; C列Dia填入螺栓公称直径; D列Spec填入连接类型:其中A325SC为滑移危险型,A325X为不允许剪切面经过螺纹型; E列Num填入所需数量;
作者简介。归正(1952一),男,江苏常熟人,副教授.
!!旦
二!王垂垫堡墨趟堡迨!羞堡垫莶受塞
为了连接的可靠及美观,设计中往往对螺栓相对螺母的伸出长度提出要求.如果要求伸出长度不能 超过1/4英寸,则由于螺栓长度规格是按照1/4英寸递进的,因此不能定错一档,对于一定的连接厚度,只 有唯一的螺栓长度,需要进行认真计算:
归正.高强度螺栓长度的确定
161
CEILING(Grip+Twasher+’Fnut,0.25),其中Twasher等于VL00KUP(Dia,tablel,2,FALSE),为相 应螺栓直径的垫圈厚;TIllll等于VI。OOKUP(Dia。tablel,4.FAI。SE)为相应螺栓直径的螺母厚; M列StickOut伸出长j盅::5tickOut—Lboh—Grip—Twasher--Tnut,按上述Lboh计算,StickOut 完全能够满足要求. 考虑到国外钢板的正偏差等因素可能导致实际伸出长度过小,可对螺栓长度进行了修正: 当上述所得StickOut<Twasher,则在螺栓头部增加一个淬硬平垫圈,使得在伸出长度满足要求的情 况下,螺栓长度可往上跳一档,以减少螺栓种类及损失的可能性,即设置N列和O列. N列Hwasher头部垫圈数量; 0列OrderLboh采购螺栓长度:OrderLbolt=CEILING(Grip+Twasher+Tnut+Twasher* Hwasher/Num,0.25); 其中,Hwasher/Num等于1或0,分别表示是否使用头部平垫圈的情况(下同). P列CheckStickOut伸出长度校核:CheckStickOut=OrderI。bolt—Grip—Twasher—Tnut—Twasher*
to
determine the length for high strength.bolts
efficiently.
Key words:spreadsheet software;high strength bolt
由于高强度螺栓连接抗疲劳性好,质量容易控制,在金属结构中得到越来越多的应用,国外许多钢结 构桥梁防震加固的主要工作之一即是以此取代原有的铆接连接. 高强度螺栓使用时对长度的要求是比较严格的,为了保证连接强度,需要尽量避免连接处的剪切面 经过螺栓的螺纹部分,因此螺栓的螺纹长度比较短,并以公称直径作为控制尺寸.如果选用的螺栓过长, 会导致螺纹根部旋入螺母。使连接失效;反之螺栓过短,会导致螺母不能与螺栓完全啮合,使连接削弱.对 桥梁等大型钢结构,连接螺栓数量甚多,连接厚度各异,如果完全依靠人工来确定螺栓长度规格则工作量 极大,硝有/fj懊轨会导致大量螺栓报废,同时还会贻误工期.使用电子表格等软件来辅助确定螺栓长度规 格,直观明确、统计汇总方便,大大提高工作效率.
[1]EIGHTH EDITION,AISC,翻译组译.钢结构手册.兰州石油机械研究所.1986年出版 『2]摩擦结合川“张,J燃柃.fi谗存ⅢJ.厂股份以限公一d [3]Microsoft,Corporction,Microsoft F 4-1
EXCEL
97使朋帮助.随机电子手册
I‘海汁铮:机应川能力学恢办公审编.办公一动化.L海z复jt大学出版社.1995年
-
F~J列PI~P5依次填入所连接各层钢板厚度,其中Pl离螺母最近,见图l; K列Grip握厚:Grip=SUM(P1:P5); L列Lboh螺栓长度:如果简单按照ASIC规范,只需Lboh=CEILING(Grip+Increment,0.25),其 中Increment等于VI。OOKUP(Dia,tablel,5,FAI。SE),为相应螺栓直径的建议增量值.但从表l来看,其 F列Delta=Icremen!一‘Fnut—Twasher,对各直径螺栓计算得值0.05~0.25,显然由此经过向上圆整得 到的螺栓长度不能满足要求:o≤伸出长度≤o.25;因此采用由伸出长度来直接控制螺栓长度.取Lboh=
Hwasher
Lboh
96 0 96 44 70 24 24 0 0 4.50 2.75 4.50 2.50 4.50 5.00 5.50 2.25 4.25
StickOut
0.20 O.23 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.23 0.23
52 54 56 57 58 59 60 61 6Z
116 116 11 7 117 11 7 117 11 7 119 120
8 lO 7 8 9 10 11 4 6
1 1 1
1.00 0.63 1.00 0.50 1.00 0.50 0.50 0.63 1.13
I.00
1.00
3.00 1.25
3/4 A325S( l 1 1 A325X A325X A325X
H l
J
P5
K
I。
M
Stick
N
(1 Order
T’ Cbeck
Q
Shcar Abore 0.50 O.25 0.50 0.13 0.50 0.00 0.00 0.38 0.88
1
Sheel
N0
Dia
Spec A325)( A325X A325)(
Num 96 48 96 44 70 24 24 14 18
Hwasher/Num;
Q列ShearAbove剪切面校核(见图1):ShearAbove=OrderLbolt—Lthread—SUM(P2:P5),如Shear— Above<0,则表示发生剪切面通过螺纹的情况,对于A325X型连接必须采取措施加以避免,如加厚垫圈
等.
如果设计中考虑钢板选用可能产生误差,为进一步减少螺栓损失的可能性,把允许伸出长度最大值 增加l/16英寸即有:O≤伸出长度≤5/16英寸,则町修改表格如下:
2电子表格
本文使用电子表格软件来进行计算机辅助确定螺栓长度,设计表格如表2所示,表中数据按列排列 (为了阅读方便,计算公式中使用列标题作为单元名,使用时可换入具体单元标号.长度单位英寸.):
表2螺栓计算表
Tab.2
A B C D E F G
Spreadsheet for screw calculation
1.boh=CEII.ING(Grip十Twasher+Tnul+1/16,0.25); Hwab]ltdr=II"‘((StickOut一1/716)<Twasher,Ntim,0);
其余不变,此时最小可能伸出长度为1/16+Twasher=0.21875英寸,最大可能伸出长度为1/16+ 1/4—0.3125英寸. 由此,只要根据各种设计要求,输人数据立刻可以得到正确的螺栓长度规格及各种螺栓、螺母、垫圈 的统计汇总值,大大减少了库存数量,同ft,-lD【i快了工作进程.