【新钢规十五年】陈瑞金：销轴连接的设计

11.6节 销轴连接是本次修订新增内容，本节规定了销轴连接的适用范围、销轴和耳板的材料选用、加工质量要求、构造要求和承载力计算等。耳板考虑四种承载力极限状态，分别为耳板净截面受拉、耳板端部劈开、耳板端部受剪和 耳板面外失稳。编写耳板计算公式时借鉴了欧美钢结构设计标准和我国行标JTJ025-86《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》的经验。 

销轴连接中耳板可能进入四种承载力极限状态（图1）。

▲  图 1 销轴连接中耳板四种承载力极限状态

1 耳板净截面受拉。

美国标准ANSI/AISC 360-05Specification for Structural Steel Building 、欧洲标准EN 1993-1-8：2005和我国行业标准JTJ 025-86计算耳板净截面的受拉承载力可分别表达如下：

1) ANSI/AISC 360-05：

(1)

2) EN 1993-1-8：2005：

（2)

3) 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 JTJ 025-86  ：

（3）

若用美国标准构造要求假定销轴连接的几何尺寸然后分别按美国标准和欧洲标准计算耳板净截面的受拉承载力，发现两者相差很大，前者约为后者的1.2倍~4倍。根据我国钢结构构件弹性设计极限状态的含义（起草时， “钢标”受拉构件净截面断裂验算尚未按“17钢标”（7.1.1-2）式计算，而是用“03钢标”（5.1.1-1）式计算）并考虑耳板净截面处应力分布不均匀性，我们参考欧洲标准并同时参考美国标准最大有效计算宽度提出“17钢标”的计算公式。与我国行业标准《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86比较，“17钢标”计算公式对应于

。

2 耳板端部劈开强度计算。

美国标准ANSI/AISC 360-05没有耳板端部劈开强度计算公式。但通过构造要求可有：

（4）

1) 参考ASME 2006 定义的公式可表达成：

（5）

2) 参考欧洲标准EN 1993-1-8：2005计算耳板端部尺寸a的公式，可表达成：

（6）

3) 参考《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 JTJ 025-86可表达成：

（7）

我们用式(5)、式(6)试算，结果若满足式(6)则一般均能满足式(5)。 “17钢标”采纳式(6),与我国行业标准JTJ025-86比较，对应于

。

3 耳板端部受剪承载力计算。

美国标准ANSI/AISC 360-05：

（8）

“17钢标”根据两个受剪面实际尺寸，则：

  

（9）             

             

（10）

4 耳板面外失稳。

在净截面抗拉强度计算中规定了有效宽度

，一般能满足

，ASME有关文献表明，当

时不会发生耳板面外失稳。“17钢标”11.6.2条第2款相应地做出规定。

销轴是按图2荷载模型计算剪力和弯矩。销轴承压、受剪和受弯承载力验算公式同螺栓。详见“17钢标”公式（11.6.4-1~5）

▲  图 2 销轴受弯、受剪计算简图

[1] ANSI/AISC 360-05，specification for structural steel buildings, March 9 ,2005

[2]David Duerr, Pinned Connection Strength and Behavior,J.Struct.Eng.,132(2) , 182~194.

[3] David Duerr, ASME BTH-1 Pinned Connection Design Provisions，practice periodical on structural design and construction  ASCE/MAY 2008. 53

[4]K.Iyer, Solutions for Contact in Pinned Connections, international journal of solids and structures 38(2001)9133~9148.

[5] 颜东煌等，销轴连接结构的接触应力分析，工程力学，Vol25 No.1,2008 229~240.

[6]陈伟庆，斜拉索耳板锚固结构接触应力分析，铁道建筑技术，2003（6），5~7.

[7]卫星，强士中，斜拉桥耳板式索梁锚固结构的空间分析，中国铁道科学，Vol25，No.5, 67~71.

[8] 李春生，销轴接头强度有限元分析方法研究，一重技术，2007年第6期，

[9]中华人民共和国标准化管理委员会．销轴：GB/T882-2008［S］． 北京：中国标准出版社，2008．

下一期将为您带来童根树老师对新钢规的解读：

《在轮压作用下的局部应力计算》，

敬请期待！