Соединение высокопрочных болтов.

Для соединения основных элементов мостовых конструкций в настоящее время широко используют высокопрочные болты, выполненные из термически упрочнённой стали (Рис. 6.23). Болты затягивают до такого значения усилия, при котором возникающие силы фрикционного сцепления между соприкасающимися поверхностями делают соединение практически жёстким, т. е. исключающим сдвиг между соединяемыми элементами. Поскольку несущая способность в соединении на высокопрочных болтах обеспечивается за счёт сил фрикционного сцепления, такое соединение часто называют фрикционным.

Соединения на высокопрочных болтах по простоте их исполнения ненамного уступают соединениям на обычных болтах. Фрикционные соединения в мостостроении применяют с 1948 г. Поскольку во фрикционном соединении болт непосредственно никаких сдвигающих усилий не воспринимает, диаметр отверстия делают несколько большим, чем диаметр болта (до 3 мм). Это значительно упрощает постановку болтов при монтаже.

В практике мостостроения широко используют высокопрочные болты типов 110, 110С и 135. Цифровое обозначение типа болта соответствует минимальному значению временного сопротивления материала болта в кгс/мм². Болты, предназначенные для конструкций северного исполнения (для районов с расчётной минимальной температурой воздуха ниже минус 40 °С), дополнительно обозначаются индексом С. Болты типов 110 и 110С изготавливают из хромистой стали марки 40Х, а болты типа 135 из сталей марок 38ХС и 40ХФА «селект». В настоящее время в отечественном мостостроении стали применяться высокопрочные болты с цинковым напылением.

Натяжение болта осуществляют завинчиванием гайки специальным динамометрическим ключом. Использование динамометрических ключей позволяет получить строго контролируемыйкрутящий момент М_кробеспечивающий требуемое натяжение болтаP:

где – коэффициент закручивания болта, зависящий от вида смазки резьбы, определяется опытным путём (в большинстве случаев значение лежит в пределах 0, 17…0,19).

Для стабилизации значения коэффициента закручивания, соответствующие технологические регламенты, предусматривают процедуру расконсервации, чистки резьбы и смазки болта специальным маслом.

Во фрикционных соединениях сдвигающие усилия между соединяемыми элементами передаются более равномерно, чем в заклёпочных (Рис. 6.25), что делает фрикционное соединение более надёжным.

Сдвиг по плоскости контакта соединяемых элементов практически не происходит, поэтому фрикционные соединения относят к категории жёстких.

Наличие зон передачи сдвигающего усилия приводит к тому, что в первом ослабленном сечении элемента усилие, на которое рассчитывается это сечение, уменьшается на 40% от усилия, передаваемого через первый ряд болтов (для рассматриваемого примера ).

Несмотря на то, что фрикционное соединение обладает рядом преимуществ по сравнению с заклёпочным, оба эти соединения являются нахлёсточными, что требует дополнительных затрат металла.

Усилие натяжения высокопрочного болта определяется по формуле:

где – расчётное сопротивление высокопрочного болта; – наименьшее временное сопротивление высокопрочных болтов разрыву; = 0,95 коэффициент условий работы высокопрочных болтов при натяжении их крутящим моментом ; – площадь ослабленного сечения болта.

Расчётное усилие, которое может передать высокопрочный болт по одной поверхности трения (возможной поверхностью скольжения), определяется по формуле:

где – коэффициент трения между соприкасающимися поверхностями; – коэффициент надёжности.

При передаче через фрикционное соединение продольной силы N число высокопрочных болтов определяют по формуле:

где – коэффициент условия работы; – число болтоконтактов.

Для фрикционных соединений важно, чтобы принятые в проекте значения коэффициента трения в соответствии с назначенным способом обработки контактных поверхностей сохраняли своё значение в период эксплуатации моста. Поэтому все щели во фрикционном соединении тщательно герметизируют специальными мастиками.