高強螺栓與普通螺栓區(qū)別 從原材料看,高強度螺栓采用高強度材料制造。高強螺栓的螺桿、螺帽和墊圈都由高強鋼材制作,常用 45號鋼、40硼鋼、20錳鈦硼鋼。普通螺栓常用Q235鋼制造。
從強度等級上看: 高強螺栓,使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級,其中10.9級居多。普通螺栓強度等級要低,一般為4.4級、4.8級、5.6級和8.8級。
從受力特點來看: 高強度螺栓施加預(yù)拉力和靠摩擦力傳遞外力。普通螺栓連接靠栓桿抗剪和孔壁承壓來傳遞剪力,擰緊螺帽時產(chǎn)生預(yù)拉力很小,其影響可以忽略不計,而高強螺栓除了其材料強度很高之外,還給螺栓施加很大預(yù)拉力,使連接構(gòu)件間產(chǎn)生擠壓力,從而使垂直于螺桿方向有很大摩擦力,而且預(yù)拉力、抗滑移系數(shù)和鋼材種類都直接影響高強螺栓的承載力。
根據(jù)受力特點分承壓型和摩擦型.兩者計算方法不同。高強螺栓最小規(guī)格M12,常用M16~M30,超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,設(shè)計中應(yīng)慎重使用。
栓接面力的傳遞
高強螺栓連接是通過螺栓桿內(nèi)很大的擰緊預(yù)拉力把連接板的板件夾緊,足以產(chǎn)生很大的摩擦力,從而提高連接的整體性和剛度,當(dāng)受剪力時,按照設(shè)計和受力要求的不同,可分為高強螺栓摩擦型連接和高強螺栓承壓型連接兩種,兩者的本質(zhì)區(qū)別是極限狀態(tài)不同,雖然是同一種螺栓,但是在計算方法、要求、適用范圍等方面都有很大的不同。在抗剪設(shè)計時,高強螺栓摩擦型連接是以外剪力達到板件接觸面間由螺栓擰緊力所提供的可能最大摩擦力作為極限狀態(tài),也即是保證連接在整個使用期間內(nèi)外剪力不超過最大摩擦力。板件不會發(fā)生相對滑移變形(螺桿和孔壁之間始終保持原有的空隙量),被連接板件按彈性整體受力。在抗剪設(shè)計時,高強螺栓承壓型連接中允許外剪力超過最大摩擦力,這時被連接 板件之間發(fā)生相對滑移變形,直到螺栓桿與孔壁接觸,此后連接就靠螺栓桿身剪切和孔壁承壓以及板件接觸面間的摩擦力共同傳力,最后以桿身剪切或孔壁承壓破壞作為連接受剪的極限狀態(tài)。總之,摩擦型高強螺栓和承壓型高強螺栓實際上是同一種螺栓,只不過是設(shè)計是否考慮滑移。摩擦型高強螺栓絕對不能滑動,螺栓不承受剪力,一旦滑移,設(shè)計就認(rèn)為達到破壞狀態(tài),在技術(shù)上比較成熟;承壓型高強螺栓可以滑動,螺栓也承受剪力,最終破壞相當(dāng)于普通螺栓破壞(螺栓剪壞或鋼板壓壞)。
從使用上看: 建筑結(jié)構(gòu)的主構(gòu)件的螺栓連接,一般均采用高強螺栓連接。普通螺栓可重復(fù)使用,高強螺栓不可重復(fù)使用。高強螺栓一般用于永久連接。 高強螺栓是預(yù)應(yīng)力螺栓,摩擦型用扭矩扳手施加規(guī)定預(yù)應(yīng)力,承壓型擰掉梅花頭。普通螺栓抗剪性能差,可在次要結(jié)構(gòu)部位使用。普通螺栓只需擰緊即可。
8.8級 與8.8S 是相同等級。
高強度螺栓施擰工藝
黃河大橋上部結(jié)構(gòu)為13孔64米單線鐵路下承簡支栓焊鋼桁梁。主體結(jié)構(gòu)在工地均以M22高強度螺栓連接。高強度螺栓材質(zhì)為40B。螺母、墊圈為45號鋼,由武漢汽車標(biāo)準(zhǔn)件廠制造。螺桿、螺母、墊圈均磷化處理。全橋共用高強度螺栓共約13萬套。螺栓設(shè)計預(yù)拉力為196KN,鈑面之間的摩擦系數(shù)為0.45。摩擦系數(shù)架梁前在工地進行復(fù)驗,符合設(shè)計要求后方可架梁。工地鋼桁梁接頭的栓接面噴涂鋁合金。 一、 高強度螺栓的抽查與管理 高強度螺栓,螺母及墊圈所用材質(zhì)、規(guī)格尺寸、技術(shù)條件必須符合GB1228~1231~84中的有關(guān)規(guī)定,工廠應(yīng)附有螺栓出廠合格證。螺栓進場后應(yīng)進行質(zhì)量抽查,無出廠合格證和抽查不合格者不得使用。 螺栓入庫時,應(yīng)清點檢查,分規(guī)格存放,建立庫存明細(xì)表及發(fā)放數(shù)量表,加強螺栓管理。每個螺栓、螺母、墊圈均需進行外觀檢查,有弊病及銹蝕嚴(yán)重者不得使用;有輕微銹蝕者,要用鋼絲刷除銹,有污垢者可用干凈棉紗擦凈,但不得用汽油、柴油等有機溶劑擦洗。 螺栓清理后應(yīng)配套,每套為一個螺桿、一個螺母、兩個墊圈。墊圈安放時應(yīng)注意其方向,帶45度斜坡的一面應(yīng)貼螺栓頭或螺母支承面。領(lǐng)取螺栓必須嚴(yán)格按設(shè)計圖實際需要的規(guī)格,數(shù)量領(lǐng)取,安裝時不得以長代短。 二、 施擰前的一般要求 噴鋁鈑面有脫殼現(xiàn)象或在運輸過程中被擦傷的,均應(yīng)在組拼前進行噴鋁處理。組拼時先用濕棉紗將表面抹凈在鈑面潔凈及鈑邊、孔眼的飛剌處理好后方準(zhǔn)拼裝。初擰鈑層間縫隙,0.3mm插片插入鈑層間深度不得大于20mm。 使用螺栓應(yīng)當(dāng)天開箱當(dāng)天使用,不得使用銹蝕,絲扣損傷或粘有灰砂的螺栓。施工時,如遇風(fēng)砂飛揚,應(yīng)采取必要措施,保護螺栓,以免螺栓帶上砂粒,影響螺栓施擰質(zhì)量。穿放螺桿前應(yīng)將釘孔內(nèi)污銹清除。 在預(yù)拼場拼裝時,沖釘為25%,臨時夾緊螺栓為75%,當(dāng)節(jié)點鈑定位后(即75%螺栓擰緊后)應(yīng)將25%沖釘更換為螺栓。靠中心線四排留空孔,并在第一排上兩個臨時夾緊螺栓,拼裝前拆除,四排空孔待拼裝后再上螺栓。 懸臂拼裝部分沖釘及螺栓各50%。 螺栓方向的規(guī)定,全橋所有立面的高強度螺栓,螺母一律安裝在節(jié)點鈑外側(cè)。 三、 施擰工藝 本橋高強度螺栓采用扭矩一一軸力法施工。分初擰、終擰兩個階段。 初擰用帶響定扭扳手施擰。經(jīng)試驗,初擰扭矩系數(shù)K=0.113,初擰扭矩M初=294NM。 終擰用經(jīng)過標(biāo)定的電動扳手施擰,軸力法是以螺栓終擰軸力達到標(biāo)準(zhǔn)軸力N0(施工軸力)為目標(biāo)的。其原理是運用數(shù)理統(tǒng)計中的t檢驗。具體做法是:從當(dāng)天要使用的螺栓中隨機抽取5套螺栓,套在軸力計或壓力環(huán)上,用電扳終擰,測得5套螺栓的軸力N1、N2,計算5套螺栓的平均軸力N、標(biāo)準(zhǔn)差σN用統(tǒng)計量t=(N-N0)/σN( =5)來作檢驗。取顯著水平a=5%×t0.05可從數(shù)理統(tǒng)計表查得。當(dāng) t <t0.05,則認(rèn)為該電扳所施擰的螺栓軸力平均值N在顯著水平為5%時,等于標(biāo)準(zhǔn)軸力N。
扭矩系數(shù)K宏觀上直接反映螺栓擰緊過程中的扭矩與軸力之間的系數(shù),它不僅取決于摩擦面的摩擦系數(shù),還取決于螺紋連接副的幾何狀況。對特定的理想的螺紋連接副而言,當(dāng)摩擦系數(shù)確定后,扭矩系數(shù)也就確定了,但實際的螺紋連接不可避免地存在制造誤差,有時甚至存在螺紋有碰傷、銹蝕等缺陷,此時,即使一批螺栓連接副的摩天樓擦系數(shù)保持恒定,其扭矩系數(shù)也將不可避免地存在一定的散差。而并非與摩擦相對應(yīng)的某一常數(shù)。在極端情況下,當(dāng)發(fā)生干涉時,盡管擰緊扭矩足夠大,螺栓軸力可能很小。通常情況下,根據(jù)螺紋連接方式、表面摩擦條件以及螺紋制造質(zhì)量的不同,K值在0.100----0.450范圍內(nèi)變化
終擰扭矩計算
用扭矩法擰緊高強度螺栓連接副時,初擰、復(fù)擰和終擰應(yīng)在同一工作日內(nèi)完成。初擰扭矩應(yīng)由試驗確定,一般為終擰扭矩的50%。終擰扭矩應(yīng)按下式計算: TC=K·PC·D
式中:TC——終擰扭矩(N·M); K——高強度螺栓連接副的扭矩系數(shù)平均值.;(0.1----0.45范圍內(nèi)) PC——高強度螺栓的施工預(yù)拉力、KN.(M22螺栓一般設(shè)計軸力196KN) D一一高強度螺栓公稱直徑(一)。(M22螺栓公稱直徑0.02m)
1995年耒河大橋施工時,終擰計算式:
M=1.1×K×d×p 其中1.1是綜合系數(shù)。K是扭矩系數(shù)。d是螺栓計算直徑。P設(shè)計預(yù)拉力。
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