钢结构高强度螺栓连接面抗滑移系数试验

钢结构高强度螺栓连接面抗滑移系数试验 江文琳 梅 燕 (水利部水工金属结构质量检验测试中心 郑州 450006) 摘 要:探讨了钢结构高强度螺栓连接面抗滑移系数试验的过程质量控制,并解决了试验中的一些实际 问题。 关键词:钢结构 高强螺栓 摩擦面 抗滑移系数 TEST OF ANTISLIDE COEFFICIENT OF HIGH- STRENGTH BOLT FAYINGSURFACE OF STEEL STRUCTURE Jiang Wenlin Mei Yan (Quality Examination 喷 砂后热喷铝(或锌 ) , 保证0140的摩擦系数;喷砂后 喷涂富锌漆,保证0135的摩擦系数。 2 高强度螺栓连接面抗滑移系数试验 211 试验要求 1) 每种表面处理工艺需作3组试件; 2) 抗滑移系数试验应采用双摩擦面的两栓或三 栓拼接的拉力试件,试件根据设计图纸制作; 3) 抗滑移系数试验采用的试件与所代表的构件 应为同一材质、 使用同一性能等级、 同一直径的高强 度螺栓连接副; 4) 试验采用的试验机误差应在1 %以内; 5) 试验采用的贴有电阻片的高强度螺栓、 压力 传感器和电阻应变仪应在试验前用试验机进行标 定,其误差应在2 %以内。 212 试验步骤 21211 试件的制备 试件表面应平整、 干燥、 无油污、 孔和板的边级 无飞边、 无毛刺。 试件厚度差应小于1mm;接触面间隙应小于 1mm。 21212 试件摩擦面的表面预处理 按照设计要求控制试件摩擦面的预处理施工质 量,预处理完毕后,试件应进行表面清洁度、 粗糙度 评定。 21213 试件摩擦面的涂层施工 涂层施工完毕后,应进行涂层外观、 厚度、 粗糙 度等项目的检测。 21214 高强度螺栓初拧、 终拧 先将冲钉打入试件孔定位,然后逐个换成装有 压力传感器或贴有电阻片的高强度螺栓。高强度螺 栓的初拧扭矩为终拧扭矩的50 %左右。高强度螺 栓连接副的初拧、 终拧应在同一工作日内完成。 高强螺栓的拧紧顺序,应从试件中间到两边依 次进行。 终拧时,施工扭矩应连续、 平稳、 螺栓、 垫圈不得 与螺母一起转动,如有转动应更换高强度螺栓。 对装有压力传感器或贴有电阻片的高强度螺 栓,采用电阻应变仪实测控制试件每个螺栓的预拉 力值应在0195P1105P( P为高强度螺栓设计预 拉力值)之间。 当高强度螺栓终拧后,用013mm厚的塞尺插入 板缝深度不超过20mm。 21215 试件的拉力试验 试验时,要求试件的轴线与试验机夹具中心严 格对中。 在试件侧向画上刻度,以测量试件的滑移和变 形情况。在试验机的上下夹具上安装位移计,以测 量试件的整体变形情况。 加载时,应先加10 %的抗滑移设计荷载值,停 1min后,再平稳加载,加载速度为35kN/ s。拉伸 至滑动破坏,测得滑移荷载NV。 试验过程中,当发生下述情况之一,其对应的荷 载可定为试件的滑移荷载: 1) 试验机发生回针现象; 2) 试件侧面画线发生错动; 3) X2Y记录仪上变形曲线发生突变; 4) 试件突然发生 “嘣” 的响声。 抗滑移系数,可根据滑移荷载NV和螺栓预拉 力P的实测值,按下式计算(取两位有效数字 ) : = Nv/ ( nf m i =1 Pi) 式中 Nv 由试验测得的滑移荷载,kN; nf 摩擦面面数,双摩擦面取nf=2; m i =1 Pi 试件滑移一侧高强度螺栓预拉 力实测值之和(或同批螺栓连接 副的预拉力平均值) (取3位有 效数字 ) , kN; m 试件一侧螺栓数量,双栓时m =2, 三栓时m =3。 试验过程中,若一侧摩擦面发生滑移(滑动失 效 ) , 拉力机出现回针,应继续加载,待到另一侧摩擦 面也发生滑移时(此过程滑动失效侧的螺栓承受剪 力 ) , 试验结束。应分别按上式计算出摩擦面的抗滑 移系数值。 21216 摩擦面抗滑移系数试验的试验报告内容 试件的制作质量、 试件摩擦面的表面预处理施 工质量、 试件摩擦面的涂层施工质量、 高强螺栓初 拧、 终拧施工质量和试件的拉力试验。 3 高强度螺栓连接面抗滑移系数试验时应注意的 问题 311 试件摩擦极限拉力值F的选取 试件的摩擦极限拉力值F为: F =nfPm 式中 为摩擦面设计抗滑移系数; nf 摩擦面面数,双摩擦面取nf=2; P 螺栓设计预紧力,kN; 514钢结构高强度螺栓连接面抗滑移系数试验 江文琳,等 m 试件一侧螺栓数量,双栓时m =2; 三栓时m =3。 其中应选取略大的摩擦面设计抗滑移系数 值。 例如,生赤锈摩擦面选为0150;热喷铝(或锌) 摩擦面 选为0145;喷涂富锌漆摩擦面 选为 0150。 国内省级试验单位的拉力机多为100t级,因此 一般情况设计拉力值F应低于800kN(100t拉力机 极限荷载的80 %) ,否则会增加试验费用和时间。 100t级拉力机钳口极限距离为900mm ,故试件 的总长应低于850mm;且试件两端夹持长度应不小 于150mm;夹具夹持长度100mm ,过渡区50mm。 312 试件有效截面积的选取 试件的设计有效截面积应保证在达到设计抗滑 移系数前试件不发生塑性变形,即T F。 其中F 为试件的摩擦极限拉力值, T为试件的抗拉极限拉 力值。 试件的抗拉极限拉力值T =sA ,其中, A为 试件有效截面积。 实例:三栓试件(见图1) ,采用 30mm螺栓,螺 栓预紧力355kN ,孔径 33mm ,试件抗拉极限s为 345MPa ,设计值为0145。 图1 三栓摩擦面抗滑移试件 试件的抗拉极限拉力值T为: T =sA = 900145kN 试件的摩擦极限拉力值F为: F =nfPm = 958150kN T F,即设计有效截面积未达到设计抗滑移 系数前试件已发生塑性变形,故该试件设计不合理 (有效截面积偏低 ) , 得不到实际的抗滑移系数 值。 (上接第396页) 列,国外软件中比较好的是SAP2000、STAAD/ CHI2 NA。 7 结 语 多层钢框架设计主要包括以上几个部分。从结 构设计本身来说多层钢框架设计和混凝土设计方法 基本一致,从结构整体到局部,从具体构件到节点设 计,但钢结构也有其特殊的地方,如构件的稳定验算 等。总之,在多层钢框架结构整体性有保证的前提 下,应该做到以下4点 :1) 强柱弱梁 ;2) 强剪弱弯 ;3) 强压弱拉 ;4) 强节点弱构件。 参考文献 1 GB 4