高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数试验
陈新华
0引言
连接摩擦面的抗滑移系数是钢结构高强度螺栓连接设计的重要技术参数,施工组装完成后,连接摩擦面的实际抗滑移系数是否满足设计要求是保证钢结构使用安全的关键。因此加强对高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数的检验,是非常必要的。
抗滑移系数试验用的试件制作质量和贮存、运输过程中试件的状态对试验结果影响非常显著。然而,在检测实践中发现,有部分委托方送检的试件不符合规范要求,严重影响了检测结果的有效性和真实性。查其原因,部分钢结构生产、施工和监理人员对高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验的基本原理与方法不甚了解,本文在这方面结合实际检测工作和有关规范进行了探讨,希望能够为工程质量控制、检测提供一定的参考。
1原理
高强度螺栓连接是依靠螺栓杆内的预拉力使连接钢板紧密贴在一起产生强大的摩擦力来传递荷载。摩擦力的大小与钢板所受的正压力(高强度螺栓预拉力)大小成正比,与板材间的摩擦系数成正比。可用下式
来表示:
由以上分析可以看出:
2试件制作及要求
抗滑移系数试验要求试件能真实反映所代表构
件的实际情况。因此《规范》对试件的形式、规格尺寸、所用材料、制作加工等都做了严格规定。
2.1抽样数量和代表批量
钢结构制造厂和安装单位应以钢结构制造批为
单位分别进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验和复验,现场处理的构件摩擦面应单独进行摩擦面抗滑移系数试验,其结果应符合设计要求。
抗滑移试验由设计提要求,制造厂制作试件,分别在制造厂与工程现场进行试验和复验。也就是说,制造单位必须试验一次,以保证所制作的钢结构件磨擦面的抗滑移系数符合设计规定,同时安装单位在安装前也应进行一次试验,以检验运输到安装现场的钢结构磨擦面的抗滑移系数是否满足设计要求。
2.2基本要求
抗滑移系数试验用的试件应由制造厂加工,试件
与所代表的钢结构构件应为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态,并应用同批同一性能等级的高强度螺栓连接副,在同一环境条件下存放。
抗滑移系数试验应采用双摩擦面的二栓拼接的
d0
b
t1t2
2d0
3d0
5
2
t
L1L1
图1抗滑移系数拼接试件的形式和尺寸
如果经过计算,在保证钢板强度的条件下取最小厚度后螺栓长度仍然不够,可以提前订制适当加长的
常见的摩擦面处理方法如下:
摩擦面的抗滑移系数μ
在连接处构件接触面的
构件的钢号
处理方法
喷砂(丸)
喷砂(丸)后涂无机富锌漆
喷砂(丸)后生赤锈
钢丝刷清除浮锈或未经处理的
干净轧制表面
制作完成后试件板面应平整,无油污、无飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等,除设计要求外摩擦面不应涂漆。其表面处理方法应与设计图中所要求的一致。在贮存和运输过程中,应采取保护措施,保持干燥、整洁,防止沾染脏物和油污。否则试件在试验时的状态将不能代表构件在工作时的状态,检测出的抗滑移系数也没有实际意义。
3.1仪器设备
试验所用的主要仪器设备是拉力试验机与高强度
3.2试件组装
若采用高强度螺栓上粘贴电阻应变片检测螺栓预
拉力,可将试件进行适当改造,保护电阻应变片在试验时不被损坏,方便引出电阻应变片导线。
电阻应变片引出线
A
电阻应变片
AA-A
将试件的板料拼装后,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,或换成同批经预拉力复验的扭剪型高强度螺栓、或换成同批经扭矩系数复验的大六角头高强度螺栓。保证螺栓安装在孔的中部。
螺栓性
能等级
将组装好的试件置于拉力试验机上,试件的轴线应与试验机夹具中心严格对中。
一批三组试件中,抗滑移系数检验的最小值必须等于或大于设计规定值。若试验结果不能满足设计要求,应分析原因,确认试件钢板与高强度螺栓没有问题后,按照设计要求对构件摩擦面重新处理,处理后的构件摩擦面应按《规范》规定重新进行抗滑移系数检验。