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深度解析高强螺栓抗滑移摩擦系数检测

深度解析高强螺栓抗滑移摩擦系数检测
时间:2022.09.14
作者:中钢国检
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摘要: 近年来,随着钢结构在建设工程中日益发展,钢结构制作和安装中紧固件连接工程用高强度螺栓连接越来越多。   高强螺栓是一种连接紧固件,通过高强螺栓能够将接头位置的板材夹紧,并将紧固轴力向螺栓施加,使被连接的板材能够被夹紧,从而使得摩擦效益产生,当外力作用対之产生一定的影响时,外力传递通常是通过连接板之间所形成的接触面所形成摩擦来实现的,当接触面处于活动状态下,应力便会出现平滑式传递。因此可以得出,抗滑移系数大小能够对连接件之间形成的承载力起到决定作用,从而使构件使用的安全性和功能性受到极大的影响,所以对抗滑移摩擦系数进行检测是非常重要的。   在标准GB 50205-2020《钢结构工程施工质量验收标准》中6.3.1条规定:应分别对工厂和安装单位进行高强螺栓连接摩擦面(含涂层摩擦面)的抗滑移系数试验和复验,构件摩擦面在现场处理的应单独进行试验,检验结果应合格。该条为强制性条文,必须严格执行。具体的检查数量和试验方法应按GB 50205-2020 《钢结构工程施工质量验收规范》中附录B的要求进行。   一、试件的具体要求 在抗滑移摩擦系数的检测过...
深度解析高强螺栓抗滑移摩擦系数检测

(图:深度解析高强螺栓抗滑移摩擦系数检测)

近年来,随着钢结构在建设工程中日益发展,钢结构制作和安装中紧固件连接工程用高强度螺栓连接越来越多。

 

高强螺栓是一种连接紧固件,通过高强螺栓能够将接头位置的板材夹紧,并将紧固轴力向螺栓施加,使被连接的板材能够被夹紧,从而使得摩擦效益产生,当外力作用対之产生一定的影响时,外力传递通常是通过连接板之间所形成的接触面所形成摩擦来实现的,当接触面处于活动状态下,应力便会出现平滑式传递。因此可以得出,抗滑移系数大小能够对连接件之间形成的承载力起到决定作用,从而使构件使用的安全性和功能性受到极大的影响,所以对抗滑移摩擦系数进行检测是非常重要的。

 

在标准GB 50205-2020《钢结构工程施工质量验收标准》中6.3.1条规定:应分别对工厂和安装单位进行高强螺栓连接摩擦面(含涂层摩擦面)的抗滑移系数试验和复验,构件摩擦面在现场处理的应单独进行试验,检验结果应合格。该条为强制性条文,必须严格执行。具体的检查数量和试验方法应按GB 50205-2020 《钢结构工程施工质量验收规范》中附录B的要求进行。

 

一、试件的具体要求

在抗滑移摩擦系数的检测过程中,试件加工制作、取样以及送样是其首要的一步,其真实性、规范性以及代表性能够对检测数据的准确度造成直接影响。所以需要对试件的材质、尺寸、规格、孔径、表面处理、抽样以及组批等方面进行严格的控制。

 

01.材质与尺寸

根据摩擦力的原理分析,当两个粗糙面相互接触的情况下,摩擦力实际上便是接触面之间所形成的一种切向的综合阻力,所以母材钢制的硬度和强度如果越高,则对粗糙面进行克服所需要的抗滑力便会越大,从而抗滑移摩擦系数也便越大。

 

高强螺栓2

 

由于抗滑移系数检验是通过试件模拟测定,为使试件能真实反映构件实际情况,标准规定试件与构件相同条件,即与所代表的构件同一材质、同一摩擦面处理工艺、同批制作,使用同一性能等级的高强度螺栓连接副,在同一环境下存放。

 

所以试件应该同钢结构代表构件必须是相同的材质,应该严格禁止混用其他型号的钢材,更不可以使用其他型号钢材来进行代替。

在进行摩擦面滑移前,试件钢板所形成的净界面一般为弹性状态,即在对连接件进行拉伸的过程中,测出的位移荷载值为未拉伸变形前所得出的力值,这样才能得出有效的抗滑移摩擦系数。

 

此外,试件应选用未被拉伸使用过的板材,若板材一旦被拉伸,其内部结构便会出现质变,导致屈服提升,摩擦面也会出现变化,甚至是发生变形,这必然会造成抗滑移摩擦系数受到影响。

 

而且每组试件仅可试验一次,不可以进行重复使用。在进行抗滑移摩擦系数实验过程中,应通过采用双摩擦面所形成的标准试件(二栓拼接),其芯板以及侧板的厚度还需要依据钢结构工程之中具有代表性的一类板材厚度来确定,并且2边的侧板厚度应该高于芯板厚度,通常可以将侧板厚度确定为芯板厚度的一半。需要注意的是,试件的侧板和芯板厚度在试验过程中不可以随意进行增减,以免对试样的准确度造成较大的影响。

 

02.制作试件和钻孔

制作试件应该从构建连接所用板材之中选出厚度具有代表性的钢板,并分别作为侧板和芯板,同时通过氧气切割的方法完成切割之后方能进行机加工,从而使板边出现的焊疤、毛刺、氧化物和飞边等得以消除,板面应该保持平整,不会出现焊接飞溅物,并且不要出现变形和翘曲,保证摩擦面在紧贴过程中能够达到无缝状态。

 

03.摩擦面的处理

在实施摩擦连接时,连接面所表现的状态可能会使接头抗滑移所对应的承载力形成一定程度的影响,并且摩擦面的粗糙程度、处理形式、平整度以及土层、油污、焊接飞溅等众多因素均会造成摩擦力变化,所以应该对接触面采取特殊的方式进行处理,从而使表面形成相应的粗糙度,进而使抗滑移摩擦系数能够提升。

 

二、试验检测

01.试验设备及试验方法

检测试验主要用到的设备是拉力试验机,要求试验机的误差需要控制在1%之内,试验用的贴有电阻片的高强度螺栓、压力传感器和电阻应变器应在试验前用试验机进行标定。其误差应在2%以内。

 

高强螺栓抗滑移

 

试件组装必须按照一定的顺序来完成,其顺序通常为:首先应将冲钉向试件孔之中打入,并对其进行定位,然后将其全部换成高强度螺栓,并且保证螺栓上还会附贴电阻片,也可以将压力传感器附带其上。然后紧固螺栓,紧固的方法应该分为初拧以及终拧两种。在初拧时,需要使高强度螺栓所形成的预拉力能够达到其标准值的50%,紧固的顺序应该从试件板中心部位向两边紧固。在完成终拧之后,应该使高强度螺栓拉力值达到预定值,还应该对各套高强度螺栓进行编号,同时对其预拉力值进行记录。

 

02.检测试验过程

在拉力试验机夹具上安装试件,应确保试件的轴线能够同夹具的正中心之间对中,避免斜拉情况出现,从而影响到最终试验结果。在进行加荷时,应该先将10%的设计荷载值向其加入,停1min之后在以平稳的方式进行加荷,加荷速度为3kN/s~5kN/s,一直到滑动破坏为止。

 

在这一过程中主要分为两阶段:其一是静摩擦抗滑移阶段,外部荷载均依赖于侧板和芯板之间的接触摩擦力来进行传递,荷载与变形之间为直线关系。

 

其二是滑移阶段,外荷载能够对摩擦阻力进行克服,连接面突显滑移,摩擦型连接受到破坏,荷载与变形曲线急剧下降,这种情况下的荷载便是摩擦型连接最大的承载力,即滑移荷载。

 

高强螺栓抗滑移2

 

03.结果分析

各批三组试件,通过对抗滑移摩擦系数最小值进行检验,其值应该等于或者是大于设计值,若小于设计值则说明构件不合格。如果试件不合格,应该确认试件表面处理、制作等方面是否与相关要求相符。安装试件的抗滑移摩擦系数达不到要求时,应该对试件自身、表面处理、材质等方面进行一致性检测,同时还需要考虑对螺栓是否存在混批以及存放运输是否符合规范要求。

 

三、结语

综上所述,在对高强度螺栓的抗滑移摩擦系数进行检测的过程中,应该从试件组批、样本抽取至选材,从钻孔制作、组装、表面处理、测定预拉力到整体试验控制,均应该遵照相应的规范和要求进行,从而保证检测数据的准确性和真实性,方能够为钢结构工程的质量安全提供保证。

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