高强度螺栓介绍

2024-05-16

高强度螺栓介绍(精选9篇)

高强度螺栓介绍 第1篇

高强度螺栓

本公司的紧固件有符合ROHS标准的,材料及电镀均可提供环保部门认证(SGS)。大量/现货供应各种:压铆螺母柱(SO、SOA、SOS、BSO、BSOA、BSOS、SO4、BSO4、TSO、TSOS、TSOA、DSO、DSOS),埋头压铆螺柱(CSS、CSOS),挤压螺母柱(KFE、KFSE),涨铆挤压螺母柱(KFB3),接地挤压螺母柱(SOAG、SOSG),定位间隔柱(SKC);环保压铆螺钉(FH、FHS、FHA、FH4、TFH、TFHS、HFH、HFHS、HFHB、FHL、FHLS)埋头压铆螺钉(CHA、CHC、CFHA、CFHC),挤压螺钉(KFH);硬度最高可达HRB92,其扭出力和拔出力均可达到美国标准,盐雾试验标准严格按照美标ASTM B633规范,达到国家环保要求.用高强度钢制造的,或者需要施以较大预紧力的螺栓,皆可称为高强度螺栓.高强度螺栓多用于桥梁、钢轨、高压及超高压设备的连接.这种螺栓的断裂多为脆性断裂.应用于超高压设备上的高强度螺栓,为了保证容器的密封,需要施以较大的预应力

关于高强度螺栓的几个概念1.按规定螺栓的性能等级在8.8级以上者,称为高强度螺栓.现国家标准只罗列到M39,对于大尺寸规格,特别是长度大于%10~15倍的高强度螺栓,国内生产尚属短线

高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。

普通螺栓的材料是Q235(即A3)制造的。

高强度螺栓的材料35#钢或其它优质材料,制成后进行热处理,提高了强度。两者的区别是材料强度的不同。

从原材料看:

高强度螺栓采用高强度材料制造。高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作,常用 45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235(相当于过去的A3)钢制造。

从强度等级上看:

高强螺栓,使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级,其中10.9级居多。普通螺栓强度等级要低,一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。

从受力特点来看:

高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力,拧紧螺帽时产生预拉力很小,其影响可以忽略不计,而高强螺栓除了其材料强度很高之外,还给螺栓施加很大预拉力,使连接构件间产生挤压力,从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力,而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。

根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12,常用M16~M30,超大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用。

高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别:

高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧,足以产生很大的摩擦力,从而提高连接的整体性和刚度,当受剪力时,按照设计和受力要求的不同,可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种,两者的本质区别是极限状态不同,虽然是同一种螺栓,但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。在抗剪设计时,高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态,也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。板件不会发生相对滑移变形(螺杆和孔壁之间

始终保持原有的空隙量),被连接板件按弹性整体受力。在抗剪设计时,高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力,这时被连接板件之间发生相对滑移变形,直到螺栓杆与孔壁接触,此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力,最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。总之,摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓,只不过是设计是

否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动,螺栓不承受剪力,一旦滑移,设计就认为达到破坏状态,在技术上比较成熟;承压型高强螺栓可以滑动,螺栓也承受剪力,最终破坏相当于普通螺栓破坏(螺栓剪坏或钢板压坏)。

从使用上看:

建筑结构的主构件的螺栓连接,一般均采用高强螺栓连接。普通螺栓可重复使用,高强螺栓不可重复使用。高强螺栓一般用于永久连接。

高强螺栓是预应力螺栓,摩擦型用扭矩扳手施加规定预应力,承压型拧掉梅花头。普通螺栓抗剪性能差,可在次要结构部位使用。普通螺栓只需拧紧即可。

普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。高强螺栓一般为8.8级和10.9级,其中10.9级居多。

8.8级 与8.8S 是相同等级。普通螺栓与高强螺栓的受力性能与计算方法均有所区别的。高强螺栓的受力首先是通过在其内部施加预拉力P,然后在被连接件之间的接触面上产生摩擦阻力来承受外荷载的,而普通螺栓则是直接承受外荷载的。

更具体的来说:

高强度螺栓连接具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳、以及在动力荷载作用下不致松动等优点,是很有发展前途的连接方法。

高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽,使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力,通过螺帽和垫板,对被连接件也产生了同样大小的预压力。在预压力作用下,沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力,显然,只要轴力小于此摩擦力,构件便不会滑移,连接就不会受到破坏,这就是高强度螺栓连接的原理。

高强度螺栓连接是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的,为使接触面有足够的摩擦力,就必须提高构件的夹紧力和增大构件接触面的摩擦系数。构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的,所以螺栓必须采用高强度钢制造,这也就是称为高强度螺栓连接的原因。

高强度螺栓连接中,摩擦系数的大小对承载力的影响很大。试验表明,摩擦系数主要受接触面的形式和构件的材质影响。为了增大接触面的摩擦系数,施工时常采用应喷砂、用钢丝刷清理等方法对连接范围内构件接触面进行处理。

高强度螺栓实际上有摩擦型和承压型两种。

摩擦型高强度螺栓承受剪力的准则是设计荷载引起的剪力不超过摩擦力。

承压型高强度螺栓则是以杆身不被剪坏或板件不被压坏为设计准则。

高强度螺栓介绍 第2篇

螺纹紧固件的松动不是由于螺栓的疲劳强度:

螺纹紧固件在横向振松实验中只需一百次即可松动,而在疲劳强度实验中需反复振动一百万次。换句话说,螺纹紧固件在使用其疲劳强度的万分之一时即松动了,我们只使用了它大能力的万分之一,所以说螺纹紧固件的松动也不是因为螺栓疲劳强度。

螺纹紧固件损坏的真正原因是松动:

螺纹紧固件松动后,产生巨大的动能mv2,这种巨大的动能直接作用于紧固件及设备,致使紧固件损坏,紧固件损坏后,设备无法在正常的状态下工作,进一步导致设备损坏,

受轴向力作用的紧固件,螺纹被破坏,螺栓被拉断。

受径向力作用的紧固件,螺栓被剪断,螺栓孔被打成E圆。

选用防松效果优异的螺纹防松方式是解决问题的根本所在:

目前,最先进和效果最好的防松方式是唐氏螺纹紧固件防松方式。

唐氏螺纹同时具有左旋和右旋螺纹的特点。它既可以和左旋螺纹配合,又可以和右旋螺纹配合。

联接时使用两种不同旋向的螺母。工作支承面上的螺母称为紧固螺母,非支承面上的螺母称为锁紧螺母。使用时先将紧固螺母预紧,再将锁紧螺母预紧。

松浦大桥高强度螺栓的施工 第3篇

1 高强度螺栓连接扭矩法施工

目前, 我国对高强度螺栓的施工主要存在着两种方法, 一种是扭矩法, 一种是扭角法。下面将就大六角头高强度螺栓用于钢结构摩擦型连接时扭矩法施工工艺作些简单的介绍。

扭矩法, 顾名思义, 就是通过控制施加在每套螺栓连接副上的扭矩来保证每颗螺栓的轴力。拧紧螺栓时加到螺母上的扭矩T和导入螺栓内的轴力 (螺栓预拉力, 在本文中轴力和螺栓预拉力等同) P之间的关系, 可用下式表示:

式中de—螺纹部分的有效直径= (外径+内径) /2

ρ—螺纹面的摩擦角, tanρ=μ1/cosα

μ1—螺纹面的摩擦系数

α—螺纹牙的半径

β—螺纹升角=p/πde

p—螺纹的螺距

rn—螺母和垫圈间接触的平均半径

μ2—螺母和垫圈间的摩擦系数

由上式可知, 当螺栓连接副已经确定后, de、α、β、rn、μ1、μ2均为定数, 即扭矩T和轴力P成正比例关系, 我们记作

式中d—为螺栓的公称直径

k被定义为扭矩系数。通常通过实验方法得到扭矩系数k。

通过公式 (2) 可知, 当知道螺栓连接副的扭矩系数k, 则可通过控制扭矩T就可以使螺栓的轴力达到规定的轴力P。

有了上面的公式, 我们就可以把它们应用到实际工作中。松浦大桥大桥现场有一批大六角头高强度螺栓连接副, 其批号为10-2-2, 规格为M24×85, 用在N1-XH-Z-Q节点上, 该节点高强度螺栓的设计轴力为225kN, 按照GB/T1231-91《钢结构用大六角头高强度螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》的规定对此批号的高强度螺栓进行了复验

式中Tch—为检查扭矩, 有时也称为合格扭矩

计算后有Tch=643Nm, 由于施工工具、施工条件以及螺栓使用部位, 受力情况的不同, 不可能保证每一套连接副的在检查时的扭矩都正好是Tch, 我国在标准中规定, 检查时扭矩在0.9Tch~1.1Tch即可认为时合格, 针对此批螺栓, 检查时扭矩的合格范围就是579Nm~707Nm。通过大量的实验证明, 螺栓拧到规定的扭矩, 即达到规定的轴力后, 在1~2小时 (有些标准规定是1~4小时) 内有一个明显的衰减过程后才逐渐趋于平稳, 这种衰减的强弱和连接杆件的受力情况有很大的关系, 一般认为轴力的衰减ΔP在轴力P的5%~10%, 所以在施工时就必须要充分考虑这个衰减, 对于桥梁等大型杆件连接, 衰减ΔP首先考虑10%, 对于其它小型的建筑钢结构衰减ΔP首先考虑5%。那么在施工时, 为了保证螺栓的轴力在检查时能够达到规定的设计轴力, 施工扭矩就应该按照下面的公式进行计算:

按照上面的公式, 在桥梁施工时的施工扭矩Tc=714Nm。现在的施工工具一般为定扭矩电动扳手和预置式棘轮扳手两种, 由于它们本身的精度, 如果单纯的要求其输出扭矩固定在某一个值, 将会大大增加劳动强度, 所以结合实际施工经验, 我们通常把电动扳手的扭矩标定到0.95Tc~1.05Tc, 这样不仅可以降低劳动强度, 也可根据实际情况来调整施工工具的扭矩来保证检查时的扭矩在规定的合格范围之内。

2 高强度螺栓连接副表面处理

目前高强度螺栓连接副一般是采用磷化皂化表面处理工艺来保证连接副扭矩系数, 但是经过这种处理工艺的高强度螺栓连接副扭矩系数受温度变化影响较大, 且保质期仅为6个月。

为此, 松浦大桥所用高强度螺栓连接副采取新的表面处理工艺—油浸工艺, 使用油浸工艺的高强度螺栓连接副保质期达到12个月, 不易生锈。对同批使用油浸工艺的高强度螺栓连接副做对比试验, 两次试验间隔11个月, 试验结果见表1。结果表明:扭矩系数升高, 但均在0.11~0.15内, 标准偏差均在0.010以下, 符合国家规范。

因此, 北方低温的天气下, 使用的高强度螺栓采用油浸表面处理工艺更加有利于储存及施工质量。

3 抗滑移系数影响因素分析

目前我国对钢桥栓接面的处理时采取喷砂或抛丸后涂装无机硅酸锌防滑涂料, 要求出厂时栓接板面抗滑移系数的最小值不得小于0.55, 架设前复验数值不小于0.45。

栓接板面的接触面积是在局部接触点上由于承受较大的压力而产生塑性变形和塑性流动以支撑荷载的面积, 即粘合部的面积。所以摩擦所消耗的功除克服摩擦面凹凸不平外, 还应包括剪断接触面粘合部所作的功, 另外边界摩擦 (即摩擦面之间的介质影响效果) 对摩擦力有着十分复杂的影响, 在实际应用的桥梁构件中, 除接触面的状态外, 摩擦力还受接头型式、构件应力、螺栓布置、螺栓轴力大小、环境、荷载及类型等诸多因素的影响, 所以要对近期需安装的摩擦面进行抗滑移系数试验。

栓接面抗滑移系数的试验。栓接面抗滑移系数板面采取喷砂或抛丸后涂装无机硅酸锌防滑涂料处理, 共三组, 按照TBJ214-92规定, 用定扭矩扳手拧紧高强度螺栓, 根据《铁路栓接板面抗滑移系数试验方法》 (TB213-90) 在WE-1000万能机上进行拉力试验, 加载速度为3-5N/S, 抗滑移系数按下式计算:

在施工现场安装和杆件拼接过程中, 应注意保护构件摩擦面不磕碰、不污染, 确保高强度螺栓施工承载力不会因此而受到很大影响。

4 高强度螺栓施工注意事项

在施工前高强度螺栓连接副的型式, 规格及技术条件应符合设计要求和国家、行业现行有效的标准、规范的要求, 并且在储运过程中应当防潮、防锈、防粉尘、防止损伤螺纹, 同时要求根据螺栓的规格及批号分类保管。

对于用高强度螺栓连接的杆件的孔径, 孔距应符合设计要求, 摩擦面应平整、干燥、无氧化铁皮、毛刺、焊疤、油漆或油污等, 并且在施工前, 摩擦面必须经过摩擦面抗滑移系数实验合格。

在使用高强度螺栓连接副连接杆件前, 应在每个节点上穿入一定数量的临时螺栓和冲钉, 其数量根据安装时可能承担的载荷计算确定, 且拼装方法不同冲钉及螺栓的比例不同。一般应符合下面的规定:所用临时螺栓与冲钉的数量不少于节点螺栓总数的1/3;临时螺栓不应少于2颗;所用冲钉数量不宜多于临时螺栓的30%;高强度螺栓不可以用来代替临时螺栓;临时螺栓和冲钉应分布在整个节点上。

摘要:高强度螺栓连接是现代钢结构的先进工艺, 在工地用高强度螺栓连接形成钢构筑物, 这种连接方式已得到了广泛应用。本文主要介绍高强螺栓连接施工工艺、质量控制

关键词:高强螺栓施工,施工,质量

参考文献

公安长江大桥高强度螺栓施工研究 第4篇

关键词:公安长江大桥;高强度螺栓;工艺试验;温度;扭矩 文献标识码:A

中图分类号:U448 文章编号:1009-2374(2016)05-0100-03 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.051

1 工程概况

公安跨长江公铁两用特大桥采用4m×94.5m连续钢桁梁桥和(98+182+518+182+98)m双塔钢桁斜拉桥,主梁为“N”字形桁式,采用焊接的整体节点,工地架设时,在节点之外用高强度螺栓拼接,共使用90多万套高强度螺栓,全桥采用M30、M24、M22三种规格高栓,施工时间跨度大。

2 高强度螺栓验收及工艺试验

2.1 高强的螺栓的验收

合格的高强度螺栓产品是保证高强度螺栓施拧质量的首要条件。为了确保公安长江大桥高强度螺栓质量,必须对高强度螺栓产品进行验收。

2.1.1 高强度螺栓连接副的组成。高强度螺栓连接副由一个10.9S高强度大六角头螺栓、一个10H高强度大六角螺母和两个HRC35~45高强度垫圈组成。

2.1.2 高强度螺栓主要检验项目。(1)外形尺寸检查(依据GB/T1228~1230中有关规定);(2)螺纹参数检验(依据GB/T1228~1229中有关规定);(3)表面缺陷检验(依据GB/T1231-2006中有关规定);(4)机械性能试验(依据GB/T1231-2006中有关规定);(5)扭矩系数试验(依据GB/T1231-2006中有关规定);(6)包装与标记检验(依据GB/T1231-2006中有关规定)。

其中机械性能试验的螺栓实物楔负载和螺母保证荷载两个项点及扭矩系数试验的扭矩系数平均值和扭矩系数标准差两个项点均为逐批抽样检验,其余项点为部分批抽样检验。

高强度螺栓工地复验的结果应符合国标《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》(GB/T1228~1231-2006)的有关规定。

2.2 高强度螺栓工艺试验

对供货厂家-中京联合科技有限公司产品第一批供货的产品抽取1个批号、每批25组、每组5套高强度螺栓进行扭矩系数试验。检验工厂近期产品的整体质量状况,并运用数理统计原理推断样本扭矩系数平均值,反映整批扭矩系数平均值代表性的大小,作为施工过程中调整施拧扭矩、保证高强度螺栓终拧预拉力满足设计要求的重要参考指标。

在第一批供货中,我们随机从M30(规格M30×130 批号215372)高强度螺栓中抽取一批进行工艺试验,试验温度:15℃,试验湿度:72%,数据如表1所示:

本桥高强度螺栓扭矩系数测定在专用轴力计上测定,设备的精度、测试方法和测试时的环境温度及相对湿度等都会对测试结果造成影响。国标GB/T1228~1231-2006中规定:10.9S级高强度大六角头螺栓连接副必须保证扭矩系数供货,同批连接副的扭矩系数平均值为0.110~0.150,扭矩系数标准差应小于或等于0.010。每一连接副包括一个螺栓、一个螺母、两个垫圈,并应分属同批制造。连接副的扭矩系数是在轴力计上进行,每一连接副只能试验一次,不得重复使用。

3.2 温度对扭矩系数的影响

本桥采用扭矩法施工,用扭矩来控制高强度螺栓终拧的预拉力,在同一预拉力时,扭矩根据温度变化而变化。我们取做工艺试验的同批M30高强度螺栓50套,分成10组,每组5套,利用温控设备调整试验温度,测定高强度螺栓的扭矩系数,数据如表2所示。

从上表2试验数据中可以得出,随着温度降低,同批高强度螺栓的扭矩系数不断变大,这就需要我们严格控制高栓施工。

4 施工控制

4.1 施拧扭矩及检查扭矩确定

因为扭矩法是受到很多因素影响的,尤其是自然环境气候等影响较为明显,还有高强度螺栓本身的质量和施拧工具也有很多讲究,所以我们必须根据进场高强度螺栓扭矩系数工地复验、工艺试验、终拧试验、比对试验及近期天气情况,在目前天气情况下,确定近期施拧终拧扭矩,初拧扭矩按终拧扭矩一半来控制。检查扭矩等于施拧终拧扭矩乘以紧扣比。

4.2 施拧过程中的控制要点

本桥高强度螺栓施拧全部采用扭矩法施工,分初拧和终拧两次施拧,桁梁接头先对位,用冲钉将板束间栓孔重合后方能进行穿设螺栓和施拧。穿放冲钉时用小锤轮番轻击冲钉,使杆件孔眼重合,严禁用大锤猛击冲钉强行过孔。钢梁拼装时主桁杆件对位后要先在四角打入4个定位冲钉并穿4~6个工具螺栓把板缝夹紧,然后再按规定打入冲钉和穿高栓,防止打入冲钉将板缝撑开,以免拧紧螺栓时板层难以靠紧影响工程质量。高强度螺栓初拧的目的是为了既可把板缝夹紧,又在终拧时无需松扣,同时使电动扳手不能带过大负荷启动。初拧值取终拧值的50%,每个螺栓初拧后须及时在螺杆头部做点标记,之后对已初拧完螺栓做点并划线标记(做点或划线均用白色油漆,划线方法为沿螺杆、螺母棱角、垫圈划一直线,便于终拧后检查螺母,垫圈转动情况)。终拧扭矩值是在保证螺栓的设计预拉力前提下,通过试验确定所得,考虑施工误差及螺栓预拉力损失,高强度螺栓的施工预拉力为设计预拉力的1.1倍,即终拧扭矩M=1.1K·N·d。终拧采用扭矩法,使用电动扳手完成(不能使用电动扳手的部位可用带响扳手或数显扳手),自中间向四周将初拧后的螺栓拧至终拧值,终拧并检查合格的螺栓群,在螺杆头部划线做出标记(红色油漆),以便检查有无漏拧情况。无论使用电动扳手或带响扳手,均从螺栓群中心向外扩展逐一拧紧,否则影响螺栓群的合格率。螺栓施拧过程中应用扳手卡死螺栓头部,防止螺杆随扳手一齐转动。对不同扭矩系数使用不同扭矩值的扳手进行施拧。对高强度螺栓应加强管理,同一批号的高强度螺栓、螺母、垫圈使用于一个部位,不要混用。

5 结论及建议

我们对同批可靠稳定的高强度螺栓进行了大量试验,并对其进行了总结:(1)高栓施工质量要求严格,建议选择质量可靠、稳定的生产厂家;(2)早晚温差较大的地区建议白天施工;(3)靠近江河地区,早晚湿度较大,连接副表面状态易发生改变,造成扭矩系数离散,应在施拧过程中加强控制,建议在施拧板面露水散退后进行施工;(4)高栓施工过程中要根据现场温度变化适时调整终拧扭矩,确保施拧高强度螺栓的终拧预拉力满足设计要求。

参考文献

[1] 铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定(TBJ214-1992)[S].

[2] 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母及垫圈技术条件(GB/T1228~1231-2006)[S].

[3] 钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001)[S].

高强度螺栓的施工工艺 第5篇

主题内容与适用范围

本技术要求规定了移动机械设备的钢结构高强度螺栓副连接件在制造、安装和检验过程中的技术要求。本技术要求未规定的内容,按有关国家标准执行。

本技术要求适用于需要应用高强度螺栓连接的移动机械钢结构。本技术要求应用于制造厂内和现场安装的质量控制和施工方法。2 结合面处理

2.1 摩擦型高强度螺栓连接,要求接头处的结合面密贴,并具有足够的摩擦系数。当设计图样对该结合面的处理要求未作规定时,按以下规定进行处理:对高强度螺栓结合面进行喷砂或抛丸处理,清除表面上铁锈、油污等杂质,达到Sa2.5级标准,粗糙度50~75um,其摩擦系数不得低于0.40。图纸有规定时,按图纸规定执行。

2.2经处理后的高强度螺栓连接处摩擦面,应采取保护措施,防止沾染脏物和油污。严禁在高强度螺栓连接处摩擦面上作任何标记。在厂内存放,或在运输,到安装现场保管中要特别防止连接表面的污染。安装单位要特别注意保护好高强度螺栓的连接板和母体的连接表面的清洁度摩擦表面的特性。不允许随意使用砂轮机打磨连接板连接面和母体连接表面。3 高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数检验

抗滑移系数检验应以钢结构制造批为单位,以单项工程每2000t为一制造批,不足2000t者视作一批,单项工程的构件摩擦面选用两种及两种以上表面处理工艺时,则每种表面处理工艺均需检验。每批三组试件。若连接处为扩散到外部企业时,相应的每个企业都应做抗滑移系数检验。

3.1抗滑移系数试验用的试件应由厂内或扩散企业加工,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。抗滑移系数试验按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》试验方法进行。

3.2抗滑移系数检验的最小值必须等于或大于设计规定值。当不符合上述规定值时,构件摩擦面应重新处理。处理后的构件摩擦面重新检验。4钢结构用摩擦型高强度螺栓的连接安装 4.1安装前的准备工作

4.2选用检验合格的螺栓、螺母和垫圈。其连接副扭矩系数保证期为自出厂之日起六个月。4.3螺栓、螺母、垫圈有下列情况为不合格品,禁止使用。a.来源(制造厂)不明者;b.机械性能不明者;c.扭矩系数k不明者;d.有裂纹、伤痕、毛刺、弯曲、铁锈、螺纹磨损、油污、被水淋湿过或有缺陷者;e.未附带性能试验报告者;f.与其它批号螺栓混合者;g.长度不够的螺栓,即拧紧后螺栓头露不出螺母端面者。一般取伸出螺母端面的长度以2~3扣螺纹为宜。

h.连接副扭矩系数超过保证期的。在运输和保管中要特别注意防水。

4.4大六角头高强度螺栓施工前,应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数,每批复验8套,8套扭矩系数的平均值应在0.110~0.150范围之内,其标准偏差应小于或等于0.010。其扭矩系数复检方法按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》规定进行。试验后应在较短的时间内进行高强度螺栓的安装。质量方面注意事项(1)、表面浮锈、油污、螺栓孔壁有毛刺、焊瘤等均应清理干净。

(2)、接触摩擦面处理后要达到规定的抗划移系数要求。使用的高强度螺栓应有配套的螺母、垫圈,使用时按配套使用,不得互换。

(3)、处理好的构件摩擦面安装时不允许沾油污、泥土等杂物。(4)、安装时组件摩擦面应保持干燥,不应在雨中作业。(5)、在安装前严格检查并校正连接的钢板的变形。(6)、安装时禁止锤击打入螺栓以防止螺栓丝扣受损。

(7)、使用时定期检测的电动扳手,保证扭矩的准确度,并按正确的扭紧顺序操作。主要安全技术措施

(1)、使用活动扳手的扳口尺寸应于螺母的尺寸相符,不应使用小扳手上加套管。高空中作业应使用死扳手,如用活扳手时用用绳子拴牢,人要系好安全带。

高强度螺栓的使用方法 第6篇

5.5 高强度螺栓连接 5.5.1 材料

1、螺栓、螺母、垫圈均应附有质量合格证明,并应符合设计要求和国家标准规定。

2、螺栓、螺母、垫圈应保证配套,螺纹不得有损坏,保持清洁、干燥状态,并应按规格分类存放在仓库里。5.5.2 螺栓安装前准备工作

1、检查各安装构件位置是否正确,是否符合《钢结构工程施工及验收规范》(GB20205-2001)的精度要求。

2、检查安装母材的螺栓孔的直径及孔距尺寸,孔边的光滑度是否符合要求,如有毛刺应彻底清除。

3、熟悉安装施工计划,并准备好操作设备及机具。

4、准备好测量工具。5.5.3 操作工艺

1、连接处钢板应平直,板边、孔边无毛刺,以保证摩擦面紧贴。接头处有翘角或变形时必须进行校正,并不得损伤摩擦面。

2、装配前应清除孔边污染的油污、油漆。

3、安装时,首先用临时螺栓拼装,个数不应少于接头螺栓数的1/3。方法是用钢穿杆准孔位,在适当位置插入临时螺栓拧紧螺母,每一个节点到少放入两个临时螺栓。不允许使用高强度螺栓兼做临时螺栓。一个安装段完成后,经检查确认合格后方可安装高强度螺栓。

4、安装高强度螺栓,结构中心位置经调整检查无误后,即安装高强度栓(本工程采用螺母扣紧)。垫圈放置在螺母一侧,不得装反。如螺栓不能自由穿入螺孔时,要用绞刀修孔后再穿入,不得强行用力打入,以防螺纹损伤,修孔后清理毛刺。

5、高强度螺栓的紧固,一般分两次进行,第一次为初拧,紧固至螺栓准预拉力的60%-80%,第二次为终拧,紧固至螺栓标准预拉力,偏差不大于±10%。预拉力按设计规范确定。施工中扳手扭矩公式Tc=k*Pc*d k=0.11~0.15 Pc(预拉力)d=螺栓直径

6、检查扭矩扳手标定记录和螺栓的施工记录,当有疑义的应检查螺栓初拧记录。5.5.4 质量标准

1、保证项目

(1)、高强螺栓的形式、规格和技术条件必须符合设计要求和有关标准规定,必须进行试验确定扭矩系数或复验螺栓预拉力,应检查合格证及试验报告。(2)、螺栓连接面的摩擦系数必须符合设计要求和有关标准规定,表面严禁有氧化铁皮、毛刺、焊疤、油漆和油污等。

(3)、高强螺栓必须分二次拧紧,初拧、终拧质量必须符合施工规范和钢结构用高强螺栓的专门规定。

2、基本项目

(1)、高强螺栓穿入方向应一致,丝扣外露不少于2口。(2)、扭剪型高强度螺栓尾部卡头终拧后全部拧掉。(3)、摩擦面间隙应符合设计和钢结构验收规范要求。

3、允许偏差

(1)、高强度螺栓孔的直径比螺栓杆公称直径1.5mm,螺栓孔具有H14(H15)的精度,孔的允许偏差应符合《钢结构施工及验收规范》GB50205-2001(2)、零件、部件上孔的位置,因按施工图制作,宜按照国家标准《形状和位置公差》(GB1184-80)计算,如设计无要求时,成孔后任意两孔间距离的允许偏差应符合《钢结构施工及验收规范》GB50205-2001 5.5.5 高强度螺栓施工注意事项

1、质量方面注意事项

(1)、表面浮锈、油污、螺栓孔壁有毛刺、焊瘤等均应清理干净。

(2)、接触摩擦面处理后要达到规定的抗划移系数要求。使用的高强度螺栓应有配套的螺母、垫圈,使用时按配套使用,不得互换。

(3)、处理好的构件摩擦面安装时不允许沾油污、泥土等杂物。(4)、安装时组件摩擦面应保持干燥,不应在雨中作业。(5)、在安装前严格检查并校正连接的钢板的变形。(6)、安装时禁止锤击打入螺栓以防止螺栓丝扣受损。

(7)、使用时定期检测的电动扳手,保证扭矩的准确度,并按正确的扭紧顺序操作。

2、主要安全技术措施

(1)、使用活动扳手的扳口尺寸应于螺母的尺寸相符,不应使用小扳手上加套管。高空中作业应使用死扳手,如用活扳手时用用绳子拴牢,人要系好安全带。(2)、组装钢构件连接螺栓时,严禁用手插连接面或探摸螺孔,取放垫铁板时,手指应放在垫铁板的两侧。

高强度螺栓质量控制要点浅析 第7篇

高强度螺栓质量控制要点浅析

加强高强度螺栓安装的质量控制,对于保证钢结构整体稳定性和施工质量至关重要,通过对高强度螺栓两种连接形式受力特点的分析,设置相关的质量控制点来强化高强度螺栓施工全过程质量的控制,同时对安装中存在问题及预防措施进行了探讨.

作 者:王球 作者单位:安徽万纬工程管理有限公司,246001刊 名:城市建设英文刊名:CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年,卷(期):2010“”(21)分类号:关键词:高强度螺栓 承压型连接副 摩擦型连接副 抗滑移系数

扭剪型高强度螺栓施工经验探讨 第8篇

1 扭剪型高强度螺栓的控制要求

1.1 制造厂产品检验项目

标准1要求制造厂应提供每批螺栓的质量合格证书, 内容包括:材料、炉号、化学成份;规格、数量;机械性能试验数据;连接副紧固轴力的平均值、标准偏差及测试环境温度;出厂日期和批号。对于大型钢结构例如电站锅炉钢结构用扭剪型高强度螺栓, 有必要要求制造厂进行原材料的常温冲击韧性试验。

1.2 包装及搬运要求

扭剪型高强度螺栓、垫片、螺母要分开包装, 包装好以后严禁随意开包。高强度螺栓在出厂以前都要涂上防护油, 在保管运输高强度螺栓的过程当中要注意避免螺栓上的油污染螺母和垫片, 如果螺母和垫片受到污染, 则会造成螺母、垫片和试件之间的各个接触面摩擦系数下降, 从而导致螺栓的紧固轴力达不到要求。堆放时螺栓的堆高不超过1m, 搬运高强度螺栓时要注意轻拿轻放, 注意避免受到冲击, 否则螺栓的扭矩值可能因受到过强冲击而下降, 使得紧固轴力达不到要求。

1.3 工地检验项目

在钢架安装前, 应将扭剪型高强度螺栓连接副送往专业检测机构检查其螺栓楔负载、螺母保证载荷、螺母及垫圈硬度、连接副的紧固轴力与标准偏差。规范2要求紧固轴力复验用的螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取, 每批应抽取8套连接副进行复验。扭剪型高强度螺栓紧固轴力和标准偏差应符合表1所示。

螺栓批的定义1是:同一材料、炉号、螺纹规格、长度 (当螺栓长度≤100mm时, 长度相差≤15mm, 螺栓长度>100mm时, 长度相差≤20mm, 可视为同一长度) 、机械加工、热处理工艺及表面处理工艺的螺栓为同批;同一材料、炉号、螺纹规格、机械加工、热处理工艺及表面处理工艺的螺母为同批;同一材料、炉号、规格、机械加工、热处理工艺及表面处理工艺的垫圈为同批。由同批螺栓、螺母及垫圈组成的连接副为同批连接副。为保证连接副轴力, 供货最大批量为3000套。但对于大型钢结构, 例如嘉兴电厂二期工程, 单台锅炉钢结构群落使用的高强度螺栓数量就多达12万套, 如按照规范分批, 取样数量和试验次数太多, 该工程实际操作时要求制造厂提高供货批的数量, 使检验批按5000套划分。在厂家供货时应注意, 每一批次的螺栓均应考虑其送检裕量。

1.4 螺栓长度的选择

对于螺栓长度, 扭剪型高强度螺栓的长度是指螺栓头下至切口处的长度, 螺栓长度的计算应为连接板的厚度加上一个螺母和一个垫片的厚度后外露2~3道螺纹余长, 根据计算值对应出固定规格的螺栓, 一般螺栓的长度是5 m m的整倍数。实际施工中, 高强度螺栓连接副终紧后, 高强度螺栓外露长度螺纹应为2~3扣, 其中允许单个节点有不多于10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣2, 否则必须更换同批次螺栓。例如在凤台电厂工程中, 某次摩擦板抗滑移系数试验的结果为0.33, 对于Q345钢试件来说, 出现这种情况几乎是不可能的, 因为这个结果甚至没有达到光面的Q345钢抗滑移系数要求, 后经查实, 问题出在高强螺栓上, 该次试验选用的高强螺栓过长, 试验单位在试验前对高强螺栓进行终紧后, 螺栓上只有部分螺纹与螺母咬紧, 导致紧固轴力下降, 使得试验失败。在重新选用合适的高强螺栓进行试验后, 抗滑移系数结果完全达到规范[3]要求。

2 摩擦面处理及抗滑移系数

2.1 摩擦面的处理方法

摩擦面处理是指使用高强度螺栓连接时构件接触面的钢材表面加工, 通常采用的摩擦面处理方法及特点如下:喷砂后生赤锈的处理方法, 国内曾进行过大量试验并在工程中得到应用, 效果良好, 使用时应遵守有关规程, 严格掌握赤锈程度, 安装前应清除浮锈;喷砂后涂无机富锌漆, 是不带锈组装, 应严格控制工艺过程, 成本高, 工艺较复杂;砂轮打磨, 适用于环境和施工条件受到限制时的局部摩擦面处理, 其抗滑移系数基本能满足要求, 实际工程中使用较多, 但要慎重。例如在凤台电厂工程中, 个别锅炉钢结构摩擦面在生产过程中受到破坏, 导致摩擦面呈现金属光面的状态, 现场根据锅炉厂设计人员提供的打磨要求对摩擦面进行了严格处理, 并模拟制作了摩擦块进行送检, 检验结果表明在处理得当的情况下, 摩擦面的抗滑移系数能够达到规范3要求;钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面, 仅适用于全面地覆盖着氧化铁皮或有轻微浮锈的钢材表面和抗滑移系数较低的连接面;酸洗曾得到广泛应用, 后来又大多改用以弱酸为基底的化学除锈剂, 效果虽好, 但残存的酸液会不可避免地存在, 将继续腐蚀摩擦面。对于吨位偏大的钢结构工程, 采用喷砂处理的方法较经济且效果不错, 目前广泛应用在实际中。

经处理的摩擦面应平整, 无油污, 孔和板的边缘应该没有飞边、毛刺、焊接飞溅物等, 否则将影响连接板间的密贴。处理后的摩擦面应采取措施防止被油污、油漆等污染。氧化铁皮、不应有的涂料和污垢等, 都将降低连接副的抗滑移系数, 在抗滑移系数试验尤其是制作和施工中要注意避免。

2.2 抗滑移系数

抗滑移系数的定义是[2]:“高强度螺栓连接中, 使连接件摩擦面产生滑动时的外力与垂直于摩擦面的高强度螺栓预拉力之和的比值。”对特定的摩擦面, 抗滑移系数为常数, 描述了摩擦面的抗滑移特征, 取决于摩擦面本身的性质和摩擦面连接方式, 经处理后的钢结构摩擦面的抗滑移系数值应符合设计要求。钢材强度越高抗滑移系数越大, 经过各种类型工艺处理的摩擦面抗滑移系数理想状态下可以达到下述数值[3] (见表2) 。

喷砂后涂无机富锌的工艺较难控制, 涂料的主要目的是防腐, 漆膜厚度薄容易透底, 防腐效果无法保证, 漆膜厚度偏厚则相当于漆膜表面的特征替代或部分替代了摩擦面的特征, 导致抗滑移系数大幅度下降, 因此对于大型钢结构摩擦面采用喷砂后涂无机富锌底漆的工艺不可靠。

制造厂摩擦面处理工艺严格的话可以达到表2的取值, 但设计人员按照该取值进行计算则过于冒险, 因为实际构件的每一块摩擦面质量不可能保证绝对没有问题, 常常会发生少数摩擦面由于某个因素 (污染、氧化重皮、飞边、毛刺、不平整、处理不过关、实际紧固轴力偏小等) 的影响使得抗滑移摩擦力下降的现象。钢结构的主框架上任何一个节点出现问题都有可能造成无法挽回的重大损失。

3 抗滑移系数试件

钢结构制造厂和安装单位应以制造批为单位分别进行抗滑移系数试验, 制造批可按分部 (子分部) 工程划分规定的工程量每2000t为一批, 不足2000t可视为一批, 选用两种及两种以上表面处理工艺时, 每种处理工艺应单独检验, 每批三组试件[2]。

抗滑移系数试验用的试件由制造厂加工, 试件与所代表的钢结构构件应做到六同要求: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[2]。试件的保管和运输是一个很重要的环节, 应当注意对试件和连接试件用的高强度螺栓的保护。各个摩擦试件之间要用纸板或其它干净而柔软的材料分隔开, 然后统一包装捆扎, 主要是为了防止在运输过程中各个试块之间相互摩擦而破坏经过处理的摩擦面。

从古典物理学上说, 摩擦面积的大小与抗滑移系数无关, 但实际情况中, 点接触状态或者是局部接触状态的抗滑移系数很小, 只有在接触面积足够大的时候所测得的抗滑移系数才趋向于反映摩擦面性质的真实值。实际构件的摩擦面有效接触面积是随设计而确定的, 试件的尺寸应当有代表性, 能反映出实际构件的接触面积大小, 试件的尺寸过小可能导致试验结果偏小, 过大则不利于检验构件真实情况。《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB50205-2001) 中对于宽度没有明确的强制性规定, 只提出可参照表1取值。

表中取值反映了目前摩擦型钢结构设计中较通用的高强度螺栓间距及连接板宽度, 但对于具体的钢结构安装工程摩擦面抗滑移系数试验, 其摩擦试件的尺寸应当在制作前经由工程监理、工程承包方、制造厂等有关单位根据实际情况讨论确定。

对于板厚, 应考虑在摩擦面滑移之前, 试件钢板的净截面始终处于弹性状态, 主要是防止钢板发生塑性变形后摩擦面接触状态发生变化从而影响抗滑移系数的测量真实性。

抗滑移系数试验方法详见GB50205-2001附录B, 试验本身并不是很复杂, 但需要注意的方面很多, 忽视了任何一个方面都有可能导致试验失败或者是试验结果会引起争议, 应严格把握“六同”要求。

4 摩擦面处理质量的判定

4.1 判定原则

工程中实际构件摩擦面处理是否合格以抗滑移系数试验结果为主要依据进行判定, 但这种判定方式不够充分。制造厂提供的试件摩擦面状况往往比较好而部分实际构件的摩擦面状况却不一定好, 试验结果不能替代实际构件的抗滑移系数, 因此对实际构件的摩擦面处理质量进行严格检查比试验结果更为重要, 实际构件的摩擦面处理目测效果必须与试件相同。

4.2 抗滑移系数取值

规范不必对抗滑移系数作出量上的强制性规定, GB50205-20012及DL/T 5047-954中提出的要求都是“符合设计要求”。设计要求有设计计算取值和处理标准两方面, 一般设计计算取值低于处理标准。试验结果低于设计取值则节点连接强度无法满足设计要求, 构件无法用于安装;试验结果高于设计取值但低于处理标准时, 经过设计人员的核算以及对实际构件的检查可以让步接收, 构件可以用于安装。表4为已经投产的嘉兴发电厂二期工程4×600MW锅炉钢结构摩擦面抗滑移系数计算取值及实测值, 表中数据反映出喷砂处理的Q345材料摩擦面抗滑移系数实际上在0.45~0.6之间, 而设计计算取值控制在0.35~0.4之间比较稳妥可靠。

5 施工工艺控制

5.1 螺栓穿装要求

为确保紧固轴力, 每套高强度螺栓的螺母应能自由旋入螺杆, 遇有螺栓、螺母不配套或螺纹损伤、锈蚀等情况则不得使用, 螺栓使用过程中, 不得被泥土、油污、灰砂等污染。在钢结构安装时, 对于地面组合的钢结构组件不允许施工单位使用高强度螺栓代替临时螺栓, 否则在受力情况下, 因高强度螺栓未终紧, 会导致螺纹损坏;如遇雨天, 则雨水将渗入螺栓孔而锈蚀高强度螺栓。

大节点 (如立柱节点) 在初紧后终紧前必须再次复紧, 以便更好的消除连接板之间间隙。一般立柱节点处的紧固顺序呈S形紧固, 其余节点由中间向外紧固, 且对称进行, 逐圈由中心向外扩展。H型垂撑连接节点应按柱侧连接板、腹板连接板、上翼缘连接板、下翼缘连接板的顺序紧固。终紧过的螺栓不得重复使用 (可作为临时螺栓使用) 。

清理摩擦面浮锈时钢丝刷往复方向必须垂直于构件受力方向, 摩擦面表面只有在干燥状态下才可以覆盖连接板并穿装螺栓, 螺栓穿装后24h内必须终紧完毕。高强度螺栓终紧后应随即涂刷防腐涂料, 主节点的连接板间隙应及时用腻子封闭。不允许在雨天初紧、终紧高强度螺栓。

高强度螺栓应自由穿入螺栓孔, 如无法穿入则在征得设计同意后进行扩孔 (高强度螺栓孔不应采用气割扩孔) , 扩孔后的孔径不超过螺栓直径1.2倍。终紧后因钢架构造原因无法拧掉的梅花头数量应不大于该节点螺栓数量的5%, 且须采用扭矩法或转角法进行终紧并作标记[2]。

5.2 螺栓紧固检验

对于扭剪型高强度螺栓施工扭矩检验, GB50205-2001的B.0.3.3提出:“尾部梅花头被拧掉者视同其终拧扭矩达到合格质量标准;尾部梅花头未被拧掉者应按扭矩法或转角法检验2”。应当指出的是该规定不正确, 由于施工人员未严格执行初紧、必要的复紧、终紧工艺, 或厚板摩擦面存在加工变形或加工偏差等因素影响, 常出现即便尾部梅花头拧掉的情况下部分螺栓紧固轴力偏低, 甚至有的螺栓凭手即可拧动, 这种情况在最重要的大节点多螺栓处比如主立柱节点最容易发生, 因此扭剪型高强度螺栓的施工扭矩检验必须包括所有的螺栓。检验数量为按节点数抽查10%且不少于10个节点, 每个被抽查节点按螺栓数抽查10%且不少于2个。

6 结语

构件连接的问题处理得好坏直接影响钢结构安装工程的成败, 对连接的施工监检应严格按照有关技术条件实施, 设计单位及建设单位在设计阶段应确定合适的抗滑移系数。摩擦面处理工艺采用喷砂 (丸) 经济实用且效果好, 没有必要采用涂无机富锌漆的后处理工艺。经过喷砂的摩擦面处理标准应按照表2的抗滑移系数取值标准上降低0.05, 而设计时抗滑移系数计算取值应降低0.15。抗滑移系数试件和实际构件应严格把握“六同”要求。

摘要:钢结构工程中广泛使用扭剪型高强度螺栓摩擦型连接技术, 对于该类型连接, 安装前的监检及其重要。根据嘉兴发电厂二期工程、凤台发电厂工程锅炉钢结构等以往工程的施工经验总结, 施工监检应结合设计、制造的相关技术条件。对螺栓的监督检查要点是确保每套螺栓连接副的紧固轴力。摩擦面处理工艺采用喷砂 (丸) 经济实用且效果好, 其抗滑移系数合格标准应比规范取值标准降低0.05, 而设计计算取值应降低0.15, 抗滑移系数试验应把握“六同”要求。

关键词:安装监检,扭剪型高强度螺栓,摩擦面,抗滑移系数

参考文献

[1]GB/T 3632~3633-1995, 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副[S].中国标准出版社, 1995.

[2]GB50205-2001, 钢结构工程施工质量验收规范[S].中国计划出版社, 2002.

[3]GB50017-2003, 钢结构设计规范[S].中国计划出版社, 2003.

浅析塔式起重机高强度螺栓连接副 第9篇

[摘要]连接副是机械结构中的重要结构,广泛应用于所有机械。高强度螺栓连接作为塔式起重机的重要连接副,它的性能直接影响着塔机的安全,因此应该引起足够的重视。本文主要通过理论分析,讲述了在塔机安装过程中连接副安装应该注意的事项。

[关键词]高强度螺栓 预紧力 塔式起重机

[中图分类号]TH2 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158(2013)06-0176-01

塔机工作状态极为复杂,长期处于高强度、超负荷工作状态,因此对它的连接副的稳定性提出了一定的要求,许多安装单位未能规范作业程序为事故埋下了隐患。2010年7月,我院检验人员在对浙江某公司安装的4台塔式起重机进行安装监督检验时发现,其回转支承与基座连接采用m24的10.9级高强度螺栓连接,除采用双螺母防松外(厚螺母在内侧,薄螺母在外侧),另加了普通弹簧垫圈,该公司对塔机连接副的安装违反了多条规定。本文探讨了塔式起重机连接副的选择和安装要求,规范作业流程,以保证塔机的工作安全性。

一、高强度螺栓

建筑结构的主构件的螺栓连接,一般均采用高强螺栓连接,不可重复使用,一般用于永久连接,通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧,足以产生很大的摩擦力,从而提高连接的整体性和刚度。高强度螺栓连接具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳、以及在动力荷载作用下不致松动等优点,是很有发展前途的连接方法。与普通螺栓不同,高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽,使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力,通过螺帽和垫板,对被连接件也产生了同样大小的预压力。在预压力作用下,沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力,显然,只要轴力小于此摩擦力,构件便不会滑移,连接就不会受到破坏,这就是高强度螺栓连接的原理。

它是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的,为使接触面有足够的摩擦力,有两方面的影响因素必须提高构件的夹紧力和增大。

(1)构件接触面的摩擦系数。试验表明,摩擦系数主要受接触面的形式和构件的材质影响。为了增大接触面的摩擦系数,施工时常采用应喷砂、用钢丝刷清理等方法对连接范围内构件接触面进行处理。

(2)构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的,所以螺栓必须采用高强度钢制造,这也就是称为高强度螺栓连接的原因,安装过程中施工单位应注意预紧力的控制。

二、高强度螺栓的正确安装方式

1、根据GB/T 1231-2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》,“每一连接副包括1个螺栓、1个螺母、2个垫圈,并应分属同批制造”,即这两个垫圈应采用符合GB/T 1230-2006《钢结构用高强度垫圈》的高强度垫圈;

2、对顶螺母是靠增大摩擦力来防松的另一方法。如下图所示,当拧上一个螺母时,螺母螺纹牙形的上侧与螺栓螺纹牙接触,拧上第二个螺母(称为副螺母或防松螺母)后,第一个螺母(主螺母)变为螺纹牙形的下侧与螺栓牙接触,而第二个螺母螺纹牙形的上侧与螺栓螺纹牙接触。因此,螺栓上的轴向载荷全部或大部由副螺母的螺纹牙承受。同时可以看出,只有当副螺母的拧紧力矩大于或等于主螺母的拧紧力矩时,副螺母才会受载,才能产生防松作用。同样的道理,对于采用对顶螺母防松的螺栓连接,不应把薄螺母作为副螺母,因为副螺母是作为主要承受载荷的部件。为了不装错,再考虑到扳手厚度比薄螺母厚,主副螺母都使用标准螺母较好。对顶螺母防松效果是最好的,但会造成螺栓长度增加、螺母数量增多,连接尺寸和质量增加。在安装过程中,要遵循初拧、复拧、终拧三步骤进行,以保证安装质量。

三、正确选择垫圈型式

在工程应用中,根据S/b即刚度不同进行分类,可以将弹簧垫圈分为三种,轻型弹簧垫圈(GB859)、标准型弹簧垫圈、重型弹簧垫圈。根据《弹簧垫圈对受轴向载荷的紧螺栓联接承载能力的影响》,弹簧垫圈由其几何形状,可以认为它是一个弹簧簧丝断面为矩形的单圈圆柱螺旋压缩弹簧。所以,它的力学特性在压平之前,完全可以用圆柱螺旋压缩弹簧的分析方法。

根据JG/T 5057.40-1995《建筑机械与设备高强度紧固件技术条件》,“A6.2当使用8.8级或9.8级螺栓时,一般不允许采用弹簧垫圈防松。使用其他性能等级的螺栓,绝不允许采用弹簧垫圈防松”。根据该标准,其他性能等级的螺栓是指性能等级为10.9和12.9的螺栓。为何如此规定,原因在于弹簧垫圈的应力面积小,8.8级以上等级螺栓副的预紧力和工作中承受的载荷大,单位面积的压强大,在使用中容易造成连接面被压塌、弹簧垫圈粉碎,使连接副松动。

下面我们以m24的10.9级高强度螺栓为例进行理论分析。

根据JG/T 5057.40-1995《建筑机械与设备高强度紧固件技术条件》表A4查得,m24的10.9级高强度螺栓预紧力值为230kN,根据GB/T 931987《标准型弹簧垫圈》,d=24.5~25.5mm(取大值偏安全),S(b)=6mm,则弹簧垫圈压平后受力截面积为268.47mm2,施加预紧力230kN后弹簧垫圈应力为856.7N/mm2

根据GB/T 1222-2007《弹簧钢》,65Mn的抗拉强度不小于980 N/mm2。根据《机械设计》,65Mn的Ⅲ类弹簧许用切应力为0.5倍抗拉强度,即490 N/mm2<856.7N/mm2,弹簧垫圈被压碎。

因此实际使用中如果采用了弹簧垫圈,就会出现两种情况:

(1)按照设计预紧力拧紧,则导致弹簧垫圈被压碎,连接失效,时间长了连接副出现间隙;

(2)施加的预紧力不够,保证弹簧垫圈不被压碎,但是螺栓容易产生松动。

无论哪种情况,均会导致回转支承与基座之间产生间隙,将导致塔机重心前移,塔身所受弯矩大幅度增加,可能导致事故发生。

因此螺栓、螺母、垫圈配合使用时,塔机在安装螺栓时禁止使用弹簧垫圈,而应选用经过调质的平垫圈。许多人在认识上有个误区,认为弹簧垫片能起到防松的作用,因而一般选用它做垫圈,其实不然,弹簧垫片无法满足强度要求,易出现元件失效等缺陷。

高强度螺栓连接间隙非常小,且对安装面的平面度和刚性要求极高,若使用弹簧垫圈就会破坏螺栓受力的中心性,如右图所示,同时也减少螺母对连接零件的施压面积和刚性,降低螺栓的连接强度。实践证明,选用经调质的平垫圈比弹簧垫圈的效果要好得多。

平垫圈通常是各种形状的薄件,用于减少摩擦、防止泄漏、隔离、防止松脱或分散压力,当有的部位拧紧轴向力很大时,易使垫圈压成碟形,这时可改用材料和提高硬度来解决。

四、结论

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