吴澎
【摘 要】Torshear type high strength bolt and high strength bolt with large hexagon head can be used for the connection of steel structure. By anti-sliding coefficient test, it can be found that the sliding load of torshear type high strength bolt is higher as for higher pretension value base on the same experiment condition. Then the reliability and safety for the connections of steel structure can be improved by this way. Meanwhile the construction performance of torshear type high strength bolt is better than the construction performance of high strength bolt with large hexagon head.% 扭剪型高强螺栓和大六角头高强螺栓均可运用于钢结构的连接。通过抗滑移系数试验发现在同一试验条件下，扭剪型螺栓因为预拉力值大可以获得更大的抗滑移载荷，从而提高钢结构连接的可靠性和安全性。此外，扭剪型高强螺栓在施工性能上也要优于大六角头高强螺栓。
【期刊名称】《价值工程》
【年(卷),期】2013(000)014切筋
【总页数】3页(P152-153,154)
【关键词】扭剪型高强螺栓;大六角头高强螺栓;抗滑移系数;预拉力;紧固轴力
【作 者】吴澎
【作者单位】南通市产品质量监督检验所，南通226011
【正文语种】中 文
【中图分类】TH131
0 引言
在钢结构的连接形式中，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，已普遍应用于航空航天、道路桥梁、高层房屋和钢网架结构等工程领域，成为钢结构连接的重要手段之一。
按照施工工艺，高强螺栓可分为扭剪型高强螺栓和大六角头高强螺栓。大六角头高强螺栓
属于普通螺丝的高强度级，而扭剪型高强螺栓则是大六角头高强螺栓的改进型。大六角头高强螺栓按性能等级分为8.8S和10.9S，扭剪型高强螺栓只有10.9S一个等级。扭剪型和大六角头高强螺栓螺栓由于工艺不同，进行抗滑移系数试验的方法也有所不同。本文简单介绍和对比两种高强螺栓抗滑移系数试验的方法，以期比较哪种高强螺栓更适用于钢结构的工程施工中。
1 试验制备与试验方法
羊毛鞋垫1.1 试验制备 抗滑移系数试验应采用双摩擦面的二栓拼接的拉力试件（见图1）。试验所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。本次试验取表面采用喷丸处理的的拉力构件共6套（材质为Q235B钢），同批M24、10.9S大六角头高强螺栓连接副20套，同批M24，10.9S扭剪型高强螺栓连接副20套。
图1 拉力构件示意图
1.2 试验方法 先将冲钉打入试件孔定位，然后逐个换成装有压力传感器的高强度螺栓，或换成同批经预拉力复验的扭剪型高强度螺栓。
高强度螺栓应分初拧、终拧。初拧达到螺栓预拉力标准值的50%左右。终拧后，螺栓预拉力应符合下列规定：
1.2.1 大六角头高强螺栓 对装有压力传感器高强度螺栓，采用电阻应变仪实测控制试件试件中每个螺栓的预拉力值在0.95P～1.05P（P为高强度螺栓设计预拉力值）之间。
1.2.2 扭剪型高强螺栓 扭剪型高强度螺栓的预拉力（紧固轴力）可按同批复验预拉力的平均值取用。
试样应在其侧面画出观察滑移的直线。
将组装好的试件置于拉力试验机，试件的轴线应于试验机夹具中心严格对中。加荷时，应先加10%的抗滑移设计荷载值，停1min后，再平稳加载，加荷速度为3～5kN/s。直拉至滑动破坏（试验机发生回针现象或试件侧面发生错动或X-Y记录仪变形曲线发生突变或试件发生“嘣”的响声），测得滑移荷载Nv。
2 试验结果
抗滑移系数就是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螺栓预拉力之和的比值。在构件摩擦面处理工艺相同的情况下，构件间的预紧力是由对螺栓施加的预拉力来实现的，应根据试验所测得的滑移荷载Nv和螺栓预拉力P的实测值，按下式计算，宜取小数点二位有效数字。
式中Nv——由试验测得的滑移载荷（kN）；
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nf——摩擦面面数，取nf=2；
——试件滑移一侧高强度螺栓预拉力实测值（或同批螺栓连接副的预拉力平均值）之和（取三位有效数字）（kN）；
m——试件一侧螺栓数量，取m=2[1]。
2.1 大六角头高强螺栓 为确保螺栓连接的安全性，在进行抗滑移系数试验前应对大六角头高强螺栓进行扭矩系数的复验[2]，应取同批大六角头高强螺栓连接副8套进行扭矩系数复验。计算公式如下：
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式中T——施拧扭矩（N·m）；
d——高强螺栓的公称直径（mm）；
P——螺栓预拉力（kN）。
本次试验的M24大六角高强螺栓扭矩系数为0.122，标准偏差为0.0043，符合扭矩系数平均值为0.110～0.150，标准偏差应小于或等于0.0100的要求[3]。
根据JGJ 82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》的规定，大六角头高强螺栓的预拉力设计值应符合表1的要求。
表1 大六角头高强螺栓预拉力设计值[4] kN螺栓性能等级 螺栓规格10.9S M16 100 M20 155 M22 190 M24 225 M27 290 M30 355
在本次试验中，采用的是M24，10.9S的大六角头高强螺栓，预拉力值范围 0.95P～1.05P（214～236kN）,通过压力传感器可以将扭矩扳手施加的预拉力值读出，其试验结果见表2。
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表2 大六角头高强螺栓抗滑移系数试验结果参数 传感器 试样3（下侧滑移）224 226 225 225滑移载荷（kN）抗滑移系数预拉力（kN）上1上2下1下2试样1（上侧滑移）225 227 225 226 418.55 0.463试样2（下侧滑移）226 228 223 225 417.20 0.466 415.37 0.462
2.2 扭剪型高强螺栓 扭剪型高强螺栓在进行抗滑移试验时，不需要测试预拉力，只需在同批中随机抽取8套连接副测试紧固轴力，若符合表2规定的要求则使用该批螺栓进行抗滑移系数试验。
表3 扭剪型高强螺栓连接副紧固轴力及标准偏差值[4]螺栓规格M30紧固轴力值（kN）355 430标准偏差（kN） ≤35.4最小值最大值M16 100 121≤10.0 M20 155 187≤15.4 M22 190 231≤19.0 290 351≤22.5 ≤29.0 M24 M27 225 270
通过测试8个批次的扭剪型高强螺栓的紧固轴力分别为 261、258、247、258、265、249、257、252kN，标准偏差为6.10，符合表3的要求。将同批螺栓替换冲钉装入拉力构件中，置于拉力试验机上进行试验，其试验结果见表4。
表4 扭剪型高强螺栓抗滑移系数试验结果参数 试样1 试样2 试样3紧固轴力平均值（kN）滑移载荷（kN）抗滑移系数255.88 486.17 0.475 255.88 473.62 0.463 255.88 477.39 0.466
测得三个试件抗滑移系数的最小值必须等于或大于设计规定值。当不符合设计规定值时，构件摩擦面应重新处理。处理后的构件摩擦面抗滑移系数应重新检验。
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