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。
高强螺栓按其受力状况主要分为:摩擦型和承压型两种。
高强螺栓按施工工艺分为:扭剪型高强螺栓和大六角高强螺栓两种。
1.2.1 摩擦型高强螺栓连接,靠螺栓紧固压力使连接板层贴紧后在钢板接触表面产生的摩擦力来传递外力。对构件表面进行喷砂处理后生成赤锈面,可获得较大的摩擦系数,减少连接螺栓的数量。摩擦型高强度螺栓的孔径应比螺栓公称直径d大1.5~2.0mm。
1.2.2 承压型高强度螺栓连接,是使构件间产生的摩擦力和螺栓中心轴剪切力与构件的承压力同时作用来传递应力的,其孔径应比螺栓公称直径d大1.O~1.5mm。制孔采用数控钻床钻孔和钻模钻孔等方法。
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)。
1.2.3 大六角高强螺栓,由一个高强度螺栓、一个螺母和两个垫圈可组成高强度螺栓连接副。
施工时,先用粗制螺栓将结构临时固定,待结构安装找正后,再从螺栓群中部开始逐个将粗制螺栓换上高强度螺栓并进行初拧,初拧后再顺次进行复拧和终拧。
进行大六角头高强度螺栓连接副安装时,螺栓两边应各加一个垫圈(图3a)。初拧扭矩值为终拧扭矩值的50%,复拧扭矩值等于终拧扭矩值,终拧扭矩值计算公式为:Tc=K*Pc*d。式中Tc为终拧扭矩值,N·m;K为扭矩系数;Pc为施工预拉力,kN;d为高强度螺栓螺纹直径,mm。施拧采用扭矩扳手,每次使用前应进行扭矩校正。
1.2.4 扭剪型高强螺栓,一个高强度螺栓、一个螺母和一个垫圈组成扭剪型高强螺栓连接副。
进行扭剪型高强度螺栓连接副安装时,应仅在螺母一侧加一个垫圈(图3b)。初拧扭矩值计算公式为:Tc=0.065*Pc*d。式中Tc为初拧扭矩值,N·m;Pc为施工预拉力,kN;d为高强度螺栓螺纹直径,mm。终拧采用专用扳手将尾部梅花头拧断为止。质量检查的重点应放在施工过程的监督检查。
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