高強(qiáng)度螺栓栓接板抗滑移試驗的分析與建議

程時剛

(武橋重工集團(tuán)股份有限公司,湖北武漢 430052)

高強(qiáng)度螺栓栓接板抗滑移試驗的分析與建議

程時剛

(武橋重工集團(tuán)股份有限公司,湖北武漢 430052)

國家先后發(fā)布了三個關(guān)于高強(qiáng)度螺栓栓接板抗滑移系數(shù)的檢測行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為了更全面的了解這三個標(biāo)準(zhǔn)的異同點(diǎn),筆者對抗滑移系數(shù)試驗方法作了簡要的綜述和探討。

預(yù)拉力 高強(qiáng)度螺栓 抗滑移系數(shù)

The state has released three high-strength bolts bolted plates on anti-slip coefficient of the testing industry standard,The brief summary and discussion of test method with the anti-slipping coefficient test for a more comprehensive understanding of the similarities and differences between the three standards.

pre-tension high strength bolt anti-slip coefficient

近年來，因國家基礎(chǔ)建設(shè)的高速發(fā)展，大跨度橋梁、大型水電站、大型電站鍋爐、超高層摩天大樓、電廠主廠房等大型工程建設(shè)逐年增多，在這些工程中都大量的使用到了高強(qiáng)度螺栓栓接板連接結(jié)構(gòu)，而高強(qiáng)度螺栓栓接板抗滑移系數(shù)又是其中一項非常重要的試驗參數(shù)。

緊隨時代的發(fā)展，國家先后制定并頒布了三個有關(guān)抗滑移系數(shù)試驗方法的標(biāo)準(zhǔn)，它們分別是：TB2137-90《鐵路鋼橋栓接板面抗滑移系數(shù)試驗方法》；GB50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》；JGJ82-2011《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》；這幾個標(biāo)準(zhǔn)分別對抗滑移系數(shù)試驗所要用到的試件、檢測設(shè)備和試驗步驟都作出了很詳細(xì)的規(guī)定。為了全面理解三個標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵，同時比較三個標(biāo)準(zhǔn)的不同之處、從而正確的掌握執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，本文對抗滑移系數(shù)試驗的方法作簡要的分析和探討，希望能為新標(biāo)準(zhǔn)的制定以及從事本行業(yè)的試驗人員能起到一定的參考和幫助作用。

1 抗滑移試驗原理

抗滑移系數(shù)的測定其實(shí)和高中物理學(xué)中關(guān)于摩擦系數(shù)的求解原理是一樣的，都是等于摩擦力與正壓力之比值，只是抗滑移系數(shù)的測定試驗是通過高強(qiáng)度螺栓加裝軸力傳感器按規(guī)定的預(yù)拉力iP(即正壓力)將雙摩擦面的摩擦試板緊固按二栓或三栓拼接起來(見圖1)，夾持在合理噸位量程的拉力試驗機(jī)上勻速加載，直至試驗件的滑動，讀取并記錄滑動載荷N，帶入公式(1)中計算滑移系數(shù)μ：

式中：N由拉力試驗機(jī)測得的滑動載荷；μ抗滑移系數(shù)；nf摩擦面數(shù)；滑動端高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的實(shí)測值。

2 試驗的基本要求

2.1 抗滑移試驗應(yīng)先后由制造單位和安裝單位進(jìn)行

制造單位和安裝單位兩者都必須要做抗滑移系數(shù)試驗，兩者缺一不可，制造單位做摩擦試驗是為了保證所制作的鋼結(jié)構(gòu)件摩擦面的抗滑移系數(shù)能夠達(dá)到設(shè)計規(guī)范，而安裝單位是為了檢驗鋼結(jié)構(gòu)件運(yùn)輸?shù)巾椖堪惭b現(xiàn)場后的抗滑移系數(shù)是否能夠滿足設(shè)計要求。在標(biāo)準(zhǔn)TB2137-90中僅僅是提到了“制造和架設(shè)前”進(jìn)行抗滑移系數(shù)的測定，是否應(yīng)分別由兩家單位先后來做試驗未做明確規(guī)定。（如表1）

2.2 試驗件與實(shí)際項目上構(gòu)件的同一性

抗滑移系數(shù)試驗只能通過制作試件進(jìn)行模擬試驗，而不能直接在鋼結(jié)構(gòu)的成品件上進(jìn)行，因此，試件能否真實(shí)地反映構(gòu)件實(shí)際情況就要看試件與構(gòu)件的同一性如何。

三個標(biāo)準(zhǔn)中都一致規(guī)定了試件與構(gòu)件應(yīng)為同一材質(zhì)、同批制作、同一摩擦面處理工藝，并采用同一性能等級和直徑的高強(qiáng)度螺栓并在相同條件下運(yùn)輸和存放等“五個相同條件”，仔細(xì)閱讀標(biāo)準(zhǔn)后發(fā)現(xiàn)TB2137-90和JGJ82-2011標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用同一直徑的高強(qiáng)度螺栓，而GB50205-2001中卻要求采用“同批”高強(qiáng)度螺栓，然而在實(shí)際試驗中要實(shí)施這一條往往會遇到一些困難，常常因螺栓加裝軸向測力傳感器后其長度不夠，而導(dǎo)致無法進(jìn)行試驗。其實(shí)抗滑移系數(shù)的大小主要還是取決于預(yù)拉力和摩擦力的大小，只要螺栓能夠滿足試驗要求，是否“同批”應(yīng)該不會對檢測結(jié)果造成什么影響。

3 抗滑移試件的尺寸

3.1 試板的寬度

結(jié)合三個標(biāo)準(zhǔn)中對試件板寬度的要求，制作了對照表(表3)。對三個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行仔細(xì)比較后發(fā)現(xiàn)TB2137-90和JGJ82-2011的規(guī)定比GB50205-2001更為合理。因為GB50205-2001中板寬b的規(guī)定是由螺栓直徑來決定的，而實(shí)際試驗中螺栓的性能等級(8.8s和10.9s)、試驗件的連接型式(二栓或三栓)以及鋼材的屈服強(qiáng)度和試驗件的抗滑移系數(shù)的設(shè)計(工地試板μ≥0.45和工廠試板μ≥0.55)等幾項因素都對板寬b會造成影響。

例如：抗滑移試板拉板和夾板材質(zhì)為Q 3 4 5、夾板厚度δ 1=20mm采用三栓試驗法測量抗滑移系數(shù)，現(xiàn)要求采用10.9s級M24的高強(qiáng)度螺栓來進(jìn)行試驗，求μ≥0.55時，板寬b最小值為多少mm？

解答：標(biāo)準(zhǔn)GB50205-2001中規(guī)定10.9級M24的螺栓預(yù)拉力的標(biāo)準(zhǔn)值為250kN

由公式(2)

圖1 抗滑移系數(shù)試驗件

表1 要求進(jìn)行兩次試驗的表述對照

表3

式中μm抗滑移系數(shù)設(shè)計要求值； nf摩擦面數(shù)；試件滑動一側(cè)高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力標(biāo)準(zhǔn)值之和；sσ鋼板的屈服強(qiáng)度下限值；1δ試件夾板厚度。

3.2 試板的厚度說明

標(biāo)準(zhǔn)TB2137-90和GB50205-2001都對鋼板厚度做了詳細(xì)說明，即試件厚度必須根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程中有代表性的板材厚度來確定，而JGJ82-2011未對試驗鋼板厚度做出說明，這是三者之間的區(qū)別所在。

4 結(jié)語

本文對TB2137-90《鐵路鋼橋栓接板面抗滑移系數(shù)試驗方法》、GB50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、JGJ82-2011《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》這幾個標(biāo)準(zhǔn)在試驗件與實(shí)際項目上構(gòu)件的同一性、以及抗滑移試件的尺寸等方面結(jié)合筆者多年的試驗經(jīng)驗做了簡要的對比闡述和探討，理清各標(biāo)準(zhǔn)之間的差異，希望能為從事本行業(yè)的試驗人員提供一些參考和幫助。

[1]TB2137-90《鐵路鋼橋栓接板面抗滑移系數(shù)試驗方法》.

[2]JGJ82-2011《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》.

[3]GB50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》.

[4]GB/T1231-2006《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈技術(shù)條件》.

[5]溫潔明.鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度螺栓抗滑移系數(shù)的測定方法[J].廣西機(jī)械,2001(4).