深度解析高強(qiáng)螺栓抗滑移摩擦系數(shù)檢測

近年來，隨著鋼結(jié)構(gòu)在建設(shè)工程中日益發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝中緊固件連接工程用高強(qiáng)度螺栓連接越來越多。

 

高強(qiáng)螺栓是一種連接緊固件，通過高強(qiáng)螺栓能夠?qū)⒔宇^位置的板材夾緊，并將緊固軸力向螺栓施加，使被連接的板材能夠被夾緊，從而使得摩擦效益產(chǎn)生，當(dāng)外力作用対之產(chǎn)生一定的影響時，外力傳遞通常是通過連接板之間所形成的接觸面所形成摩擦來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)接觸面處于活動狀態(tài)下，應(yīng)力便會出現(xiàn)平滑式傳遞。因此可以得出，抗滑移系數(shù)大小能夠?qū)B接件之間形成的承載力起到?jīng)Q定作用，從而使構(gòu)件使用的安全性和功能性受到極大的影響，所以對抗滑移摩擦系數(shù)進(jìn)行檢測是非常重要的。

 

在標(biāo)準(zhǔn)GB 50205-2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》中6.3.1條規(guī)定：應(yīng)分別對工廠和安裝單位進(jìn)行高強(qiáng)螺栓連接摩擦面（含涂層摩擦面）的抗滑移系數(shù)試驗(yàn)和復(fù)驗(yàn)，構(gòu)件摩擦面在現(xiàn)場處理的應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)合格。該條為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。具體的檢查數(shù)量和試驗(yàn)方法應(yīng)按GB 50205-2020 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中附錄B的要求進(jìn)行。

 

一、試件的具體要求

在抗滑移摩擦系數(shù)的檢測過程中，試件加工制作、取樣以及送樣是其首要的一步，其真實(shí)性、規(guī)范性以及代表性能夠?qū)z測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度造成直接影響。所以需要對試件的材質(zhì)、尺寸、規(guī)格、孔徑、表面處理、抽樣以及組批等方面進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

 

01.材質(zhì)與尺寸

根據(jù)摩擦力的原理分析，當(dāng)兩個粗糙面相互接觸的情況下，摩擦力實(shí)際上便是接觸面之間所形成的一種切向的綜合阻力，所以母材鋼制的硬度和強(qiáng)度如果越高，則對粗糙面進(jìn)行克服所需要的抗滑力便會越大，從而抗滑移摩擦系數(shù)也便越大。

 

 

由于抗滑移系數(shù)檢驗(yàn)是通過試件模擬測定，為使試件能真實(shí)反映構(gòu)件實(shí)際情況，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試件與構(gòu)件相同條件，即與所代表的構(gòu)件同一材質(zhì)、同一摩擦面處理工藝、同批制作，使用同一性能等級的高強(qiáng)度螺栓連接副，在同一環(huán)境下存放。

 

所以試件應(yīng)該同鋼結(jié)構(gòu)代表構(gòu)件必須是相同的材質(zhì)，應(yīng)該嚴(yán)格禁止混用其他型號的鋼材，更不可以使用其他型號鋼材來進(jìn)行代替。

在進(jìn)行摩擦面滑移前，試件鋼板所形成的凈界面一般為彈性狀態(tài)，即在對連接件進(jìn)行拉伸的過程中，測出的位移荷載值為未拉伸變形前所得出的力值，這樣才能得出有效的抗滑移摩擦系數(shù)。

 

此外，試件應(yīng)選用未被拉伸使用過的板材，若板材一旦被拉伸，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)便會出現(xiàn)質(zhì)變，導(dǎo)致屈服提升，摩擦面也會出現(xiàn)變化，甚至是發(fā)生變形，這必然會造成抗滑移摩擦系數(shù)受到影響。

 

而且每組試件僅可試驗(yàn)一次，不可以進(jìn)行重復(fù)使用。在進(jìn)行抗滑移摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)通過采用雙摩擦面所形成的標(biāo)準(zhǔn)試件（二栓拼接），其芯板以及側(cè)板的厚度還需要依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程之中具有代表性的一類板材厚度來確定，并且2邊的側(cè)板厚度應(yīng)該高于芯板厚度，通?？梢詫?cè)板厚度確定為芯板厚度的一半。需要注意的是，試件的側(cè)板和芯板厚度在試驗(yàn)過程中不可以隨意進(jìn)行增減，以免對試樣的準(zhǔn)確度造成較大的影響。

 

02.制作試件和鉆孔

制作試件應(yīng)該從構(gòu)建連接所用板材之中選出厚度具有代表性的鋼板，并分別作為側(cè)板和芯板，同時通過氧氣切割的方法完成切割之后方能進(jìn)行機(jī)加工，從而使板邊出現(xiàn)的焊疤、毛刺、氧化物和飛邊等得以消除，板面應(yīng)該保持平整，不會出現(xiàn)焊接飛濺物，并且不要出現(xiàn)變形和翹曲，保證摩擦面在緊貼過程中能夠達(dá)到無縫狀態(tài)。

 

03.摩擦面的處理

在實(shí)施摩擦連接時，連接面所表現(xiàn)的狀態(tài)可能會使接頭抗滑移所對應(yīng)的承載力形成一定程度的影響，并且摩擦面的粗糙程度、處理形式、平整度以及土層、油污、焊接飛濺等眾多因素均會造成摩擦力變化，所以應(yīng)該對接觸面采取特殊的方式進(jìn)行處理，從而使表面形成相應(yīng)的粗糙度，進(jìn)而使抗滑移摩擦系數(shù)能夠提升。

 

二、試驗(yàn)檢測

01.試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法

檢測試驗(yàn)主要用到的設(shè)備是拉力試驗(yàn)機(jī)，要求試驗(yàn)機(jī)的誤差需要控制在1%之內(nèi)，試驗(yàn)用的貼有電阻片的高強(qiáng)度螺栓、壓力傳感器和電阻應(yīng)變器應(yīng)在試驗(yàn)前用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。其誤差應(yīng)在2%以內(nèi)。

 

 

試件組裝必須按照一定的順序來完成，其順序通常為：首先應(yīng)將沖釘向試件孔之中打入，并對其進(jìn)行定位，然后將其全部換成高強(qiáng)度螺栓，并且保證螺栓上還會附貼電阻片，也可以將壓力傳感器附帶其上。然后緊固螺栓，緊固的方法應(yīng)該分為初擰以及終擰兩種。在初擰時，需要使高強(qiáng)度螺栓所形成的預(yù)拉力能夠達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)值的50%，緊固的順序應(yīng)該從試件板中心部位向兩邊緊固。在完成終擰之后，應(yīng)該使高強(qiáng)度螺栓拉力值達(dá)到預(yù)定值，還應(yīng)該對各套高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行編號，同時對其預(yù)拉力值進(jìn)行記錄。

 

02.檢測試驗(yàn)過程

在拉力試驗(yàn)機(jī)夾具上安裝試件，應(yīng)確保試件的軸線能夠同夾具的正中心之間對中，避免斜拉情況出現(xiàn)，從而影響到最終試驗(yàn)結(jié)果。在進(jìn)行加荷時，應(yīng)該先將10%的設(shè)計荷載值向其加入，停1min之后在以平穩(wěn)的方式進(jìn)行加荷，加荷速度為3kN/s~5kN/s，一直到滑動破壞為止。

 

在這一過程中主要分為兩階段：其一是靜摩擦抗滑移階段，外部荷載均依賴于側(cè)板和芯板之間的接觸摩擦力來進(jìn)行傳遞，荷載與變形之間為直線關(guān)系。

 

其二是滑移階段，外荷載能夠?qū)δΣ磷枇M(jìn)行克服，連接面突顯滑移，摩擦型連接受到破壞，荷載與變形曲線急劇下降，這種情況下的荷載便是摩擦型連接最大的承載力，即滑移荷載。

 

 

03.結(jié)果分析

各批三組試件，通過對抗滑移摩擦系數(shù)最小值進(jìn)行檢驗(yàn)，其值應(yīng)該等于或者是大于設(shè)計值，若小于設(shè)計值則說明構(gòu)件不合格。如果試件不合格，應(yīng)該確認(rèn)試件表面處理、制作等方面是否與相關(guān)要求相符。安裝試件的抗滑移摩擦系數(shù)達(dá)不到要求時，應(yīng)該對試件自身、表面處理、材質(zhì)等方面進(jìn)行一致性檢測，同時還需要考慮對螺栓是否存在混批以及存放運(yùn)輸是否符合規(guī)范要求。

 

三、結(jié)語

綜上所述，在對高強(qiáng)度螺栓的抗滑移摩擦系數(shù)進(jìn)行檢測的過程中，應(yīng)該從試件組批、樣本抽取至選材，從鉆孔制作、組裝、表面處理、測定預(yù)拉力到整體試驗(yàn)控制，均應(yīng)該遵照相應(yīng)的規(guī)范和要求進(jìn)行，從而保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，方能夠?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量安全提供保證。