高強(qiáng)度螺栓詳解

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用高強(qiáng)度鋼制造的,或者需要施以較大預(yù)緊力的螺栓,皆可稱為高強(qiáng)度螺栓.高強(qiáng)度螺栓多用于橋梁、鋼軌、高壓及超高壓設(shè)備的連接.這種螺栓的斷裂多為脆性斷裂.應(yīng)用于超高壓設(shè)備上的高強(qiáng)度螺栓,為了保證容器的密封,需要施以較大的預(yù)應(yīng)力。
　　關(guān)于高強(qiáng)度螺栓的幾個(gè)概念1.按規(guī)定螺栓的性能等級(jí)在8.8級(jí)以上者,稱為高強(qiáng)度螺栓.現(xiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)只羅列到M39,對(duì)于大尺寸規(guī)格,特別是長(zhǎng)度大于%10~15倍的高強(qiáng)度螺栓,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)尚屬短線。
　　高強(qiáng)螺栓與普通螺栓區(qū)別
　　高強(qiáng)度螺栓就是可承受的載荷比同規(guī)格的普通螺栓要大。
　　普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。
　　高強(qiáng)度螺栓的材料35#鋼或其它優(yōu)質(zhì)材料，制成后進(jìn)行熱處理，提高了強(qiáng)度。
　　兩者的區(qū)別是材料強(qiáng)度的不同。
　　從原材料看：
　　高強(qiáng)度螺栓采用高強(qiáng)度材料制造。高強(qiáng)螺栓的螺桿、螺帽和墊圈都由高強(qiáng)鋼材制作，常用 45號(hào)鋼、40硼鋼、20錳鈦硼鋼、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235（相當(dāng)于過去的A3）鋼制造。
　　從強(qiáng)度等級(jí)上看：
　　高強(qiáng)螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，其中10.9級(jí)居多。普通螺栓強(qiáng)度等級(jí)要低，一般為4.4級(jí)、4.8級(jí)、5.6級(jí)和8.8級(jí)。
　　從受力特點(diǎn)來看：
　　高強(qiáng)度螺栓施加預(yù)拉力和靠摩擦力傳遞外力。普通螺栓連接靠栓桿抗剪和孔壁承壓來傳遞剪力，擰緊螺帽時(shí)產(chǎn)生預(yù)拉力很小，其影響可以忽略不計(jì)，而高強(qiáng)螺栓除了其材料強(qiáng)度很高之外，還給螺栓施加很大預(yù)拉力，使連接構(gòu)件間產(chǎn)生擠壓力，從而使垂直于螺桿方向有很大摩擦力，而且預(yù)拉力、抗滑移系數(shù)和鋼材種類都直接影響高強(qiáng)螺栓的承載力。
　　根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型.兩者計(jì)算方法不同。高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12，常用M16~M30，超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用。
　　高強(qiáng)度螺栓摩擦型和承壓型連接的區(qū)別：
　　高強(qiáng)螺栓連接是通過螺栓桿內(nèi)很大的擰緊預(yù)拉力把連接板的板件夾緊，足以產(chǎn)生很大的摩擦力，從而提高連接的整體性和剛度，當(dāng)受剪力時(shí)，按照設(shè)計(jì)和受力要求的不同，可分為高強(qiáng)螺栓摩擦型連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接兩種，兩者的本質(zhì)區(qū)別是極限狀態(tài)不同，雖然是同一種螺栓，但是在計(jì)算方法、要求、適用范圍等方面都有很大的不同。在抗剪設(shè)計(jì)時(shí)，高強(qiáng)螺栓摩擦型連接是以外剪力達(dá)到板件接觸面間由螺栓擰緊力所提供的可能最大摩擦力作為極限狀態(tài)，也即是保證連接在整個(gè)使用期間內(nèi)外剪力不超過最大摩擦力。板件不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑移變形（螺桿和孔壁之間始終保持原有的空隙量），被連接板件按彈性整體受力。在抗剪設(shè)計(jì)時(shí)，高強(qiáng)螺栓承壓型連接中允許外剪力超過最大摩擦力，這時(shí)被連接板件之間發(fā)生相對(duì)滑移變形，直到螺栓桿與孔壁接觸，此后連接就靠螺栓桿身剪切和孔壁承壓以及板件接觸面間的摩擦力共同傳力，最后以桿身剪切或孔壁承壓破壞作為連接受剪的極限狀態(tài)?？傊?，摩擦型高強(qiáng)螺栓和承壓型高強(qiáng)螺栓實(shí)際上是同一種螺栓，只不過是設(shè)計(jì)是否考慮滑移。摩擦型高強(qiáng)螺栓絕對(duì)不能滑動(dòng)，螺栓不承受剪力，一旦滑移，設(shè)計(jì)就認(rèn)為達(dá)到破壞狀態(tài)，在技術(shù)上比較成熟；承壓型高強(qiáng)螺栓可以滑動(dòng)，螺栓也承受剪力，最終破壞相當(dāng)于普通螺栓破壞（螺栓剪壞或鋼板壓壞）。
　　從使用上看：
　　建筑結(jié)構(gòu)的主構(gòu)件的螺栓連接，一般均采用高強(qiáng)螺栓連接。普通螺栓可重復(fù)使用，高強(qiáng)螺栓不可重復(fù)使用。高強(qiáng)螺栓一般用于永久連接
　　高強(qiáng)螺栓是預(yù)應(yīng)力螺栓,摩擦型用扭矩扳手施加規(guī)定預(yù)應(yīng)力,承壓型擰掉梅花頭。普通螺栓抗剪性能差，可在次要結(jié)構(gòu)部位使用。普通螺栓只需擰緊即可。
　　普通螺栓一般為4.4級(jí)、4.8級(jí)、5.6級(jí)和8.8級(jí)。高強(qiáng)螺栓一般為8.8級(jí)和10.9級(jí)，其中10.9級(jí)居多。
8.8級(jí) 與8.8S 是相同等級(jí)。普通螺栓與高強(qiáng)螺栓的受力性能與計(jì)算方法均有所區(qū)別的。高強(qiáng)螺栓的受力首先是通過在其內(nèi)部施加預(yù)拉力P，然后在被連接件之間的接觸面上產(chǎn)生摩擦阻力來承受外荷載的，而普通螺栓則是直接承受外荷載的。
　　更具體的來說：
　　高強(qiáng)度螺栓連接具有施工簡(jiǎn)單、受力性能好、可拆換、耐疲勞、以及在動(dòng)力荷載作用下不致松動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，是很有發(fā)展前途的連接方法。
　　高強(qiáng)度螺栓是用特制的扳手上緊螺帽，使螺栓產(chǎn)生巨大而又受控制的預(yù)拉力，通過螺帽和墊板，對(duì)被連接件也產(chǎn)生了同樣大小的預(yù)壓力。在預(yù)壓力作用下，沿被連接件表面就會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力，顯然，只要軸力小于此摩擦力，構(gòu)件便不會(huì)滑移，連接就不會(huì)受到破壞，這就是高強(qiáng)度螺栓連接的原理。
高強(qiáng)度螺栓連接是靠連接件接觸面間的摩擦力來阻止其相互滑移的，為使接觸面有足夠的摩擦力，就必須提高構(gòu)件的夾緊力和增大構(gòu)件接觸面的摩擦系數(shù)。構(gòu)件間的夾緊力是靠對(duì)螺栓施加預(yù)拉力來實(shí)現(xiàn)的，所以螺栓必須采用高強(qiáng)度鋼制造，這也就是稱為高強(qiáng)度螺栓連接的原因。
　　高強(qiáng)度螺栓連接中，摩擦系數(shù)的大小對(duì)承載力的影響很大。試驗(yàn)表明，摩擦系數(shù)主要受接觸面的形式和構(gòu)件的材質(zhì)影響。為了增大接觸面的摩擦系數(shù)，施工時(shí)常采用應(yīng)噴砂、用鋼絲刷清理等方法對(duì)連接范圍內(nèi)構(gòu)件接觸面進(jìn)行處理。
　　高強(qiáng)度螺栓實(shí)際上有摩擦型和承壓型兩種。
　　摩擦型高強(qiáng)度螺栓承受剪力的準(zhǔn)則是設(shè)計(jì)荷載引起的剪力不超過摩擦力。
　　承壓型高強(qiáng)度螺栓則是以桿身不被剪壞或板件不被壓壞為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。