高強度螺栓栓接板抗滑移試驗的分析與建議

程時剛

(武橋重工集團股份有限公司,湖北武漢 430052)

高強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)于高強度螺栓栓接板抗滑移系數(shù)的檢測行業(yè)標準,為了更全面的了解這三個標準的異同點,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度螺栓栓接板連接結(jié)構(gòu)，而高強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)試驗方法的標準，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)高強度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》；這幾個標準分別對抗滑移系數(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的規(guī)定。為了全面理解三個標準的內(nèi)涵，同時比較三個標準的不同之處、從而正確的掌握執(zhí)行標準，本文對抗滑移系數(shù)試驗的方法作簡要的分析和探討，希望能為新標準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)的測定其實和高中物理學中關(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)；滑動端高強度螺栓預(yù)拉力的實測值。

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)能夠達到設(shè)計規(guī)范，而安裝單位是為了檢驗鋼結(jié)構(gòu)件運輸?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。在標準TB2137-90中僅僅是提到了“制造和架設(shè)前”進行抗滑移系數(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行模擬試驗，而不能直接在鋼結(jié)構(gòu)的成品件上進行，因此，試件能否真實地反映構(gòu)件實際情況就要看試件與構(gòu)件的同一性如何。

三個標準中都一致規(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度螺栓并在相同條件下運輸和存放等“五個相同條件”，仔細閱讀標準后發(fā)現(xiàn)TB2137-90和JGJ82-2011標準中規(guī)定采用同一直徑的高強度螺栓，而GB50205-2001中卻要求采用“同批”高強度螺栓，然而在實際試驗中要實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，而導致無法進行試驗。其實抗滑移系數(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)合三個標準中對試件板寬度的要求，制作了對照表(表3)。對三個標準進行仔細比較后發(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的高強度螺栓來進行試驗，求μ≥0.55時，板寬b最小值為多少mm？

解答：標準GB50205-2001中規(guī)定10.9級M24的螺栓預(yù)拉力的標準值為250kN

由公式(2)

圖1 抗滑移系數(shù)試驗件

表1 要求進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)高強度螺栓預(yù)拉力標準值之和；sσ鋼板的屈服強度下限值；1δ試件夾板厚度。

3.2 試板的厚度說明

標準TB2137-90和GB50205-2001都對鋼板厚度做了詳細說明，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)高強度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》這幾個標準在試驗件與實際項目上構(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，理清各標準之間的差異，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)用高強度螺栓抗滑移系數(shù)的測定方法[J].廣西機械,2001(4).