高强度螺栓预拉力的确定
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高强螺栓检测的相关标准文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]中华人民共和国国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231—20061.本标准规定了钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈及连接副的技术要求、试验方法、检验规则、标志及包装。
本标准适用于铁路和公路桥梁、锅炉钢结构、工业厂房、高层民用建筑、塔桅结构、起重机械及其他钢结构摩擦型高强度螺栓连接连接副扭矩系数试验4.4.1 连接副的扭矩系数试验在轴力计上进行,每一连接副只能试验一次,不得重复使用。
扭矩系数计算公式如下:式中:K一扭矩系数;T——施拧扭矩(峰值),单位为牛米(N·m);P——螺栓预拉力(峰值),单位为千牛(kN);d——螺栓的螺纹公称直径,单位为毫米(mm)。
4.4.2 施拧扭矩T是施加于螺母上的扭矩,其误差不得大于测试扭矩值的2%。
使用的扭矩扳手准确度级别应不低于JJG 707—2003中规定的2级。
4.4.3 螺栓预拉力P用轴力计测定,其误差不得大于测定螺栓预拉力的2%。
轴力计的最小示值应在1 kN以下。
4.4.4 进行连接副扭矩系数试验时,螺栓预拉力值P应控制在表8所规定的范围内,超出该范围者,所测得扭矩系数无效。
时,垫圈不得发生转动,否则试验无效。
4.4.6 进行连接副扭矩系数试验时,应同时记录环境温度。
试验所用的机具、仪表及连接副均应放置在该环境内至少2 h以上。
5 检验规则出厂检验按批进行。
同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、长度(当螺栓长度≤100 mm时,长度相差≤15 mm;螺栓长度>100mm时,长度相差≤20 mm,可视为同一长度)、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺栓为同批;同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺母为同批;同一性能等级、材料、炉号、规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的垫圈为同批。
表1 螺栓预拉力值范围(kN)螺栓规格(mm) M16 M20 M22 M24 M27 M30预拉力值(P) 10.9s 93~113 142~177 175~215 206~250 265~324 325~3908.8s 62~78 100~120 125~150 140~170 185~225 230~275每组8套连接副扭矩系数的平均值为0.110~0.150,标准偏差小于或等于0.010.对需作抗滑移系数的连接副预拉力应控制在设计值的95%~105%范围内.3.3 记录每套连接副的扭矩及预拉力,计算8套连接副的扭矩系数平均值及标准偏差。
扭矩系数K的计算公式为:TK=———P.d式中:T—施拧扭矩(N.m);d—高强度螺栓公称直径(mm);P—螺栓预拉力(kN)标准偏差按贝塞尔法计算。
3.4 记录环境温度。
3.5 对照相应标准要求评判检测结果,编制检测报告。
4 扭剪型高强度螺栓连接副预拉力检测4.1 按不同螺栓规格,选择相应垫块,垫圈及中心套,以保证螺栓在检测时处于轴力计的中心位置。
4.2 紧固螺栓分初拧,终拧两次。
初拧用扭力扳手使螺栓的预拉力达到标准值的50%左右。
终拧用电动扳手拧至梅花头拧断,读出预拉力值。
4.3 记录每套连接副的预拉力值,并计算8套连接副预拉力平均值及标准偏差。
扭剪型高强度螺栓紧固预拉力和标准偏差应符合表2的规定扭剪型高强度螺栓紧固预拉力和标准偏差(kN)螺栓直径(mm) M16 M20 M22 M24紧固预拉力的平均值P 99~120 154~186 191~231 222~270标准偏差бP 10.1 15.7 19.5 22.7标准偏差按贝塞尔法计算。
4.4 记录环境温度,评判检测结果,编制检测报告。
高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数检测5 试件5.1 试件应与所代表的钢构件同一材质,同批制作,同一摩擦面处理工艺和相同的表面状态,并采用同一性能等级的同批次高强度螺栓连接副。
高强度螺栓预拉力、扭矩系数第一篇:高强度螺栓预拉力、扭矩系数验收批、取样方法和数量(一)钢材及焊接材料复验 1.抽检数量及检验方法(1)对属下列情况之一的钢材,应进行抽样复验,其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求:国外进口钢材;钢材混批;板厚等于或大于40mm,且设计有Z向性能要求的厚板;建筑结构安全等级为一级,大跨度钢结构中主要受力构件所采用的钢材;对质量有疑义的钢材。
检查数量:全数检查。
检验方法:检查复验报告。
(2)重要结构采用的焊接材料应进行抽样复验,复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。
检查数量:全数检查。
检验方法:检查复验报告。
2.合格质量标准符合设计要求和国家现行有关产品标准的规定(二)高强度螺栓预拉力、扭矩系数复验(三)1.高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数复验(1)抽检数量及检验方法复验用螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取,每批应抽取8套连接副进行复验。
每套连接副只应做一次试验,不得重复使用。
在紧固中垫圈发生转动时,应更换连接副,重新试验。
(2)合格质量标准[螺栓预拉力值范围(KN)] 螺栓规格(mm)M16 M20 M22 M24 M27 M30 预拉力值P 10.9s 93~113 142~177 175~215 206~250 265~324 325~390 8.8s 62~78 100~120 125~150 140~170 185~225 230~275 2.扭剪型高强度螺栓连接副预拉力复验(1)抽检数量及检验方法复验用螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取,每批应抽取8套连接副进行复验。
每套连接副只应做一次试验,不得重复使用。
在紧固中垫圈发生转动时,应更换连接副,重新试验。
(2)合格质量标准[紧固预拉力和标准偏差(KN)] 螺栓规格(mm)16 20(22)24 紧固预拉力的平均值99~120 154~186191~231 222~270 标准偏差 10.1 15.7 19.5 22.7(四)高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数复验;1.制造厂和安装单位应分别以钢结构制造批为单位进行抗滑移系数试验。
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本标准适用于铁路和公路桥梁、锅炉钢结构、工业厂房、高层民用建筑、塔桅结构、起重机械及其他钢结构摩擦型高强度螺栓连接连接副扭矩系数试验连接副的扭矩系数试验在轴力计上进行,每一连接副只能试验一次,不得重复使用。
扭矩系数计算公式如下:TKP d式中:K一扭矩系数;T——施拧扭矩(峰值),单位为牛米(N·m);P——螺栓预拉力(峰值),单位为千牛(kN);d——螺栓的螺纹公称直径,单位为毫米(mm)。
施拧扭矩T是施加于螺母上的扭矩,其误差不得大于测试扭矩值的2%。
使用的扭矩扳手准确度级别应不低于JJG 707—2003中规定的2级。
螺栓预拉力P用轴力计测定,其误差不得大于测定螺栓预拉力的2%。
轴力计的最小示值应在1 kN以下。
进行连接副扭矩系数试验时,螺栓预拉力值P应控制在表8所规定的范围内,超出该范围者,所测得扭矩系数无效。
单位为千牛圈不得发生转动,否则试验无效。
进行连接副扭矩系数试验时,应同时记录环境温度。
试验所用的机具、仪表及连接副均应放置在该环境内至少2 h以上。
5 检验规则出厂检验按批进行。
同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、长度(当螺栓长度≤100 mm时,长度相差≤15 mm;螺栓长度>100mm时,长度相差≤20 mm,可视为同一长度)、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺栓为同批;同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺母为同批;同一性能等级、材料、炉号、规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的垫圈为同批。
钢结构工程高强度螺栓预拉力值确定及紧固原理一、高强度螺栓预拉力(紧固轴力)的确定高强度螺栓连接与普通螺栓连接的主要区别就是对螺栓施加一个预拉力,预拉力越大,其承载能力就越大,接头的效率也越高,当确定它的大小时,要综合考虑螺栓的屈服强度、抗拉强度、折算应力、应力松弛以及生产和施工的偏差等因素。
设螺栓的屈服强度为Re,抗拉强度为fbt,螺栓有效截面积为Aeff,正应力为σ,剪应力为τ。
1.高强度螺栓预拉力确定准则通过拧紧螺母的方式,螺栓中除产生有张拉应力外,同时还附加有由于扭转产生的剪应力,因此,螺栓在拧紧过程中及拧紧后是处在复合应力状态下工作。
高强度螺栓预拉力确定准则就是螺栓中的拉应力和扭矩产生的剪应力所形成的折算应力不超过螺栓的屈服点。
根据第四强度理论,强度条件为:2.折算应力系数试验研究表明,由于剪应力的影响,螺栓的屈服强度和抗拉强度较单纯受拉时有所降低,一般降低约9%~18%。
考虑到剪应力相对拉应力较小,在确定螺栓预拉力时,剪应力对螺栓强度的影响通常是用折算应力系数来考虑的。
我国在确定螺栓设计预拉力时,折算应力系数取1.2。
3.预拉力松弛系数国内外试验研究结果表明,高强度螺栓终拧后会出现应力应变松弛现象,这个过程会持续30~45h后稳定下来,大部分松弛发生在最初1~2h内,大量实测结果统计分析得到,在具有95%保证率的情况下,螺栓应变松弛为8.4%。
因此,螺栓应力松弛系数取0.9,也就是螺栓的施工预拉力比设计预拉力高10%。
4.偏差因数影响系数在高强度螺栓生产、扭矩系数等施工参数测试以及紧固工具、量具等都存在着一定的偏差,因此,综合考虑偏差因数影响系数采用0.9。
5.高强度螺栓设计预拉力值根据高强度螺栓预拉力确定准则,考虑折算应力系数、预拉力松弛系数以及偏差因数影响系数,高强度螺栓设计预拉力值P为:按照式(4-3)、式(4-4),可以分别计算出一个高强度螺栓的预拉力设计值,随着国内外研究的进展,高强度螺栓应力达到或超过屈服点后的状况,特别是应力松弛问题得到进一步的了解,另外国外主要国家的预拉力基本控制在螺栓抗拉强度的65%,因此,8.8级设计预拉力是在公式(4-3)的基础上增加10%,这样我国8.8级、10.9级高强度螺栓设计预拉力基本控制在螺栓抗拉强度的60%左右。
Tc=K X Pc X d
Tc—终拧扭矩值(N・m
Pc—施工预拉力值标准值(KN),见表1;若蓝图中有设计预拉力值则Tc=K X (Pc+△ P)X d,A P (预拉力损失值,一般设计为预拉力的5~10%
K-扭矩系数~,详见高强螺栓质保单或高强螺栓连接副试验报告
d —螺栓公称直径(mrj)
表1高强度螺栓连接副施工预拉力标准值Pc (kN)
N • m
表2 终拧扭矩值参考范围Tc (
2、初拧扭矩值To可按取值;
3、扭矩法检验方法:在螺尾端头和螺母相对位置划线,将螺母退回60°左
右,用扭矩扳手测定拧回至原来位置时的扭矩值。
该扭矩值与Tc值的
偏差在10%以内为合格;
4、检查数量:按节点数抽查10%且不应少于10个;每个被抽查节点按螺
栓数抽查10%且不应少于2个。