摩擦型高强度螺栓

浅议如何控制摩擦型高强度螺栓的扭矩系数

摘要：摩擦型高强度螺栓连接则是钢结构现场连接的一种主要形式，采用扭矩扳手施拧需要准确的施拧扭矩，高强度螺栓的扭矩系数是计算施拧扭矩的重要参数，他决定了钢结构节点摩擦型传力的可靠性。然而，扭矩系数容易波动，如何将这一波动控制在较小范围是困扰广大技术人员的难题，有必要对影响扭矩系数的因素进行全面的分析，并采取针对性的措施，有助于提高摩擦型高强度螺 栓施工质量和控制水平。

关键词：控制摩擦型高强度螺栓扭矩系数

钢结构具有自重轻强度高的特性，故能够提供更大的承载能力。随着我国工程建设规模大型化以及“以钢代砼”的趋势，钢结构工程在工业与民用建筑、超大跨度桥梁方面得到了越来越多的应用。钢结构连接方式主要有焊接、铆接、高强度螺栓连接等形式。为了减轻焊接节点复杂应力状态下的疲劳破坏风险和方便施工，高强度螺栓连接形式应运而生。它具有施工简便、可拆换、受力好、耐疲劳、不松动和较安全等优点。但是采用扭矩扳手施拧高强度螺栓时需要准确的施拧扭矩，施拧扭矩的计算需要提供扭矩系数现场测试数据。根据现场质量控制的经验，高强度螺栓的扭矩系数容易受外界因素影响而宽幅波动，采用名义扭矩系数计算出的施拧扭矩容易造成部分螺栓的欠拧或超拧，影响钢结构节点摩擦型传力的可靠性。一座大型钢结构桥梁往往将使用上百万套的高强度螺栓，探讨如何将摩擦型高强度螺栓扭矩系数的波动控制在较小的范围，对保证钢结构众多节点的现场连接质量具有较大的现实意义。

扭矩系数的数理意义高强度螺栓连接分为摩擦型连接、承压型连接两种设计状态。摩擦型连接是以在设计荷载值作用下，连接件之间产生相对滑移，作为其承载能力极限状态，即要求摩擦型连接处于极限状态时，连接件之间的摩擦力必须大于被传递的杆件内力。

摩擦力计算公式为：F=N.µ.P式中F－摩擦力（剪切方向力）；N－传力摩擦面数；µ－摩擦面的摩擦系数；P－正压力（法线方向力），即高强度螺栓的预拉力，即轴力。

高强度摩擦型螺栓节点板有限元分析

摘要随着我国国民经济的不断发展和科学技术的进步，钢结构在我国的应用范围也在不断扩大。整个结构是由构件和节点构成的，单个构件必须通过节点相连接，协同工作才能形成结构整体。即使每个构件都能满足安全使用的要求，但如果节点设计处理不恰当，连接节点的破坏也常会引起整个结构的破坏。可见，正确的节点设计十分重要。

本文就是利用ANSYS对钢结构节点(两段工字钢用高强度摩擦型螺栓通过连接板件连接构成的节点)进行研究，为钢结构节点的研究出一份力，同时提高我们对钢结构节点的认识。

关键词构件 节点 高强度摩擦型螺栓 工字钢 钢结构

1、模型尺寸

如上图所示，工字钢翼缘宽299mm，高23mm。工字钢腹板宽15mm，高844mm。两段工字钢用高强度摩擦型螺栓连接，每段工字钢长200mm，连接间隙为5mm。连接板件长365mm，宽10mm，高740mm。高强度螺栓的公称直径为M24，螺栓孔的直径应该比螺栓直径略大，所以螺栓孔直径取为26mm，螺栓头部直径为40mm。

螺栓在构件上的排列应同时满足连接的受力，构造和施工等要求。受力要求：端距不能太小，要求端距不小于2d，d为螺栓孔直径。螺栓距也要适当。构造要求：当螺栓距过大时，被连接板件的接触就不紧密，潮气就会侵入板件间的缝隙内，造成钢材锈蚀。所以螺栓距和线距，特别是处于边缘的端距和边距均不能太大。施工要求：布置螺栓时必须考虑到采用扳手拧紧螺母的可能性，这都要求有一定的施工净空，否则就无法施工。

综合上述三个方面的要求，螺栓的排列如上图所示。

2、剪力和弯距共同作用下的分析

图2-1是剪力和弯矩共同作用下的钢结构螺栓节点的有限元模型。

两段工字钢连接，一端固定，一端施加剪力和弯矩。剪力和弯矩的施加方法和前面单独施加的方法一样。在中间腹板每个节点上施加4KN集中力（Y方向），在翼缘每个节点上施加0.5KN集中力（Y方向）。由于工字钢横截面上有94个节点（腹板上有54个节点，翼缘上有40个节点），所以总的剪力为236KN。在工字钢上下翼缘处施加成对轴力来代替弯矩。第1行每个节点施加17KN集中力（X方向），第2行每个节点施加67KN集中力（X方向），第3行每个节点施加13KN集中力（X方向），总的弯矩为350KNm。图中，两个模型上作用的荷载加起来是本工况中的外荷载。

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 摩擦型高强度螺栓连接件抗滑移系数试验研究3宋明志1,2　徐觉慧2　吕恒林3　王　勇2(11淮海工学院土木工程学院,江苏连云港　222005;21国家网架及钢结构产品质量监督检验中心,江苏徐州　221006;31中国矿业大学建筑工程学院,江苏徐州　221116) 摘　要:抗滑移系数是钢结构高强度螺栓连接的重要指标,在保证钢结构连接的可靠性方面具有重要意义,但影响抗滑移系数的因素很多。对5组(25套)摩擦型高强度螺栓试件从喷丸方式、存放时间以及预拉力控制方法等方面对抗滑移系数进行相关的试验研究,发现正面喷丸除锈方式比常规喷丸方式更具优越性;随试件存放时间增加,抗滑移系数也有一定的提高;利用在螺杆上粘贴应变片来控制预拉力方式测定抗滑移系数的可靠性高于轴力计控制预拉力方式。 关键词:摩擦型高强螺栓;抗滑移系数;喷丸方式;存放时间;预拉力控制方法EXPERIMENTALSTUDYONANTI2SLIDINGCOEFFICIENTOFFRICTION2TYPEHIGH2STRENGTHBOLTCONNECTORSSongMingzhi1,2　XuJuehui2　LüHenglin3　WangYong2(11CollegeofCivilEngineering,HuaihaiInstituteofTechnology,Lianyungang222005,China;21NationalSpaceFrameandSteelStructuresQualitySupervisionandInspectionCenter,Xuzhou221006,China;31SchoolofArchitectureandCivilEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China)Abstract:Anti2slidingcoefficientisanimportantindexwhichhasimportantsignificanceforensuringconnectionreliabilityofsteelstructure.However,manyfactorscaneffectonit.Therefore,friction2typedhigh2strengthboltconnectionanti2slidingcoefficientwasstudiedonthesideofshotpeeningmode,restingperiodandpretensioncontrollingmethodwith5seriesspecimens(25sets).Someconclusionsweredrawedbyexperiments.Firstly,frontshotpeeningmodewasbetterthanconventionalmodeinincreasinganti2slidingcoefficient.Secondly,stly,methodofpretensioncontrollingbystraingagehadhigherreliabilitythanusingaxial2forcemeterindetermininganti2slidingcoefficient.Keywords:friction2typehigh2strengthbolt;anti2slidingcoefficient;shotpeeningmode;restingperiod;pretensioncontrollingmethod

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《钢结构》中高强度结构钢高强度螺栓摩擦型连接抗滑移系数取值的探讨

作者：朱立

来源：《科技视界》2019年第08期

【摘 要】在钢结构的设计中，节点是保证钢结构安全的重要环节，而高强度螺栓摩擦型连接是钢结构节点连接的重要形式，其具有连接紧密、受力性能稳定、耐疲劳、可拆换、安装简单以及承受动力荷载时不易松动的优点。高强度结构钢在工程中的推广和应用，对连接的设计和应用提出了新的要求，需要发展新的计算理论和方法，而抗滑移系数作为计算承载力最基本的参数，它的取值是否合适直接影响计算结果的精确程度。本文通过调研相关文献的最新研究成果探讨了高强度结构钢抗滑移系数的取值，为土木工程专业钢结构课程的教学和钢结构设计提供一些参考。

【关键词】高强度结构钢;摩擦型连接;抗滑移系数

中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）08-0164-002

DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.08.071

【Abstract】In the design of steel structure， joint is an important link to ensure the safety of

steel structure， and high-strength bolt friction connection is an important form of joint connection of

steel structure. It has the advantages of tight connection， stable mechanical performance， fatigue

resistance， removable， simple installation and not easy to loosen under dynamic load. The