深度解析高強螺栓抗滑移摩擦系數(shù)檢測

近年來，隨著鋼結構在建設工程中日益發(fā)展，鋼結構制作和安裝中緊固件連接工程用高強度螺栓連接越來越多。

 

高強螺栓是一種連接緊固件，通過高強螺栓能夠?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現(xiàn)的，當接觸面處于活動狀態(tài)下，應力便會出現(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)進行檢測是非常重要的。

 

在標準GB 50205-2020《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收標準》中6.3.1條規(guī)定：應分別對工廠和安裝單位進行高強螺栓連接摩擦面（含涂層摩擦面）的抗滑移系數(shù)試驗和復驗，構件摩擦面在現(xiàn)場處理的應單獨進行試驗，檢驗結果應合格。該條為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行。具體的檢查數(shù)量和試驗方法應按GB 50205-2020 《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》中附錄B的要求進行。

 

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，其真實性、規(guī)范性以及代表性能夠?qū)z測數(shù)據(jù)的準確度造成直接影響。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行嚴格的控制。

 

01.材質(zhì)與尺寸

根據(jù)摩擦力的原理分析，當兩個粗糙面相互接觸的情況下，摩擦力實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度如果越高，則對粗糙面進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)檢驗是通過試件模擬測定，為使試件能真實反映構件實際情況，標準規(guī)定試件與構件相同條件，即與所代表的構件同一材質(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度螺栓連接副，在同一環(huán)境下存放。

 

所以試件應該同鋼結構代表構件必須是相同的材質(zhì)，應該嚴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行代替。

在進行摩擦面滑移前，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)部結構便會出現(xiàn)質(zhì)變，導致屈服提升，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一次，不可以進行重復使用。在進行抗滑移摩擦系數(shù)實驗過程中，應通過采用雙摩擦面所形成的標準試件（二栓拼接），其芯板以及側(cè)板的厚度還需要依據(jù)鋼結構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過程中不可以隨意進行增減，以免對試樣的準確度造成較大的影響。

 

02.制作試件和鉆孔

制作試件應該從構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行機加工，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到無縫狀態(tài)。

 

03.摩擦面的處理

在實施摩擦連接時，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，所以應該對接觸面采取特殊的方式進行處理，從而使表面形成相應的粗糙度，進而使抗滑移摩擦系數(shù)能夠提升。

 

二、試驗檢測

01.試驗設備及試驗方法

檢測試驗主要用到的設備是拉力試驗機，要求試驗機的誤差需要控制在1%之內(nèi)，試驗用的貼有電阻片的高強度螺栓、壓力傳感器和電阻應變器應在試驗前用試驗機進行標定。其誤差應在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：首先應將沖釘向試件孔之中打入，并對其進行定位，然后將其全部換成高強度螺栓，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，緊固的方法應該分為初擰以及終擰兩種。在初擰時，需要使高強度螺栓所形成的預拉力能夠達到其標準值的50%，緊固的順序應該從試件板中心部位向兩邊緊固。在完成終擰之后，應該使高強度螺栓拉力值達到預定值，還應該對各套高強度螺栓進行編號，同時對其預拉力值進行記錄。

 

02.檢測試驗過程

在拉力試驗機夾具上安裝試件，應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結果。在進行加荷時，應該先將10%的設計荷載值向其加入，停1min之后在以平穩(wěn)的方式進行加荷，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行傳遞，荷載與變形之間為直線關系。

 

其二是滑移階段，外荷載能夠?qū)δΣ磷枇M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.結果分析

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

 

三、結語

綜上所述，在對高強度螺栓的抗滑移摩擦系數(shù)進行檢測的過程中，應該從試件組批、樣本抽取至選材，從鉆孔制作、組裝、表面處理、測定預拉力到整體試驗控制，均應該遵照相應的規(guī)范和要求進行，從而保證檢測數(shù)據(jù)的準確性和真實性，方能夠為鋼結構工程的質(zhì)量安全提供保證。