一、大六角头高强度螺栓的紧固方法
大六角头高强度螺栓属普通类型,欧美和我国仍大量采用,尤其在铁路桥梁上,我国只采用此种类型。
大六角头高强度螺栓的紧固方法分扭矩法和转角法两种,前者是《施工规范》采用的方法。
1、扭矩法
扭矩法是采用可显示扭矩值的扭矩扳手拧紧螺母。
操作一般应分初拧和终拧两步进行,对于大型节点则应分初拧、复拧和终拧三步进行。
初拧和复拧的目的是先使连接的板叠靠拢,初拧扭矩应为施工扭矩的 50%左右,复拧扭矩等于初拧扭矩。
初拧或复拧后的高强度螺栓应用颜色在螺母上涂上标记,然后按施工扭矩值进行终拧。终拧完毕再用另一种颜色在螺母上涂上标记。
施工扭矩 T 应按下式确定:
T=kd(P+δP) (式1-1)
式中:
d一螺栓公称直径;
P一螺栓的预拉力(参见《钢结构设计标准》表 11.4.2-2);
δP一补偿紧固后螺栓松驰造成的预拉力损失值,一般为预拉力的 10%
k一扭矩系数。
由上式可见,施拧扭矩除和螺栓公称直径和规定的预拉力两常量成正比外,还和扭矩系数有关。
扭矩系数须事先经试验测定,工厂一般对每批螺栓在出厂时均要提供,它可代表扭矩系数的基本值,即反映螺栓的制造质量。如螺栓副表面的处理方法(发黑、磷化)、光洁度、螺纹的精度、润滑等,但它是在工厂特定条件下得出的。
其他影响扭矩系数的外在因素还很多,如运输、保管、使用时螺纹有否碰伤,是否沾有尘埃油污,有否受潮生锈等。
即使这些都能避免,其它诸如被连接板叠的层数、厚度和平整度,螺栓群的紧固顺序,施拧速度的快慢,螺母与螺栓或与垫圈之间有无润滑剂 (脂),施拧时的气温高低 ( 随温度上升而减小)、终拧是否及时等因素都对扭矩系数有一定的影响。
若扭矩系数大且离散率高,则表示施工扭矩大且螺栓预拉力不稳定,这将必然难以保证质量。再者,施工扭矩增大,不但要增加施拧时产生的剪应力,同时施拧的机具和劳动强度都将增大。因此,在采用扭矩法时,施工前还应结合工程实际情况对扭矩系数进行测定,以确定施工扭矩,保证工程质量。
2、转角法
转角法不须使用专用扳手,它只控制螺母的转角,即控制螺栓的应变来获得规定的预拉力。因此,它是一种简单而有效的紧固方法,在美国应用较多。
转角法亦须分初拧和终拧两步施拧。
初拧可用短扳手(长 30~50cm,用一人施拧,约使预拉力达 20%~30%)将螺母拧至使板叠靠拢,并作出标记。然后用长扳手(或电动、风动扳手)将螺母从标记位置再拧1/3~1/2圈 (120°~180°)达到位置。
终拧角度须根据和预拉力之间的关系确定,它和板叠厚度 h 和螺栓直径d有关。现将日本和美国的规定选列如下:
日本:
h≤8d 或 h≤200mm 1/2圈;
h>8d 或 h>200mm 2/3圈;
美国:
h≤4d 1/3圈;
4d<h≤8d 1/2圈;
8d<h≤12d 2/3圈;
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