高強度螺栓詳解

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用高強度鋼制造的,或者需要施以較大預緊力的螺栓,皆可稱為高強度螺栓.高強度螺栓多用于橋梁、鋼軌、高壓及超高壓設備的連接.這種螺栓的斷裂多為脆性斷裂.應用于超高壓設備上的高強度螺栓,為了保證容器的密封,需要施以較大的預應力。
　　關于高強度螺栓的幾個概念1.按規(guī)定螺栓的性能等級在8.8級以上者,稱為高強度螺栓.現(xiàn)國家標準只羅列到M39,對于大尺寸規(guī)格,特別是長度大于%10~15倍的高強度螺栓,國內(nèi)生產(chǎn)尚屬短線。
　　高強螺栓與普通螺栓區(qū)別
　　高強度螺栓就是可承受的載荷比同規(guī)格的普通螺栓要大。
　　普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。
　　高強度螺栓的材料35#鋼或其它優(yōu)質(zhì)材料，制成后進行熱處理，提高了強度。
　　兩者的區(qū)別是材料強度的不同。
　　從原材料看：
　　高強度螺栓采用高強度材料制造。高強螺栓的螺桿、螺帽和墊圈都由高強鋼材制作，常用 45號鋼、40硼鋼、20錳鈦硼鋼、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235（相當于過去的A3）鋼制造。
　　從強度等級上看：
　　高強螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級，其中10.9級居多。普通螺栓強度等級要低，一般為4.4級、4.8級、5.6級和8.8級。
　　從受力特點來看：
　　高強度螺栓施加預拉力和靠摩擦力傳遞外力。普通螺栓連接靠栓桿抗剪和孔壁承壓來傳遞剪力，擰緊螺帽時產(chǎn)生預拉力很小，其影響可以忽略不計，而高強螺栓除了其材料強度很高之外，還給螺栓施加很大預拉力，使連接構件間產(chǎn)生擠壓力，從而使垂直于螺桿方向有很大摩擦力，而且預拉力、抗滑移系數(shù)和鋼材種類都直接影響高強螺栓的承載力。
　　根據(jù)受力特點分承壓型和摩擦型.兩者計算方法不同。高強螺栓最小規(guī)格M12，常用M16~M30，超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設計中應慎重使用。
　　高強度螺栓摩擦型和承壓型連接的區(qū)別：
　　高強螺栓連接是通過螺栓桿內(nèi)很大的擰緊預拉力把連接板的板件夾緊，足以產(chǎn)生很大的摩擦力，從而提高連接的整體性和剛度，當受剪力時，按照設計和受力要求的不同，可分為高強螺栓摩擦型連接和高強螺栓承壓型連接兩種，兩者的本質(zhì)區(qū)別是極限狀態(tài)不同，雖然是同一種螺栓，但是在計算方法、要求、適用范圍等方面都有很大的不同。在抗剪設計時，高強螺栓摩擦型連接是以外剪力達到板件接觸面間由螺栓擰緊力所提供的可能最大摩擦力作為極限狀態(tài)，也即是保證連接在整個使用期間內(nèi)外剪力不超過最大摩擦力。板件不會發(fā)生相對滑移變形（螺桿和孔壁之間始終保持原有的空隙量），被連接板件按彈性整體受力。在抗剪設計時，高強螺栓承壓型連接中允許外剪力超過最大摩擦力，這時被連接板件之間發(fā)生相對滑移變形，直到螺栓桿與孔壁接觸，此后連接就靠螺栓桿身剪切和孔壁承壓以及板件接觸面間的摩擦力共同傳力，最后以桿身剪切或孔壁承壓破壞作為連接受剪的極限狀態(tài)。總之，摩擦型高強螺栓和承壓型高強螺栓實際上是同一種螺栓，只不過是設計是否考慮滑移。摩擦型高強螺栓絕對不能滑動，螺栓不承受剪力，一旦滑移，設計就認為達到破壞狀態(tài)，在技術上比較成熟；承壓型高強螺栓可以滑動，螺栓也承受剪力，最終破壞相當于普通螺栓破壞（螺栓剪壞或鋼板壓壞）。
　　從使用上看：
　　建筑結構的主構件的螺栓連接，一般均采用高強螺栓連接。普通螺栓可重復使用，高強螺栓不可重復使用。高強螺栓一般用于永久連接
　　高強螺栓是預應力螺栓,摩擦型用扭矩扳手施加規(guī)定預應力,承壓型擰掉梅花頭。普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。普通螺栓只需擰緊即可。
　　普通螺栓一般為4.4級、4.8級、5.6級和8.8級。高強螺栓一般為8.8級和10.9級，其中10.9級居多。
8.8級 與8.8S 是相同等級。普通螺栓與高強螺栓的受力性能與計算方法均有所區(qū)別的。高強螺栓的受力首先是通過在其內(nèi)部施加預拉力P，然后在被連接件之間的接觸面上產(chǎn)生摩擦阻力來承受外荷載的，而普通螺栓則是直接承受外荷載的。
　　更具體的來說：
　　高強度螺栓連接具有施工簡單、受力性能好、可拆換、耐疲勞、以及在動力荷載作用下不致松動等優(yōu)點，是很有發(fā)展前途的連接方法。
　　高強度螺栓是用特制的扳手上緊螺帽，使螺栓產(chǎn)生巨大而又受控制的預拉力，通過螺帽和墊板，對被連接件也產(chǎn)生了同樣大小的預壓力。在預壓力作用下，沿被連接件表面就會產(chǎn)生較大的摩擦力，顯然，只要軸力小于此摩擦力，構件便不會滑移，連接就不會受到破壞，這就是高強度螺栓連接的原理。
高強度螺栓連接是靠連接件接觸面間的摩擦力來阻止其相互滑移的，為使接觸面有足夠的摩擦力，就必須提高構件的夾緊力和增大構件接觸面的摩擦系數(shù)。構件間的夾緊力是靠對螺栓施加預拉力來實現(xiàn)的，所以螺栓必須采用高強度鋼制造，這也就是稱為高強度螺栓連接的原因。
　　高強度螺栓連接中，摩擦系數(shù)的大小對承載力的影響很大。試驗表明，摩擦系數(shù)主要受接觸面的形式和構件的材質(zhì)影響。為了增大接觸面的摩擦系數(shù)，施工時常采用應噴砂、用鋼絲刷清理等方法對連接范圍內(nèi)構件接觸面進行處理。
　　高強度螺栓實際上有摩擦型和承壓型兩種。
　　摩擦型高強度螺栓承受剪力的準則是設計荷載引起的剪力不超過摩擦力。
　　承壓型高強度螺栓則是以桿身不被剪壞或板件不被壓壞為設計準則。