01-高强螺栓力学性能试验

高强螺栓及螺栓连接副力学性能试验主讲：万立皓一，螺栓分类建筑工程中常用的有：大六角头螺栓和扭剪型螺栓二，高强度螺栓•高强度螺栓的性能等级分为8.8级和10.9级，其中扭剪型只在10.9级中使用。在标示方法上，小数点前数字表示热处理后的抗拉强度，小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。8.8级表示螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，屈强比为0.8；10.9级表示螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9三，螺栓的性能检测项目紧固件的性能检验项目包括：尺寸，化学成分，无损检测，机械性能包括螺栓连接副扭矩系数、紧固轴力(预紧力和拧紧扭矩)、拉伸（屈服强度、抗拉强度）、硬度等性能，钢结构紧固件力学性能检测（抗滑移系数、轴力）等验收规范GB50205要求：大六角高强度螺栓连接副使用前需复试扭矩系数，而扭剪型高强度螺栓连接副需复试预拉力，合格后方可使用。复试批量为每3000套抽检8副（注：对于同一强度等级、同一直径但螺栓长度不同的高强螺栓连接副，如不能证明为同一批次，视为不同规格，应分别取样检测。GB/T3632-2008扭剪型高强螺栓及GB/T1231-2006大六角高强螺栓规范规定:在同一批的前提下,但螺栓长度≤100mm时，长度相差≤15mm；或者螺栓长度≥100mm时，长度相差≤20mm，可视为同一长度。）。四，螺栓连接副性能测试--扭矩系数4.1扭矩系数4.1.1.适用范围适用于高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数的复验。4.1.2引用文件GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范JGJ82-2011钢结构高强度螺栓连接技术规程GB/T1231-2006《钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》4.1.3检测设备——高强螺栓扭矩系数检测仪四，螺栓连接副性能测试--扭矩系数4.1.4操作步骤：a,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，每套连接副包括一个螺栓、一个螺母、二个垫圈。代表批量最大为3000套。不同直径按不同批复验。b,连接副扭矩系数复验用的计量器具应在试验前进行标定，误差不得超过2%。c,每套连接副只应做一次试验，不得重复使用。组装连接副时，螺母下的垫圈有倒角的一侧应朝向螺母支承面。在紧固中垫圈发生转动时，应更换连接副，重新试验。d,连接副扭矩系数的复验应将螺栓穿入轴力计，在测出螺栓拉力P的同时，应测定施加于螺母上的施拧扭矩T，并应按下式计算扭矩系数K。式中T—施拧扭矩（N·m）d—高强度螺栓的公称直径（mm）P—螺栓预拉力（kN）𝐾=𝑇𝑃×𝑑四，螺栓连接副性能测试--扭矩系数4.1.4操作步骤：进行连接副扭矩系数试验时，螺栓预拉力值应控制在下表规定的范围，超出该范围者，所测得之扭矩系数无效。e,进行连接副扭矩系数试验时，应同时记录环境温度。试验所用有机具、仪表及连接副均应放置在该环境内至少2h以上。f,每组8套连接副扭矩系数的平均值应为0.110～0.150，标准偏差小于或等于0.010。螺栓预拉力值范围（kN）螺栓规格（mm）M16M20M22M24M27M30预拉力值P10.9S99～121153～187189～231225～275288～352351～4298.8S81～99126～154149～182176～215230～281279～341四，螺栓连接副性能测试--保证载荷4.2保证载荷检验4.2.1.适用范围适用于钢结构用高强度大六角头螺栓、钢结构用扭剪型高强度螺栓、普通螺栓螺钉的保证载荷试验，不适用于沉头螺钉和螺柱的保证载荷试验4.2.2引用文件GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》GB/T3632—2008《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T1231—2006《钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T3098.1-2010《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.2-2000《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》4.2.3检测设备万能试验机（1000kN）精度I级四，螺栓连接副性能测试--保证载荷4.2.4操作步骤：a,抽样规则：复验用螺母（螺栓、螺钉、螺柱）应在施工现场待安装的螺栓（螺钉）中按批随机抽取，样本大小n=8，合格判定数Ac=0。同规格同等级的螺栓应划为一批，代表批量最大为3000套。b,螺母保证载荷试验，将螺母拧入淬硬的螺纹芯棒上（如图1所示），然后在万能试验机上作拉伸试验，试验时夹头的移动速度不应超过3mm/min，沿螺母轴线方向对螺母施加相应的保证荷载，持续施加15s，螺母不应脱扣或断裂，当去除载荷后，应可用手将螺母旋出，或借助扳手松开螺母（但不应超过半扣）后旋出。在试验中，如芯棒损坏，则试验作废。四，螺栓连接副性能测试--保证载荷4.2.4操作步骤：c,螺栓、螺钉和螺柱实物的保证载荷试验，按照相应的保证载荷在万能试验机上对试件施加轴向载荷，其保证载荷值为下页表中要求值。并持续施加15s，试验时夹头的移动速度不应超过3mm/min。注：承受载荷又未旋合的螺纹长度应为一倍螺纹直径（1d），对全螺纹试件，承受载荷又未旋合的螺纹长度应接近实际的一倍螺纹直径（1d）。若试件为螺柱，则应将拧入机体端（或等长双头螺柱的任一端）拧紧在专用夹具中。四，螺栓连接副性能测试--保证载荷常用螺栓保证载荷值。四，螺栓连接副性能测试--保证载荷4.2.5结果评定：卸载后,紧固件的总长度l1应与加载前的l0相同(其公差±12.5μm为允许的测量误差)。某些不确定因素,如直线度、螺纹对中性和测量误差,当初次施加保证载荷时,可能导致紧固件明显的伸长。在这种情况下,可使用比表5和表7规定值增大3%的载荷,按9.6.5再次进行试验。如果第二次卸载后的长度(l2)与其加载前的长度(l1)相同(其公差±12.5um为允许的测量误差),则应认为符合本试验要求。四，螺栓、螺钉力学性能测试--楔负载4.3楔负载复验4.3.1.适用范围适用于钢结构用高强度大六角头螺栓、钢结构用扭剪型高强度螺栓、普通螺栓螺钉的楔负载试验4.3.2引用文件GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》GB/T3632—2008《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T1231—2006《钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T3098.1-2010《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》4.3.3检测设备——万能试验机（1000kN）精度I级——楔垫四，螺栓、螺钉力学性能测试--楔负载4.3.4操作步骤：a,抽样规则：复验用螺栓（螺钉）应在施工现场待安装的螺栓（螺钉）中按批随机抽取，样本大小n=8，合格判定数Ac=0。同规格同等级的螺栓应划为一批，代表批量最大为3000套。b,在待检的螺栓头下置-10°楔垫（见图1），在拉力试机上将螺栓拧在带有内螺纹的专用夹具上，大六角头螺栓和扭剪型螺栓拧入夹具的螺纹最少6扣，普通螺栓（螺钉）拧入夹具的螺纹最小距离为一倍螺纹直径（≥1d）。然后按GB/T228标准进行拉力试验。四，螺栓、螺钉力学性能测试--楔负载4.3.4操作步骤：c,图1中楔垫的硬度应≥45HRC，尺寸应符合表1，表2的规定。d,在进行拉力试验时，应持续施加载荷，直至试件发生断裂。四，螺栓、螺钉力学性能测试--楔负载4.3.5结果评定：a,试件断裂应发生在杆部或未旋合的螺纹长度范围内。b,全螺纹的螺栓或螺钉，如果断裂自未旋合的螺纹部分起始，即使在拉断前已延伸或扩展到头下圆角或头部，仍应视为符合本试要求。c,在试验过程中，螺栓或螺钉试件断裂前，所施加的拉力载荷达到螺栓或螺钉相应性能等级规定的最小载荷，判定为合格。五，高强度螺栓连接摩擦面--抗滑移系数5.1抗滑移系数5.1.1.适用范围适用于高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数的检验。5.1.2引用文件GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范JGJ82-2011钢结构高强度螺栓连接技术规程GB/T1231-2006《钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》5.1.3检测设备——万能试验机（1000kN）精度I级——轴力计——扭矩扳手——抗滑移系数试验仪五，高强度螺栓连接摩擦面--抗滑移系数5.1.4操作步骤：1，基本要求抗滑移系数试验以钢结构制造批为单位进行。制造批可按分部（子分部）工程划分规定的工程量每2000t为一批，不足2000t的可视为一批。选用两种及两种以上表面处理工艺时，每种处理工艺应单独检验。每批三组试件。2，抗滑移系数试验应采用双摩擦面的拼接拉力试件，Lb/2b/2b53d02d0L12d02d03d02d0L1t1t2t1dLb/2b/2bdL12d03d02d02d03d02d05L1t1t1t2五，高强度螺栓连接摩擦面--抗滑移系数5.1.4操作步骤：3，抗滑移系数试验用的试件应由制造厂加工，试件与所代表的钢结构构件应为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态，并应用同批同一能等级的高强度螺栓连接副，在同一环境条件下存放。4，试件钢板的厚度t1、t2应根据钢结构工程中有代表性的板材厚度来确定，同时应考在摩擦面滑移之前，试件钢板的净截面始终处于弹性状态；宽度b可参照下表规定取值。L1应根据试验机夹具的要求确定。试件板面应平整，无油污，孔和板的边缘无飞边、毛刺。五，高强度螺栓连接摩擦面--抗滑移系数5.1.4操作步骤：5，试件的组装顺序应符合下列规定：先将冲钉打入试件孔定位，然后逐个换成装有压力传感器或贴有电阻片的高强度螺栓，或换同批经预拉力复验的扭剪型高强度螺栓。紧固高强度螺栓应分初拧、终拧。初拧应达到螺栓预拉力标准值的50%左右。终拧后，螺栓预拉力应符合下列规定：（1）对装有压力传感器或贴有电阻片的高强度螺栓，采用电阻应变仪实测控制试件每个螺栓的预拉力应在0.95P～1.05P（P为高强度螺栓的预拉力）之间；（2）不进行实测时，扭剪型高强度螺栓的预拉力（紧固轴力）可按同批复验预拉力的平均值取用。五，高强度螺栓连接摩擦面--抗滑移系数5.1.4操作步骤：6，试件应在其侧面画出观滑移的直线。7，将组装好的试件置于拉力试验机上，试件的轴线应与试验机夹具中格对中。加荷时，应先加10%的抗滑移设计荷载值，停1min后，再平稳加荷，加荷速度为3～5kN/s。直拉至滑动破坏，测得滑移荷载Nv。在试验中当发生以下情况之一时，所对应的荷载可定为试件的滑移荷载：（1）试验机发生回针现（针对老式表盘指针拉力机）；（2）试件侧面画线发生错动；（3）X-Y记录仪上变形曲线发生突变（力值下降）；（4）试件突然发生“嘣”的响声五，高强度螺栓连接摩擦面--抗滑移系数5.1.5结果计算：抗滑移系数，应根据试验所测得的滑移荷载Nv和螺栓预拉力P的实测值，按下式计算，宜取小数点二位有数字。式中—由试验测得的滑移荷载（kN）—摩擦面面数，取n=2—试件滑移一侧高强度螺栓预拉力实测值（或同批螺栓连接副的预拉力平均值）之和（取三位有效数字）（kN）；m—试件一侧螺栓数量，取m=2。μ=𝑁𝑣𝑛𝑓•𝑃𝑖𝑚𝑖=1𝑁𝑣𝑛𝑓𝑃𝑖𝑚𝑖=1五，高强度螺栓连接摩擦面--抗滑移系数谢谢观看！