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高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力
發(fā)布時(shí)間：2025-06-04 16:12
高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力是指在施工時(shí)通過緊固螺帽，使螺栓產(chǎn)生巨大而又受控制的拉力，該拉力通過螺帽和墊板，對(duì)被連接件也產(chǎn)生同樣大小的預(yù)壓力。預(yù)拉力在高強(qiáng)度螺栓連接中起著關(guān)鍵作用，具體如下：
大多數(shù)螺栓的作用就是把節(jié)點(diǎn)部件夾緊在一起。在安裝過程中，通過擰緊螺母并固定另一端，螺栓在螺桿中產(chǎn)生拉力，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)部件的緊固。
開始安裝單個(gè)螺栓時(shí)，螺桿中的拉力和螺栓預(yù)拉力之間存在一對(duì)一的關(guān)系。以后會(huì)看到，當(dāng)緊固其他螺栓或?qū)⒐?jié)點(diǎn)投入使用時(shí)，螺栓中的拉力會(huì)發(fā)生變化。因此預(yù)拉力只是個(gè)初始的而且短暫存在的事件。我們關(guān)注三個(gè)不同時(shí)刻的螺栓拉力：
1、初始預(yù)拉力：第一次擰緊時(shí)螺栓中形成的拉力。
2、剩余預(yù)拉力：施工完畢、所有的螺栓都被張緊后，螺栓中剩余的拉力。
3、工作時(shí)的螺栓拉力：就是螺栓工作階段的拉力。
初始預(yù)拉力和節(jié)點(diǎn)最終的工作特性之間常常存在直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。正確的初始預(yù)拉力很關(guān)鍵。
一、不正確的預(yù)拉力帶來的問題
（1）預(yù)拉力過?。?/span>
易松動(dòng)脫落：螺栓、螺母連接的部件之間無法緊密固定，在振動(dòng)、沖擊或長期使用過程中，螺栓、螺母容易發(fā)生松動(dòng)甚至脫落，影響設(shè)備或結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行。
加速磨損：由于連接不緊密，螺栓、螺母與被連接件之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)或微動(dòng)，這會(huì)加速螺紋和接觸面的磨損，降低螺栓、螺母的使用壽命。
疲勞壽命縮短：在動(dòng)態(tài)載荷作用下，預(yù)拉力過小會(huì)使螺栓、螺母承受更大的交變應(yīng)力，導(dǎo)致其疲勞壽命顯著縮短，可能會(huì)出現(xiàn)螺栓疲勞斷裂的情況。
（2）預(yù)拉力過大：
螺栓斷裂：過大的預(yù)拉力可能會(huì)使螺栓超過其屈服強(qiáng)度甚至抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致螺栓發(fā)生塑性變形或脆性斷裂，使連接失效。
螺紋損壞：對(duì)螺母來說，過大的預(yù)拉力會(huì)使螺紋承受過高的壓力，容易造成螺紋牙的損壞，如螺紋變形、滑牙等，影響螺母的正常使用和再次裝配。
材料性能劣化：過大的預(yù)拉力會(huì)使螺栓、螺母材料長期處于高應(yīng)力狀態(tài)，可能導(dǎo)致材料的性能發(fā)生變化，如產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，降低其承載能力和使用壽命。
（3）應(yīng)力腐蝕破壞：
應(yīng)力腐蝕破壞(SCC)類似于疲勞破壞，這種的應(yīng)力主要由預(yù)拉力產(chǎn)生，如果它們超過一個(gè)臨界值水平會(huì)使得應(yīng)力腐蝕破壞更易產(chǎn)生。
二、預(yù)拉力的最佳值
通常希望節(jié)點(diǎn)使用最大可能的預(yù)拉力，但在確定該值時(shí)還需要考慮下列因素：
（1）靜態(tài)和動(dòng)態(tài)荷載作用下，螺栓和節(jié)點(diǎn)部件的強(qiáng)度；
（2）張緊螺栓的精度期望值；
（3）節(jié)點(diǎn)的重要性，即所需要的安全系數(shù)；
（4）使用時(shí)節(jié)點(diǎn)的工作環(huán)境（溫度、腐蝕性流體、地震動(dòng)等）；
（5）節(jié)點(diǎn)使用中受到的操作或工作荷載。
三、影響螺栓工作荷載的因素
仔細(xì)研究螺栓的控制問題前，首先了解施工控制過程，總結(jié)決定螺栓上“工作荷載”的主要因素，但它只是諸多關(guān)心問題中的一個(gè)。下面的內(nèi)容會(huì)影響最終的結(jié)果。
（1）初始預(yù)拉力：第一次、逐個(gè)張緊螺栓時(shí)所形成的預(yù)拉力。
（2）次序/方法:一組螺栓張緊的方法會(huì)顯著影響最終的結(jié)果。方法包括張緊它們的次序、是否在一道工序內(nèi)就張緊至最終的扭矩值，或通過幾道工序持續(xù)增加扭矩等。
（3）剩余預(yù)拉力：考慮嵌入松弛和彈性相互作用后螺栓中剩余的拉力。
（4）外荷載：外荷載會(huì)增加或減小螺栓中的拉力，并由此影響節(jié)點(diǎn)緊固力。當(dāng)在設(shè)計(jì)螺栓節(jié)點(diǎn)或選擇“正確的”預(yù)拉力時(shí)，這些荷載必須進(jìn)行估計(jì)和計(jì)算。外荷載可能來自于管道里面的壓力、屋面雪荷載、慣性力、地震動(dòng)、結(jié)構(gòu)其他部分的重量等。
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