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高強(qiáng)度螺栓的基礎(chǔ)知識

發(fā)布時間：2025-06-06 08:38

高強(qiáng)度螺栓連接作為一種主要的鋼結(jié)構(gòu)連接方式，因其具有承載力高、安裝簡便、拆卸方便、耐疲勞好、適應(yīng)性強(qiáng)和可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在建筑、橋梁、機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

一、高強(qiáng)度螺栓連接副及其分類

我國通常把性能等級8.8S及以上的螺栓稱為高強(qiáng)度螺栓，目前常用的是8.8S和10.9S兩種。螺栓的性能等級中第一位數(shù)字代表螺栓材質(zhì)標(biāo)稱抗拉強(qiáng)度值等級，后面的兩位代表該材質(zhì)的屈強(qiáng)比（屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值），例如，性能等級10.9級高強(qiáng)度螺栓連接副，其材料經(jīng)過熱處理后，螺栓材質(zhì)公稱抗拉強(qiáng)度達(dá)1000MPa級，屈強(qiáng)比值為0.9，公稱屈服強(qiáng)度達(dá)900MPa級。

從外形上看，國內(nèi)外最常用的有大六角頭和扭剪型兩種。大六角頭高強(qiáng)度螺栓連接副含一個螺栓、一個螺母、兩個墊圈（螺頭和螺母兩側(cè)各一個墊圈），參見圖1。扭剪型螺栓連接副含一個螺栓、一個螺母、一個墊圈（螺母兩側(cè)一個墊圈），參見圖1。螺栓、螺母、墊圈在組成一個連接副時，其材料以及性能等級要匹配。

（a）大六角頭

（b）扭剪型

圖1 螺栓連接副示意圖

但在修訂高強(qiáng)度螺栓連接相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的時候，還提到另外一個說法。所謂高強(qiáng)度螺栓是指在施工的時候采用特定扳手施工，施工后栓桿內(nèi)有一定預(yù)拉力的螺栓。拋開預(yù)拉力來談高強(qiáng)度螺栓是無法理解很多問題，比如螺栓受啥力，螺栓為啥會斷？

二、螺栓連接分類

在我國鋼結(jié)構(gòu)受剪連接接頭中使用的螺栓連接一般分普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。選用普通螺栓或選用高強(qiáng)度螺栓（8.8S以上）作為連接緊固件，但不施加緊固軸力，當(dāng)受外力時接頭連接板即產(chǎn)生滑動，外力通過螺栓桿受剪和連接板孔壁承壓來傳遞（圖2a），該連接稱普通螺栓連接。

選用高強(qiáng)度螺栓（8.8S以上）作為連接緊固件，且施加緊固軸力，則該連接稱為高強(qiáng)度螺栓連接。

高強(qiáng)度螺栓連接分為摩擦型連接和承壓型連接兩類。摩擦型連接依靠高強(qiáng)度螺栓的緊固預(yù)拉力，在被連接件間產(chǎn)生摩擦阻力以傳遞剪力而將構(gòu)件、部件或板件連成整體的連接方式（見圖2b）。而承壓型連接是指當(dāng)摩擦面產(chǎn)生滑移后，依靠螺桿抗剪和螺桿與孔壁承壓以傳遞剪力而將構(gòu)件、部件或板件連成整體的連接方式（與圖2a類似）。

（a）普通螺栓連接（b）高強(qiáng)度螺栓摩擦連接

圖2普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接工作機(jī)理示意

三、剪切型高強(qiáng)度螺栓連接工作過程

高強(qiáng)度螺栓受剪連接接頭是最常見的連接形式，圖3為高強(qiáng)度螺栓受剪連接接頭典型荷載-變形曲線，其中豎坐標(biāo)為施加在接頭上的剪切荷載，橫坐標(biāo)為接頭沿受力方向的變形，通常為接頭連接板之間的相對位移。

圖3高強(qiáng)度螺栓受剪連接接頭典型荷載—變形曲線

從圖3曲線上可以把連接工作過程分為三個節(jié)點(diǎn)四個階段:

階段（一）為靜摩擦抗滑移階段，即摩擦型連接工作階段。在此階段外力全部靠連接板層之間接觸面間的摩擦力來傳遞，螺栓在連接中只擔(dān)當(dāng)一個角色，即靠本身的緊固軸力給連接板之間施加接觸壓力，從而使接觸面產(chǎn)生摩擦力。在這個過程中，螺栓本身不受剪力，即使在重復(fù)荷載作用下，螺栓的軸力等受力狀態(tài)不會發(fā)生變化，同時連接接頭的變形很小，可以忽略不計。

階段（二）為主滑移階段，當(dāng)接近和達(dá)到節(jié)點(diǎn)“

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二、螺栓連接分類

二、螺栓連接分類