高强度螺栓栓接板抗滑移试验的分析与建议

程时刚

(武桥重工集团股份有限公司,湖北武汉 430052)

高强度螺栓栓接板抗滑移试验的分析与建议

程时刚

(武桥重工集团股份有限公司,湖北武汉 430052)

国家先后发布了三个关于高强度螺栓栓接板抗滑移系数的检测行业标准,为了更全面的了解这三个标准的异同点,笔者对抗滑移系数试验方法作了简要的综述和探讨。

预拉力 高强度螺栓 抗滑移系数

The state has released three high-strength bolts bolted plates on anti-slip coefficient of the testing industry standard,The brief summary and discussion of test method with the anti-slipping coefficient test for a more comprehensive understanding of the similarities and differences between the three standards.

pre-tension high strength bolt anti-slip coefficient

近年来，因国家基础建设的高速发展，大跨度桥梁、大型水电站、大型电站锅炉、超高层摩天大楼、电厂主厂房等大型工程建设逐年增多，在这些工程中都大量的使用到了高强度螺栓栓接板连接结构，而高强度螺栓栓接板抗滑移系数又是其中一项非常重要的试验参数。

紧随时代的发展，国家先后制定并颁布了三个有关抗滑移系数试验方法的标准，它们分别是：TB2137-90《铁路钢桥栓接板面抗滑移系数试验方法》；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》；这几个标准分别对抗滑移系数试验所要用到的试件、检测设备和试验步骤都作出了很详细的规定。为了全面理解三个标准的内涵，同时比较三个标准的不同之处、从而正确的掌握执行标准，本文对抗滑移系数试验的方法作简要的分析和探讨，希望能为新标准的制定以及从事本行业的试验人员能起到一定的参考和帮助作用。

1 抗滑移试验原理

抗滑移系数的测定其实和高中物理学中关于摩擦系数的求解原理是一样的，都是等于摩擦力与正压力之比值，只是抗滑移系数的测定试验是通过高强度螺栓加装轴力传感器按规定的预拉力iP(即正压力)将双摩擦面的摩擦试板紧固按二栓或三栓拼接起来(见图1)，夹持在合理吨位量程的拉力试验机上匀速加载，直至试验件的滑动，读取并记录滑动载荷N，带入公式(1)中计算滑移系数μ：

式中：N由拉力试验机测得的滑动载荷；μ抗滑移系数；nf摩擦面数；滑动端高强度螺栓预拉力的实测值。

2 试验的基本要求

2.1 抗滑移试验应先后由制造单位和安装单位进行

制造单位和安装单位两者都必须要做抗滑移系数试验，两者缺一不可，制造单位做摩擦试验是为了保证所制作的钢结构件摩擦面的抗滑移系数能够达到设计规范，而安装单位是为了检验钢结构件运输到项目安装现场后的抗滑移系数是否能够满足设计要求。在标准TB2137-90中仅仅是提到了“制造和架设前”进行抗滑移系数的测定，是否应分别由两家单位先后来做试验未做明确规定。（如表1）

2.2 试验件与实际项目上构件的同一性

抗滑移系数试验只能通过制作试件进行模拟试验，而不能直接在钢结构的成品件上进行，因此，试件能否真实地反映构件实际情况就要看试件与构件的同一性如何。

三个标准中都一致规定了试件与构件应为同一材质、同批制作、同一摩擦面处理工艺，并采用同一性能等级和直径的高强度螺栓并在相同条件下运输和存放等“五个相同条件”，仔细阅读标准后发现TB2137-90和JGJ82-2011标准中规定采用同一直径的高强度螺栓，而GB50205-2001中却要求采用“同批”高强度螺栓，然而在实际试验中要实施这一条往往会遇到一些困难，常常因螺栓加装轴向测力传感器后其长度不够，而导致无法进行试验。其实抗滑移系数的大小主要还是取决于预拉力和摩擦力的大小，只要螺栓能够满足试验要求，是否“同批”应该不会对检测结果造成什么影响。

3 抗滑移试件的尺寸

3.1 试板的宽度

结合三个标准中对试件板宽度的要求，制作了对照表(表3)。对三个标准进行仔细比较后发现TB2137-90和JGJ82-2011的规定比GB50205-2001更为合理。因为GB50205-2001中板宽b的规定是由螺栓直径来决定的，而实际试验中螺栓的性能等级(8.8s和10.9s)、试验件的连接型式(二栓或三栓)以及钢材的屈服强度和试验件的抗滑移系数的设计(工地试板μ≥0.45和工厂试板μ≥0.55)等几项因素都对板宽b会造成影响。

例如：抗滑移试板拉板和夹板材质为Q 3 4 5、夹板厚度δ 1=20mm采用三栓试验法测量抗滑移系数，现要求采用10.9s级M24的高强度螺栓来进行试验，求μ≥0.55时，板宽b最小值为多少mm？

解答：标准GB50205-2001中规定10.9级M24的螺栓预拉力的标准值为250kN

由公式(2)

图1 抗滑移系数试验件

表1 要求进行两次试验的表述对照

表3

式中μm抗滑移系数设计要求值； nf摩擦面数；试件滑动一侧高强度螺栓预拉力标准值之和；sσ钢板的屈服强度下限值；1δ试件夹板厚度。

3.2 试板的厚度说明

标准TB2137-90和GB50205-2001都对钢板厚度做了详细说明，即试件厚度必须根据钢结构工程中有代表性的板材厚度来确定，而JGJ82-2011未对试验钢板厚度做出说明，这是三者之间的区别所在。

4 结语

本文对TB2137-90《铁路钢桥栓接板面抗滑移系数试验方法》、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》这几个标准在试验件与实际项目上构件的同一性、以及抗滑移试件的尺寸等方面结合笔者多年的试验经验做了简要的对比阐述和探讨，理清各标准之间的差异，希望能为从事本行业的试验人员提供一些参考和帮助。

[1]TB2137-90《铁路钢桥栓接板面抗滑移系数试验方法》.

[2]JGJ82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》.

[3]GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》.

[4]GB/T1231-2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件》.

[5]温洁明.钢结构用高强度螺栓抗滑移系数的测定方法[J].广西机械,2001(4).