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在土木建筑钢结构和道桥建设工程中,高强度螺栓连接的应用越来越广泛。高强度螺栓的紧固安装过程中,确保施工预拉力值满足要求是使高强度螺栓连接能够正常工作的关键。控制扭矩法和螺母转角法是目前紧固件安装工程当中使用最多的两种方法。与控制扭矩法不同,螺母转角法是一种位移控制方法,并且操作时只需要普通的长扳手就可以完成,操作和检查都比较简单。当用转角法拧紧时,螺栓可以拧过材料的屈服点,保证了施工预拉力的一致性和准确性,提高了材料的利用率和螺栓的疲劳强度。
高强度螺栓在拧紧时的机械性能对于决定螺栓的预拉力以及紧固方法起着非常重要的作用。本文分析了高强度螺栓在拧紧时的机械性能和不同紧固方法的紧固原理,从理论上分析了高强度螺栓在拧紧螺母的过程中,影响扭矩一轴力一转角关系的因素,并介绍了国内外在相关方面的研究成果。
本课题研究中针对8.8级和10.9级的M20与M24高强度螺栓的紧固过程进行了试验研究,得出了不同类型的高强度螺栓在紧固过程中的扭一拉关系以及轴力一转角关系,考虑了包括起始状态、设备或板件的刚度、螺栓握距、紧固件表面处理等因素对于高强度螺栓拧紧性能的影响效果,对比了8.8级和10.9级高强度螺栓在拧紧性能上的异同。由于在使用螺母转角法紧固时允许螺栓进入塑性范围并做为预紧力控制目标,所以在对部分螺栓的拧断试验中考察了螺栓拧断时的螺母转动角度,明确了螺栓紧固时的安全储备。
本文最后总结了达到高强度螺栓要求预拉力所需要的螺母转角值,分析了螺母极限转角能力,为确立高强度螺栓螺母转角法的紧固要求提供了依据和建议。