1、江西建材质量控制与检测922023年1 月作者简介：卓凡（1996-），男，福建平潭人，本科，助理工程师，主要研究方向为工程材料质量检测。高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数试验的影响因素卓 凡福建省建筑科学研究院有限责任公司，福建 福州 350100摘 要：文中介绍了抗滑移系数试验的质量验收功能，梳理了试验要求，给出了高强度螺栓抗滑移试件的制作方法，从摩擦面处理、试件处理、预拉力调节三个方面，分析了其对抗滑移系数的干扰作用，从中发现材料表面粗糙度、材料接触面积、材料塑性三个因素，与抗滑移系数之间的影响，以规范试验操作，助力建筑验收工作有序进行。关键词：高强度螺栓；试件；抗滑移系数中图分类号：TU7
2、4 文献标志码：A文章编号：1006-2890（2023）01-0092-03Influence Factors of Anti-sliding Coefficient Test on Friction Surface of High-strength Bolt ConnectionZhuo FanFujian Academy of Building Sciences Co.Ltd.,Fuzhou,Fujian 350100Abstract:The article introduces the quality acceptance function of anti-slip coefficie
3、nt test,combs the test requirements,gives the manufacturing method of anti-slip test pieces of high-strength bolts,analyzes the interference function of anti-slip coefficient from three aspects of friction surface treatment,test piece treatment and pretension adjustment,and finds out the influence b
4、etween the three factors of material surface roughness,material contact area and material plasticity and anti-slip coefficient,This will standardize the test operation and help the building acceptance work to proceed in an orderly manner.Key words:High-strength bolt;Test piece;Anti-sliding coefficie
5、nt0 引言使用高强度螺栓紧固时，会在连接件表面形成一定轴力，即预拉力，对抗滑移板施加外力，使其与螺栓预拉力相互垂直，两个作用力的比值，称之为抗滑移系数。在实际构件检测期间，多数螺栓规格为M20，构件厚度为8mm、6mm不等，使用Q235钢板，螺栓结构抗滑移系数标准值为0.45。此类样品检测期间，如厚度较小，不符合工程使用要求，无法进行样品检验。例如进行抗滑移试验，试件的强度荷载约为188kN，抗滑移检测时的荷载取值为284kN，此时，抗滑移系数取值为0.45。如果荷载值不够，会导致试件未出现滑移现象时，芯板出现质量损坏，难以如实反馈试件抗滑移能力。当工程使用 M20 高强螺栓时，用于次梁与系
6、杆连接，施工单位需遵守规范内容，进行连接处理1。此时，需进行抗滑移的性能测试。由此出现一个检测认识偏差：摩擦型高强螺栓较为依赖于紧固力，此时传出的静摩擦力，可有效抵消外界荷载。与摩擦力相对应的是抗滑移系数。构件接触面相邻位置，应拥有充足摩擦作用，方可产生抗滑移系数。而工程的高强螺栓仅承受轴向拉力，具有一定构件连接功能，并未拥有充足的接触面，难以完成抗滑移检测。抗滑移检测的本身，具有工程检测的辅助性，使用各类螺栓、钢构件处理效果相差无几2。为此，进行抗滑移检测，可反馈螺栓结构参数设计的合理性，具有一定的检测意义。1 抗滑移系数试验概述1.1 质量验收的关键依据钢结构相关验收规范明确指出抗滑移系数
7、的重要性，需要对施工单位和工厂分别进行抗滑移试验检定，在现场处理的摩擦面需进行单独试验检测。试验方法需参照GB 50205-2020 钢结构工程施工质量验收标准 中附录 B的相关要求，保证试验规范，结果可考。JGJ 82-2011钢结构高强度螺栓连接技术规程 标准给出了抗滑移系数 的取值方法，一般情况下，高强度螺栓使用Q235B钢材进行抗滑移试验，采取喷砂处理方式，此时的 值为0.45。1.2 检验方法试验方法按批次进行，检验批可按分部工程（子分部工程）所含高强度螺栓用量划分：每5 万个高强度螺栓用量的钢结构为一批，不足5 万个高强度螺栓用量的钢结构视为一批。若有两种或两种以上摩擦面（含有涂层
8、的摩擦面）的表面处理工艺时，每一种表面处理工艺均需进行抗滑移系数检测，每批3 组试件3。检验期间，设备读数误差不可大于1%，据此进行设备读数校准。在检验前期，全面检查各类设备，比如传感器、应变仪等，确保设备读数偏差率不超过2%，符合试验的设备读数精确性要求。1.3 制作试件制作试件时，参照钢结构厚度，综合设定试件厚度。试件有两个厚度参数，分别为芯板及盖板厚度 t1、t2，两个参数大小应符合2t2 t1的关系，且保证试件截面、连接面的间隔位置，处于弹性状态。试件宽度c设计时，参照GB 50205-2020 钢结构江西建材质量控制与检测932023年1 月工程施工质量验收规范 进行赋值。试件连接时
9、，夹紧段长度 l可根据试验机夹具要求取值为150mm。试件制作完成，应保持表面平整、清洁无垢、边缘整齐4。1.4 试验步骤试件组装完成后，使用螺栓对试件进行紧固。初拧紧固处理时，预拉力应为螺栓标准作用力的一半。终拧紧固处理时，每个螺栓的预拉力应该在螺栓标准作用力的95%105%P之内，P为螺栓预拉力参数的设计值。在组装完成的试件侧面，勾画滑移线，将其安装在拉力试验设备内。进行抗滑移试验时，首次增加荷载作用时，需取荷载设计值10%，作为初荷，保持此荷载1min后进行匀速加载，荷载增加幅度约35kN/s，荷载增加至出现滑动现象，查看此时产生滑移的荷载值，记为 Nv。当试件发生滑移时，会出现异常声响
10、，确保滑移现象判断准确。2 抗滑移系数试验需考量的因素2.1 螺栓检验钢结构验收规范针对抗滑移试件给出了具体要求，即“试验采用双摩擦面的二栓拼接的拉力试件，所代表的钢构件与试件应相同材质、相同制作、相同表面处理工艺和相同表面状态，存放的环境条件应一致，并且使用的高强度螺栓连接副应为同批和相同性能等级”。为此，检测抗滑移系数时，应保证试件与工程螺栓的生产批次相同。摩擦面工艺、构件受力、螺栓个数、存储环境、荷载参数各个因素，均应与工程实际保持一致，以此提高试验结果的准确性。2.2 螺栓应力螺栓应力改变共有两个过程：（1）螺栓紧固处理后，各处摩擦面出现微观变形，由此改变预拉力参数，致使应力迅速变小，
11、力变较快；（2）材料性能改变，致使材料发生塑性改变，弹性改变量较小，应力逐渐变小。抗滑移检测时，预拉力参数会受到第一个过程的干扰，螺栓紧固处理后，螺栓预拉力会出现短时变小现象，预拉力变化时间持续510min，力变速度减缓，预拉力参数不再改变。为此，在试件紧固处理后的10min之内，待预拉力参数变幅较小时，再进行拉伸检测，以此获取更为精确的预拉力参数5。2.3 测定滑移荷载抗滑移试验期间，试验器具回针、异常声响等现象的发生，均表示试件盖板、芯板间隔位置有滑动现象。使用高强度螺栓时，构件连接传出的摩擦力，用于传输荷载作用。当摩擦面受到外界荷载作用，出现相对滑动现象，此时连接状态失效，试验完成。试验
12、设定中，确定了滑动受损点的作用，将其设定为加载终点，以满足抗滑移检测需求，有效规避检测设备内部磨损带来的异常声响问题，显著提高检测数据的可参考性。3 试验分析3.1 试验方案设计多组试件，测定抗滑移参数，使用应变片、轴力计测定预拉力大小，各组试件均放置7d。在施加预拉力作用后，高强度螺栓都会损失部分预拉力，从应变片、轴力计中获取拉力损失值。摩擦面各类工艺处理后，采用应变片，可以有效控制预拉力。试验中，选择大六角头螺栓处理试件，制作试件的材质为Q235B钢板，芯板和盖板的厚度分别为20mm和12mm，板材宽度为100mm。拉力试验期间，运行万能试验设备、静态应变检测器具。试验前，各组设备均进行误
13、差校准，确保符合试验要求。高强度螺栓初期的预拉力参数设定为155kN，应变片连接的螺杆区域A约为281mm2。应变片粘贴对应的螺栓长度为75mm，轴力计粘贴对应的螺栓长度为120mm。如表1所示，是各类摩擦工艺、不同存放时间的抗滑试验结果。表1 各组试件的抗滑系数试验数据记录结果摩擦面工艺滑移荷载/kN单侧预拉力/kN抗滑移系数 抗滑移系数平均值 喷砂,7d（安装应变片）2953110.4740.4723013160.4762893100.466喷砂,7d（安装应变片、轴力计）2963120.4740.4752993140.4762933080.476喷砂+生赤锈，7d（安装应变片）29631
14、50.4700.4762973140.4733023110.486喷砂+生赤锈，7d（安装应变片、轴力计）2963110.4760.4712943150.4672983160.472喷砂+无机富锌漆，7d（安装应变片）3183160.5030.5033163170.4983253200.508人工除锈，7d（安装应变片）2423140.3850.3862463170.3882393100.385喷砂，180d（安装应变片）3223160.5090.5103253150.5163213180.505喷砂+生赤锈，180d（安装应变片）3073170.4840.4923103150.4923123
15、130.4983.2 试验分析3.2.1 摩擦面处理由表1 试验数据可知，各组摩擦面处理方案中，“喷砂+无机富锌漆”的方法，存储7d后，滑移荷载最大，最高达到325kN，单侧预拉力最大值为320kN，抗滑移系数 的平均值达到了0.503；人工除锈的表面处理工艺，抗滑移系数 的平均值最小，仅为0.386。由此说明，“喷砂+无机富锌漆”工艺可显著提高试件表面的抗滑移能力，人工除锈方法的性能强化效果不明显。经对比发现，摩擦面处理方式是改变螺栓抗滑移系数大小的关键因素6。3.2.2 试件存储时间由表1 数据可知，在摩擦面工艺处理后，进行不同时段的试件存储，试件抗滑移系数大小会有一定差异。喷砂工艺处理后
16、，试件存储7d与180d数据对比时，180d存储的试件值为0.510，相比7d试件高出0.038；“喷砂+生赤锈”工艺处理后，试件存储180d，值相比存储7d试件高出0.016。由此说明，在相同摩擦面处理工艺条件下，不同的试件存储时间长短和抗滑移系数大小有一定差异，当存储时间增加时，抗滑移系数相应增大。产生此种现象的原因归结于钢材自身性能，在存储时间增加时，钢材强度变大，其抗摩擦性能变强，相应改变了抗滑移系数大小。故推断，高强度螺栓表面处理后，存储时间是影响其抗滑移系数的主要因素。（下转第96 页）江西建材质量控制与检测962023年1 月3 结语（1）不同监测点的水平位移存在一定差异，且其随深度变化亦有所变化，大致在13m处的水平位移值最大。同时，随时间持续，水平位移值有持续增加趋势。（2）通过水平位移的变形预测，得出 ICS-RBF-GRNN模型在基坑水平位移预测中的适用性和有效性，不过水平位移的累计变形后续仍会进一步增加，且增加速率趋于减小，综合说明了水平位移趋于稳定。参考文献 1 黄莺，方中义，李学聪，等.上软下硬地层深基坑结构变形监测及分析J.中国安全生产科学技术，2022，
