摩擦型高强度螺栓抗剪连接实验
新型单边拧紧高强度螺栓摩擦型连接扭矩系数及抗剪性能试验研究
文章编号：1000-4750(2021)01-0119-10新型单边拧紧高强度螺栓摩擦型连接扭矩系数及抗剪性能试验研究范俊伟1，杨 璐1，班慧勇2,3(1. 北京工业大学土木工程系，北京 100124；2. 清华大学土木工程系，北京 100084；3. 土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京 100084)摘 要：为促进钢结构装配式建筑和可拆卸钢结构的连接技术发展，该文介绍了一种基于传统高强度螺栓的新型单边连接方式，并设计了5个摩擦型连接接头试件。
通过开展抗剪试验，研究了其扭矩系数、抗滑移系数、抗剪承载力、抗剪机理等，并与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的相关设计方法进行了对比分析。
采用有限元软件ABAQUS 建立了高强度螺栓连接接头试件的有限元模型，验证了有限元模型的准确性和适用性，并对该新型螺栓连接接头进行了参数分析。
结果表明，该文提出的新型单边拧紧高强度螺栓摩擦型连接方式安装简单、易于施工和拆卸，抗剪连接破坏前螺栓预拉力损失值在15%~20%，其抗滑移系数、抗剪承载力仍可按照现行标准进行设计计算。
研究成果能够为此类新型单边连接技术的工程应用提供基础。
关键词：单边连接高强度螺栓；试验研究；扭矩系数；抗滑移系数；预拉力损失；有限元分析中图分类号：U213.5+2 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.02.0111EXPERIMENTAL STUDY ON TORQUE COEFFICIENT AND ON SHEARPERFORMANCE OF A NOVEL BLIND BOLTED CONNECTIONWITH HIGH-STRENGTH BOLTSFAN Jun-wei 1, YANG Lu 1, BAN Hui-yong2,3(1. Department of Civil Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China;2. Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;3. Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Education Ministry, Beijing 100084, China)Abstract: To further develop connection techniques in prefabricated steel building structures as well as deconstructable steel structures, a novel blind bolted connection with traditional high-strength (HS) bolt is introduced herein, and five slip-critical ones are designed. Based on a shearing test, their torque coefficient, slip coefficient, shear capacity and shear mechanism are investigated, and the test results are compared with design values in accordance with standard for the design of steel structures GB 50017−2017. The finite element model for the HS bolted connection is developed with ABAQUS, and its accuracy and applicability are verified against the test results. Parametric analyses are carried out. It is indicated that this new blind bolted connection with HS bolt is favourable to installation and disassembly. During the shear loading process, the loose of pretension within the bolts is up to 15%~20%, and current national standard is generally still adequate for predicting slip coefficient and shear capacity of such bolted connections. Research outcomes obtained may provide an important basis for the utilization of such novel blind bolted connections in practice.Key words: high-strength blind bolt; experimental research; torque coefficient; slip coefficient; pretension loose;finite element analysis收稿日期：2020-02-25；修改日期：2020-07-11基金项目：北京市自然科学基金面上项目(8182029)第 38 卷第 1 期Vol.38 No.1工 程 力 学2021年1 月Jan.2021ENGINEERING MECHANICS119钢结构装配式建筑在结构性能、使用功能、施工效率、可持续发展等方面具有独特的优势，发展装配式建筑是我国建筑行业发展的趋势之一[1 − 2]。
高强螺栓抗剪连接件推出试验数值模拟
浙江交通职业技术学院学报，第22卷第1期，2021年3月Journal of Zhejiang Institute of CommunicationsVol.22 No.l, Mar.2021高强螺栓抗剪连接件推出试验数值模拟秦希，赵伟(浙江交通职业技术学院，杭州311112)摘 要：在预制混凝土板中采用可拆卸螺栓连接是缩短施工时间、优化施工工艺的方法之一。
提出一种新的螺栓连接件形式，利用ABAQUS 有限元软件对连接件推出试验进行了精细化的有限元模拟，并分析了不同参数下的荷载-滑移曲线和破坏行 为。
提出的精细化有限元数值模拟方法能够较为准确地再现高强螺栓抗剪连接件推出试验的受力性能和破坏模式。
通过有限元模拟可知，在预紧力和螺杆直径满足抗剪要求的前提下，螺栓连接件推出试验的荷载-滑移曲线受螺栓预紧力大小、混凝土板预留孔径大小的影响较大，而基本不受螺栓螺杆直径的影响。
关键词：预制；组合梁；高强螺栓；连接件；推出试验；有限元中图分类号：U443.37文献标识码：Adoi ： 10.3969/j .issn. 1671 -234X.2021.01.005文章编号：1671-234X (2021) 01 - 0022 - 061概述由混凝土板和钢梁组成的钢-混凝土组合梁已经在建筑和桥梁中得到广泛的使用。
在组合梁中，剪力连接件是保证钢梁和混凝土板之间组合作用的重要构件。
目前，常见的剪力连接件类型包括焊钉连接件、钢筋连接件、角钢连接件和螺栓连接件個1)。
对于将焊钉作为抗剪连接件的传统钢-混凝土 组合梁，一般采用现浇混凝土板，因此，现有的钢-混凝土组合结构施工方法耗时长、劳动强度大、 造价高。
此外，现场浇筑混凝土也给组合结构的质 量控制带来了困难。
同时，由于埋设在现浇混凝土板中的焊钉连接件焊接在钢梁翼缘上，使得采用焊钉连接件的传统组合结构在混凝土板拆除时产生大量的浪费和可观的能源消耗。
因此，与现浇混凝土 板相比，在预制混凝土板中采用可拆卸螺栓连接是缩短施工时间、优化施工工艺的有效方法。
(完整word版)高强度螺栓的连接方式
高强度螺栓的连接方式有摩擦连接、承压连接、混合连接和并用连接和张拉连接四种〔1 ）摩擦型连接：摩擦型高强螺栓是一般常说的高强螺栓，基于高强螺栓紧固时产生的强大夹紧力来压紧钢板束，依靠接触面间产生的抗剪摩擦力传递与螺栓垂直方向应力的连接方法.高强度螺栓的连接方式一般分为有摩擦连接、承压连接、混合连接和并用连接和张拉连接四种。
今天就来介绍一下摩擦型连接的特点。
摩擦型连接：高强度螺栓一般分为摩擦型高强度螺栓、承压型高强度螺栓和抗拉型高强度螺栓三种，摩擦型高强螺栓是一般常说的高强螺栓.摩擦型连接在荷载设计值下,以连接件之间产生相对滑移，作为其承载能力极限状态。
通俗一点来讲摩擦型连接就是就是基于高强螺栓紧固时产生的强大夹紧力来压紧钢板束，依靠接触面间产生的抗剪摩擦力传递与螺栓垂直方向应力的连接方法。
摩擦型高强度螺栓因其硬度高，安装方便，被广泛的应用于钢框架结构梁、柱连接，实腹梁连接，工业厂房的重型吊车梁连接，制动系统和承受动荷载的重要结构的连接。
( 2 ）承压型连接：是在螺栓拧紧后所产生的抗滑移力及螺栓杆在螺孔内和连接钢板间产生的承压力来传递应力的一种连接方法。
在抗剪设计中，高强度螺栓承压型连接是指螺栓连接使用过程中允许外剪力超过最大摩擦力，因为这使得摩擦力已经超过了最大摩擦力,被连接板件之间会发生相应的滑移变形，直到螺栓的杆身一孔壁相互接触，后面的连接就只能靠螺栓杆身的剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力,那就是以螺栓本身的的杆身或者孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。
简单的来说就是高强度螺栓的承压连接中的高强度螺栓的滑动，也承受剪力,最终破坏相当于普通螺栓破坏.承压型高强度螺栓则是以杆身不被剪坏或板件不被压坏为设计准则。
( 3 ）张拉型连接：接头在螺栓拧紧后,钢板间产生的压力使雳板层处于密贴状态，螺栓在轴向拉力作用下，板层间的压力减少,外力完成由螺栓承担。
当外力作用超过螺拴的预拉力时，板层间就互相离开，发生离间时的荷载叫做离间荷载，张拉连接其外力应小于离间荷载。
高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数检验 PPT
规格，“31”代表螺栓的通道号。
三 试验流程
❖ 3检测流程：
❖ b.仪表的两个显示窗口左边显示单号，又边 显示双号。
❖ C.按下“通道”键，仪表左边显示窗口的数 值闪动这时可用“→”、“↑”、“↓”和 “Enter”键选择需要的通道。
高强度螺栓连接摩擦面的 抗滑移系数检验
目录
定义与术语 基本要求 试验流程 注意事项
一 定义与术语
❖ 抗滑移系数： ❖ 高强度螺栓连接摩擦面滑移时，滑动
外力与连接中法向压力（等同于螺栓 预拉力）的比值。
一 定义与术语
❖ 高强度螺栓连接副： ❖ 高强度螺栓在生产上全称叫高强度螺
栓连接副，一般不简称为高强螺栓。 ❖ 大六角高强螺栓由一个大六角头螺栓
三 试验流程
❖ 3检测流程
❖ ⑰切换装置切换至“快退”档，卸下拼接试 件板。
❖ ⑱顺序关机（关闭试验软件-关闭测控系统停止油泵-关闭电源-关闭电脑）清理试验现 场。
❖ ⑲记录试验数据，清理现场。
三 试验流程
❖ 3检测流程
❖ ⑳抗滑移系数µ计算:
四 注意事项
试件转运过程中摩擦面不能
1 磕碰、损伤。
0.95P-1.05P之间。
螺栓的性
螺栓规格
能等级 ❖
表M112.一个M1高6强度M螺20栓的M预22拉力MP2（4 KNM）27
8.8S 45 80 125 150 175 230
M30 280
10.9S 55 100 155 190 225 290 355
三 试验流程
❖ 3检测流程：
❖ ⑦组装好试件后，在其 侧面画出观察滑移的直 线。
高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数试验介绍及其影响因素
禽强茂螺栓臨棲摩瘵面抗情参t救试验介殆g宴影响®素邓宗梁（福建省建筑科学研究院有限责任公司，福建省绿色建筑技术重点实验室，福建福州350108）摘要介绍了钢结构工程用高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验，从摩擦面的表面处理方式、钢板抗滑移试件的存放时间及预拉力控制方法等三个方面研究了影响高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数的主要因素。
研究表明，抗滑移系数会随着连接件表面处理方式的不同而不同，会随其生锈时间的长短而改变，不同的预拉力控制方法所测得的抗滑移系数各异,选择在螺栓杆部上粘贴应变片的方式控制预拉力有较高的准确性和可靠性。
关键词高强度螺栓;连接摩擦面;抗滑移系数;影响因素0引言钢结构高强度螺栓连接中,使连接件摩擦面产生滑动时的外力与垂直于摩擦面的高强度螺栓预拉力之和的比值称为高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数叫抗滑移系数是摩擦型高强度螺栓的重要设计参数,对构件的承载力有直接影响。
高强度摩擦型螺栓连接时是把高强度螺栓拧紧,使其产生紧固轴力压紧构件，紧固轴力即预拉力，利用接触面的摩擦力实现传力的作用叫为确保高强度螺栓连接的可靠性，抗滑移系数必须满足设计要求,否则可认为连接件的表面处理不到位,应禁止出厂或工地禁止进行拼装,必须重新处理,直到符合要求为止。
1抗滑移系数试验介绍《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205—2020标准第6.3.1条规定，应分别对工厂和安装单位进行摩擦面的抗滑移系数试验，构件摩擦面在现场处理的应单独进行试验,其结果应合格。
该条为强制性条文，必须严格执行。
检查数量和试验方法按GB50205—2020标准附录B执行。
《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82—2011标准第3.2.4条中规定了高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数“的取值,如普通钢结构构件材质Q235表面喷砂处理的“取0.45叫1.1检验频率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_批。
Q690高强钢-高强度螺栓抗剪连接受力性能试验研究
Q690高强钢-高强度螺栓抗剪连接受力性能试验研究建筑形式的多样化使得新型高效、节能环保的高强钢材得到了大力发展,高强钢材在国内外建筑和桥梁工程中得到了应用。
建筑钢结构高强化与装配化趋势对连接及节点性能提出了更高要求,高强钢连接节点受力更大、更复杂,螺栓连接节点的螺栓数量多,导致连接节点范围更大,而且国内钢结构设计规范目前没有针对高强钢的设计条文。
为了了解高强钢连接节点的受力性能,进一步推进高强钢的应用,特别是国产高强钢的应用,本文对国产Q690高强钢高强度螺栓抗剪连接的受力性能开展了试验研究,同时开展了Q345钢材高强度螺栓抗剪连接的对比试验。
本文的主要研究工作及成果有:(1)对Q690和Q345钢、10.9级和12.9级高强度大六角头螺栓进行静力材性试验;对7种规格高强度螺栓连接副,按批次进行了连接副扭矩系数测定试验;完成了77组高强度螺栓抗剪连接的静力试验,得到了抗剪连接的荷载位移曲线、极限承载力和峰值位移;(2)通过对试验数据的分析,研究了Q690高强钢的局部变形能力,获得了钢材强度和厚度、螺栓规格、螺栓预拉力、螺栓布置形式以及板件几何尺寸对抗剪连接的破坏模式、极限承载力和变形的影响规律;(3)将试验结果与不同国家和地区的钢结构设计规范的计算值和预测的破坏模式进行了对比,分析和探讨了预测结果与试验结果的差别及原因;提出了优化的单颗螺栓抗剪连接破坏模式之间的界限,讨论了螺栓和钢材的级配问题;(4)基于统计分析,得到了发生剪出破坏的高强钢抗剪连接承压承载力与端距的变化关系,比较了高强钢发生剪出破坏和撕裂破坏时承载力;基于试验和分析,评价了中国规范关于承压型高强度螺栓连接相关规定的合理性,提出了修改建议。
本文的创新点:(1)对国产Q690高强钢-12.9级高强度螺栓抗剪连接进行了试验研究;(2)采用实测扭矩系数对10.9级和12.9级高强度螺栓施加预拉力,研究预拉力对抗剪连接的影响;(3)梳理单颗螺栓抗剪连接的各破坏模式之间的关系,得到了撕裂破坏与剪出破坏、撕裂破坏与净截面破坏的界限。
高强度螺栓连接
或者满足：
三、承压型高强度螺栓
1）承压型高强度螺栓的抗剪承载力设计值 承压型高强度螺栓的抗剪承载力设计值与普通螺 栓计算相同，分螺栓杆抗剪和孔壁承压两部分。
为防止承压型高强螺栓受剪变形过大，所受剪力 不得大于按摩擦型高强度螺栓计算的抗剪承载力 的1.3倍。 所以一个承受剪力的承压型高强度螺栓需满足：
接时，其拼接件宜采用钢板。以使被连接部 分能紧密贴合，保证预拉力的建立。
（2）在高强度螺栓连接范围内，构件接 触面的处理方法应在施工图中说明。
(3要求，构造上除连接板 的边、端距≥1.5d0外其它同普通螺栓。
二、摩擦型高强螺栓连接计算
1）摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值
• 3、高强度螺栓群偏心受拉
由于高强度螺栓偏心受拉时，螺拉的最 大拉力不得超过0.8P，能够保证板层之间始 终保持紧密贴合，端板不会拉开，故摩擦型 连接高强度螺栓和承压型连接高强度螺栓均 可按普通螺栓小偏心受拉计算，即：
• 高强度螺栓群承受拉力、弯矩和剪力的共同作
用 1、摩擦型连接的计算
图3.6.4所示为摩擦型连接高强度螺栓承受拉力、 弯矩和剪力共同作用时的情况。由于螺栓连接板层间 的压紧力和接触面的抗滑移系数，随外拉力的增加而 减小。已知摩擦型连接高强度螺栓承受剪力和拉力联 合作用时，螺栓的承载力设计值应符合相关方程：
• 摩擦型高强螺栓的连接较承压型高强螺栓的变形小，承
载力低，耐疲劳、抗动力荷载性能好。而承压型高强螺 栓连接承载力高，但抗剪变形大，所以一般仅用于承受 静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。
• 材料
高强度螺栓常用钢材有优质碳素钢 中的35号钢、45号钢，合金钢中的20 锰钛硼钢等。制成的螺栓有8.8级和 10.9级。 8.8级为
摩擦型高强度螺栓的连接方案
高强螺栓连接方案1：在本工程中高强度螺栓用在梁与梁的拼接和梁与柱的连接上，螺栓出厂时，应有合格证及检测报告，检测报告的内容包括：螺栓名称、标准、强度等级、本批连接副规格数量，及检测结果、原材料机械性能复查、外型公差、连接副扭距系数、硬度、锲负载等数据及连接副原材料质量保证书。
2：安装前应对高强螺栓扭距系数及抗滑移系数进行复试，结果全为合格，方可使用。
3：高强螺栓连接时首先应对连接端面进行检查，确保端面干燥、整洁、无飞边、毛刺、焊接飞溅物、误涂的油漆。
4：高强度螺栓连接时，螺栓应能自由穿入，不应敲击强行穿入、不应采用气割扩孔，当扩孔时，必须经设计方同意，扩孔后的孔径不得超过1.2倍的螺栓直径，螺栓穿入方向应保持一致，并从中间向外逐一拧紧。
初拧扭距为终拧扭距的50%，终拧扭距的计算公式为：T C=K×P C×d式中：T C：终拧扭距值（N.m）P C：施工预拉力标准值，（KN）d：螺栓公称直径（mm）K：扭距系数，由实验得来。
如：M20高强螺栓的施工预拉力为170KN，复查实验报告得知M20高强螺栓扭距系数为0.135（平均值）那么T C =K×P C×d=0.135×170×20=459（N.m）≈460（N.m）即M20高强螺栓的终拧扭距为460N.m，初拧扭距为230N.m。
根据计算结果，调整扭距扳手，使指针对准初拧扭距值，对高强螺栓初拧，初拧结束后，可终拧。
终拧在初拧一小时后、24小时内进行，并在当日终拧结束。
并逐一检查，防止漏拧。
螺栓丝扣外露2-3扣，允许10%的螺栓外露1扣或4扣。
高强度螺栓拧紧后的顶紧面应有70%以上的接触面，可用0.3㎜塞尺检查，插入面应小于30%，最大边隙小于0.8㎜，超过时应矫正。
可用锤击或螺栓拉紧的方法校正，若超过 1.0时，可用加斜垫的方法修正。
本工程钢梁与钢梁，钢梁与钢柱均为高强螺栓连接，M20高强螺栓的终拧扭距为460N.m。
高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数实验报告
高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验报告
委托单位
报告编号
工程单位
喷砂车间
螺栓生产批号
建设单位
安徽宏宇铝业有限公司
拼接方式
双拼
螺栓规格、等级
M20X70/10.9S
代表数量（吨）
80
试件制作单位
杭州天乐钢构
见证人
摩擦面数
ห้องสมุดไป่ตู้双面
送样日期
摩擦面处理工艺
试验日期
螺栓生产单位
报告日期
检测结果
试件编号
1
2
公司地址：邮编：电话：
检测单位：批准：审核：试验：
3
同批螺栓连接副预拉力平均值（kN）
159
159
159
滑移荷载（KN）
329.4
319.6
288.2
抗滑移系数
0.52
0.50
0.45
设计要求
≥0.4
试验结论
来样所检项目符合设计要求
执行标准
GB 50205-2001
备注:1、本结果仅指来样而言2、本报告无试验报告专用章无效3、未经批准不得部分复制本报告4、对本报告有异议，应于收到报告之日起十日内向本试验单位提出，逾期恕不受理
最新-螺栓群受拉力、弯矩、剪力共同作用
（2）高强度螺栓承压型连接
与普通螺栓计算类似，需满足vb NNtbt 1
1
N
Nb N c
v 1.2
M
b
b
b
Nv 、Nc 、Nt —
一个承压型高强螺栓的
抗剪、承压、抗拉承载力设
计值；
Nv、Nt— 最危险螺栓受到的剪力、
拉力，即：
N N M y1 ;
n
V
Nb vi
0.9nf
(P
1.25Nti )
1
n
即： V 0.9nf (nP 1.25Nti)
1
式中， Nti ≤ 0 时，取 Nti =0
V 1 N M
同时, 对于螺栓的抗拉，需满足：
N t1
N n
M y1
y
2 i
N
b t
0.8P
计算中，只考虑螺栓拉力对抗剪承载力的不利影响，未考虑 受压区板层间压力增加的有利作用，故按该式计算的结果是略 偏 安全的；同时，计及了螺栓拉力不同对抗剪强度的影响， 因此更 为经济合理。
3、螺栓群受拉力、弯矩、剪力共同作用
（1）高强度螺栓摩擦型连接
各螺栓承担的拉力：
Nti
N n
M
yi yi2
拉力、剪力共同作用下，单个螺栓 抗剪承载力：
Nb vi
0.9nf
(P
1.25Nti )
单个螺栓抗剪承载力随拉力的增加而 Nv 减小。
V 1 N M
Nt
Nv
Nt
因此对于螺栓群的抗剪，需满足：
t n
yi2
Nv
V n
注意： 在弯矩 M 作用下，中和轴位于螺栓群形心 O 处。因此偏心受
高强度螺栓试验检测方案
高强螺栓试验检测方案高强度螺栓多用于钢结构建筑、钢结构厂房、钢结构桥梁、轨道交通运输等钢结构工程，其质量关系着施工操作人员的生命安全，也关系着施工完毕后使用者（即业主）的生命安全，高强度螺栓的试验至关重要。
本作业指导书主要对高强度大六角头螺栓连接副的扭矩系数、高强度扭剪型螺栓连接副的预拉力和高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数的检测做指导，评定高强螺栓的性能。
一试验目的通过试验高强度大六角头螺栓连接副的扭矩系数、高强度扭剪型螺栓连接副的预拉力和高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数，判定高强螺栓的质量是否符合使用要求。
二试验依据《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2020三试验用仪器设备1、微机控制高强螺栓检测仪：测量误差不大于2% 。
2、高强螺栓抗滑移系数检测仪：测量误差不大于2% 。
3、万能试验机：测量误差应不大于1% 。
4、压力传感器、电阻应变仪：测量误差应不大于2% 。
四基本技术性能要求1、高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数，每组8套连接副扭矩系数的平均值应为0.110-0.150，标准偏差小于或等于0.010。
2、高强度扭剪型螺栓连接副预拉力，每组8套连接副预拉力的平均值和标准偏差应符合标准要求。
3、高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数，应不低于图纸设计值的要求。
五试验原理利用专用的测试仪器对高强度螺栓连接副和高强度螺栓连接摩擦面进行检测，根据测定的扭矩系数、预拉力和抗滑移系数来判定高强度螺栓的性能。
六基本要求及试验方法1、高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数试验：（1）试验用螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取，每批应抽取16套连接副（试验8套，备样8套），进行试验。
（2）连接副扭矩系数试验用的计量器具应在实验前进行标定，误差不得超过2%。
（3）每套连接副只应做一次试验，不得重复使用。
在紧固中垫圈发生转动时，应更换连接副，重新试验。
（4）进行连接副扭矩系数试验时，螺栓预拉力值应符合表1的规定。
6 高强螺栓摩擦型连接计算讲义
北京交通大学海滨学院 钢结构课程讲义 六
Nv Nt 1 N vb N tb
式中 ，代入即可得（3.56）.
(3.57)
二、螺栓群计算
1．高强度螺栓群的抗剪计算 （1）轴心力作用时 高强度螺栓群抗剪连接所需螺栓数目由下式确定 n≥
N b N min
（24）
对摩擦型连接， N vb =0.9nfμ P
的承载力设计值。 （2）高强度螺栓群因弯矩受拉 在普通螺栓连接中， 弯矩引起的拉力由螺栓杆承受， 压力由钢板受压区承受。 螺栓杆面积小而钢板面积达， 故近似地按中和轴在弯矩作用方向受压区最下排螺 栓中心处计算。 在高强度螺栓连接中，弯矩引起的拉力名义上由螺栓承受，实际上主要靠钢 板接触面预压力的减小来承受，而且减小后接触面还有一定的夹紧力；压力则由 钢板受压取承受。 前已叙述， 每个螺栓预压力面积 约为螺栓杆截面积 截面积 的 10～20 倍，实际上已经比较接近该螺栓处的全部钢板面积（图 2）。实际计 算时为了方便并略偏于安全，可近似假定无论在弯矩的受拉区或受压区，受力面 积均按每个螺栓为 相同（图 2 右图中的虚线圈面积）；则中和轴将在全部螺栓 的形心 O 处水平轴，最外排螺栓受力最大。高强度螺栓群因弯矩受拉时，最大 拉力及其验算式为：
2．抗剪承载力
一个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值为：
N vb =0.9nfμ P
式中
（3.54）
0.9——抗力分顶系数 rR 的倒数； nf——传力摩擦面数目：单剪时，nf＝1；双剪时，nf＝2； P——一个高强度螺栓的设计预拉力； μ ——摩擦面抗滑移系数。
3．抗拉承载力
高强度螺栓拧紧后，螺栓杆内产生预拉力 P。与此相应，螺栓把被连接的钢 板夹紧，使其间产生预压力 C，并且 C=P（图 1 a）。预拉力 P 在螺栓杆截面 内大致为均匀分布； 钢板间预压力 C 扩散分布于螺栓头与螺母附近局 部范围内，可大致认为在螺栓附近局部面积 栓直径与钢板束厚度的比值等变动，大致为 内均匀分布。面积 的大小随螺 。
高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验报告3高强螺栓的施工要点
主控项目
主控项目
• 1、螺栓强度试验（高强度大六角头螺栓、大六角螺母、
垫圈试验报告）
•
主控项目
主控项目 • 2、高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验报告
主控项目
3、高强螺栓的施工要点
① 紧固前检 查
螺栓紧固前，应对 螺孔、被连接件的移 位，不平度、不垂直 度、磨光顶紧的贴合 情况，以及板叠合处 摩擦面的处理，连接 间隙，孔眼的同心度， 临时螺栓的布放等进 行检查。
• 检查数量:被扩 螺栓孔强度 螺栓与球节点 应紧固连接， 高强度螺栓拧 入螺栓球内的 螺纹长度不应 小于1.0d(d 为 螺栓直径)，连 接处不应出现 有间隙、松动 等未拧紧情况。
锥头
高强螺栓与套筒
钢
管
杆
实心螺栓球
件
45号钢
螺栓球节点
魅力钢结构
紧固法”。
⑶ 高强螺栓的保管及现场复验
① 高强螺栓的保管
高强度螺栓的包装、运输、现场保管过程要保持它的出 厂状态，直到安装使用前才能开箱检查使用。以防止连接副 的扭矩系数(K)发生变化，这是高强度螺栓保管的一项重要内 容。
② 高强度螺栓的现场取样复验报告
扭剪型高强螺栓和高强大六角头螺栓出厂时应随箱带有 扭矩系数和紧固轴力(预拉力)的检验报告。
南京大胜关长江大桥 高强螺栓连接施工
主控项目、一般项目
③ 紧固完毕检查 高强大六角头螺栓检查：包括是否有漏拧和施工扭矩值。 施工扭矩值的检查在终拧完成1h后、48h内进行。 抽查量：每个作业班组和每天终拧完毕数量的5％，其不合格的数量
应小于被抽查数量的10％，且少于2个，方为合格。否则，应双倍抽检。 如仍不合格，则应对当天终拧完毕的螺栓全部进行复验。
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
（2）钢板强度验算 查表知，Q235钢的允许应力为140MPa。因被连接 板件承受拉力，钢板受螺栓孔削弱后的净截面面积为
An 12 (340 3 23) 3250mm2
N N(1 0.5 n1 ) 420000 (1 0.5 3) 315000N
n
6
被连接钢板净截面强度
A 12 340
N 315000 96.9MPa ＜ [ ]=140MPa
An 3250
满足要求。
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
连接板的厚度之和（16mm）大于被连接板的厚度（12mm） ，故不需验算连接板强度。
被连接板毛截面强度
N 420000 103 MPa＜ [ ]=140MPa满足要求。
《结构设计原理》课件
111、摩擦型高强度螺栓连接的计算 案例
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
如图中所示，有一计算截面为340mm×l2mm 的钢板，采用高强度螺栓和两块尺寸为 340mm×8mm的连接板连接。承受轴向拉力 N=420kN，钢材为Q235号钢，螺栓材料为40硼 钢。试对该连接进行设计。
n 摩擦面数 f=2。
一个高强度螺栓的容许承载力为
Nvb
1 K
nf
P
1 1.7
2 0.35190000
78235N
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
连接所需高强度螺栓数量为
n N 420000 5.4 Nvb 78235
采用6个。在外力的作用方向，螺栓按最小间距3d， 最小端距1.5d，排列，以减小连接板的长度，节省钢材。 垂直于外力的作用方向，螺栓间距和边距根据钢板宽度布置， 螺栓排列如图所示。
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
13高强度螺栓连接摩擦面抗滑移检验报告
高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数检验报告
GD2102013
报告编号： 收样日期： 检验日期： 报告编写日期：
试样编号
试样名称 试
试样规格(mm)
螺栓性能等级 样
螺栓生产单位
工程部位
检验项目 抗滑移系数
检
验
结
果
单个值
平均值
最小值
备注
注：未经本站书面批准，不得部分复制检验报告(完整复制除外)。
批注：
审核：
校核：
地址：
说明
1. 检验依据： 《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》 (JGJ 82－91) 及各相关产品技术标准；
2. 取样批量： 以 3000 套为一批或参阅各相关产品技术标准。
GD2102013
高强度螺栓摩擦型连接
静荷载或间接承受动荷件间摩擦系数
1、高强度螺栓预拉力的控制方法
通过拧紧螺帽的方法，螺帽的紧固方法：
A、转角法
B、扭矩法
C、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）
（A）转角法 先用普通扳手初拧，使被连接构件贴合，并作出
标记线，然后从此标记线开始用长扳手终拧，拧到预 定角度时，螺栓拉力即达到所需预拉力。 （B）扭矩法
有橇力时的 螺栓破坏
300
无橇力时的 螺栓破坏
Nt≥0.5P后，橇力Q出现
250
200
如设计时不计算橇力,应使 150
Nt≤0.5P或增加连接板件的刚度 100
50
（如设加劲肋）
0
Q
Nu’ Nu N 50 100 150 200 250 300
t
(KN)
B、承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破 坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓 相同，即：
V
加承托
承托刨平顶紧后，认为承托 M 承担全部剪力，螺栓群仅按受拉
连接计算。
刨平顶紧 承托(板) 连接角焊缝
§3－8 高强度螺栓连接计算
一、高强度螺栓的工作性能及单栓承载力
按受力特征的不同高强度螺栓分为两类：
摩擦型高强度螺栓—依靠板件间摩擦力传递内力，
以剪力不超过摩擦力为设计准则；
动荷载
承压型高强度螺栓—受力特征与普通螺栓类似，允 许接触面滑移，以连接达到极限承载力为设计准则。
4、高强度螺栓抗剪连接的工作性能和单栓承载力
(1)抗剪连接工作性能 四个阶段：摩擦传力的弹性
阶段、滑移阶段、栓杆传力的弹 性阶段、弹塑性阶段。
N
4 高强度
3
螺栓
24 1
摩擦型高强度螺栓抗剪连接实验
摩擦型高强度螺栓 抗剪连接实验实验名称：摩擦型高强度螺栓抗剪连接实验 实验日期：2015年12月5日 实验目的：① 了解摩擦型高强度螺栓抗滑移系数的计算方法；② 了解摩擦型高强度螺栓连接不同阶段的受力性能和破坏过程； ③ 掌握摩擦型高强度螺栓抗剪连接的承载力计算方法。
实验原理摩擦型高强螺栓连接是将高强度螺栓拧紧，使螺杆产生预拉力压紧构件接触面，靠接触面的摩擦力阻止其相对滑移，达到传力目的，并以板件间的摩擦力被外力克服作为极限状态。
因此，接触面抗滑移系数是重要的计算参数。
即NP μ=（其中N 为滑动外力，P 为螺栓预拉力）单个剪力螺栓的承载力计算： 受剪承载力：b f 0.9n v N Pμ=承压承载力：b c c tf d N ∑=b注：实验给定参考数f 2n =、实验器材实验器材统计表双摩擦面双栓拼接拉力试件155kN P =图1 双摩擦面双栓拼接拉力试件平面图图2 双摩擦面双栓拼接拉力试件图图3 拉力试件零件① 图4 拉力试件零件②注：拉力试件摩擦面采用抛丸、除锈处理 图中所示单位均为mm 实验过程及结果Step1 试件组装：将一片100×15×310钢板放置在最底层，将两片100×10×325放置在第二层，两块钢板间距为5mm,将一片100×15×310钢板放置在最顶层，竖直方向四块钢板螺栓孔径垂直。
Step2 螺栓初拧、终拧：设置扭矩扳手设置值为760N.M, 将螺栓套入，用手进行初拧，初拧完成后用设置好扭矩值的扭矩扳手进行终拧直到终拧完成。
Step3 试件加载：将组装好的构建安装在万能试验机上进行加载，观察螺栓滑移情况和粉笔线错动情况在电脑上观察曲线变化。
加载工况及结果记录 实验结果及思考1、 由实验过程求取摩擦系数；b f 0.9n v N Pμ=f 2n =μ= 0.500352、 由实验过程理解预拉力的加载原理；高强螺栓通过螺栓的抗剪能力和螺帽与母板之间的摩擦力来提供抗力，而摩擦力的大小与压力成正比，压力正是施加在高强螺栓上的预拉力，因此必须控制预拉力达到一定限值。
喷砂处理钢板高强度螺栓摩擦型连接循环抗剪试验研究
喷砂处理钢板高强度螺栓摩擦型连接循环抗剪试验研究刘学春;高胜寒;陈学森
【期刊名称】《北京工业大学学报》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】为了解决地震下高强度螺栓抗剪连接承载力性能的问题,对钢板喷砂处理的不同螺栓尺寸和孔型的36个高强度螺栓抗剪连接件进行了双剪、单剪和夹紫铜片双剪的循环加载试验,获得了连接件抗剪承载力、抗滑移系数、滑移前变形、刚度、滑移后的滑动承载力、实测摩擦因数、名义摩擦因数和螺栓拉力。
结果表明:双剪连接刚度大,单剪连接滑移前变形是双剪连接的1.8倍;在喷砂钢板间夹紫铜片后抗滑移系数提高约16.1%并可减小摩擦力离散性和滑移噪声;螺栓垫圈与喷砂钢板间的摩擦力对单剪抗剪承载力有提高作用;提出修正的单剪连接抗滑移承载力公式;给出双剪、单剪和夹紫铜片双剪连接的滑移前变形建议取值,提出3类连接的滑动承载力公式。
【总页数】12页(P70-81)
【作者】刘学春;高胜寒;陈学森
【作者单位】北京工业大学北京市高层和大跨度预应力钢结构工程技术研究中心【正文语种】中文
【中图分类】TU391
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摩擦型高强度螺栓 抗剪连接实验
实验名称：摩擦型高强度螺栓抗剪连接实验 实验日期：2015年12月5日 实验目的：
① 了解摩擦型高强度螺栓抗滑移系数的计算方法；
② 了解摩擦型高强度螺栓连接不同阶段的受力性能和破坏过程； ③ 掌握摩擦型高强度螺栓抗剪连接的承载力计算方法。
实验原理
摩擦型高强螺栓连接是将高强度螺栓拧紧，使螺杆产生预拉力压紧构件接触面，靠接触面的摩擦力阻止其相对滑移，达到传力目的，并以板件间的摩擦力被外力克服作为极限状态。
因此，接触面抗滑移系数是重要的计算参数。
即
N
P μ=
（其中N 为滑动外力，P 为螺栓预拉力）
单个剪力螺栓的承载力计算： 受剪承载力：
b f 0.9n v N P
μ=
承压承载力：b c c tf d N ∑=b
注：实验给定参考数f 2
n =、
实验器材
实验器材统计表
双摩擦面双栓拼接拉力试件
155kN P =
图1 双摩擦面双栓拼接拉力试件平面图
图2 双摩擦面双栓拼接拉力试件图
图3 拉力试件零件① 图4 拉力试件零件②
注：拉力试件摩擦面采用抛丸、除锈处理 图中所示单位均为mm 实验过程及结果
Step1 试件组装：将一片100×15×310钢板放置在最底层，将两片100×10×325放置在第二层，两块钢板间距为5mm,将一片100×15×310钢板放置在最顶层，竖直方向四块钢板螺栓孔径垂直。
Step2 螺栓初拧、终拧：设置扭矩扳手设置值为760N.M, 将螺栓套入，用手进行初拧，初拧完成后用设置好扭矩值的扭矩扳手进行终拧直到终拧完成。
Step3 试件加载：将组装好的构建安装在万能试验机上进行加载，观察螺栓滑移情况和粉笔线错动情况在电脑上观察曲线变化。
加载工况及结果记录 实验结果及思考
1、 由实验过程求取摩擦系数；
b f 0.9n v N P
μ=
f 2n =
μ= 0.50035
2、 由实验过程理解预拉力的加载原理；
高强螺栓通过螺栓的抗剪能力和螺帽与母板之间的摩擦力来提供抗力，而摩擦力的大小与压力成正比，压力正是施加在高强螺栓上的预拉力，因此必须控制预拉力达到一定限值。
高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽，使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力，通过螺帽和垫板，对被连接件也产生了同样大小的预压力。
在预压力作用下，沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力，显然，只要轴力小于此摩擦力，构件便不会滑移，连接就不会受到破坏，这就是高强度螺栓连接的原理
3、 描述高强摩擦型螺栓不同阶段的受力性能及破坏过程；
摩擦传力的弹性阶段 在施加荷载之初，荷载较小，荷载靠构件间接触面的摩擦力传递，螺栓杆与孔壁之间的间隙保持不变，连接工作处于弹性阶段，在n -δ图上呈现出0，1斜直线段。
但由于板件间摩擦力的大小取决于拧紧螺帽时在螺杆中的初始拉力，一般说来，普通螺栓的初拉力很小，故此阶段很短。
滑移阶段 当荷载增大，连接中的剪力达到构件间摩擦力的最大值，板件间产生相对滑移，其最大滑移量为螺栓杆与孔壁之间的间隙，直至螺栓与孔壁接触，相应于n -δ曲线上的1，2水平段。
栓杆传力的弹性阶段 荷载继续增加，连接所承受的外力主要靠栓杆与孔壁接触传递。
栓杆除主要受剪力外，还有弯矩和轴向拉力，而孔壁则受到挤压。
由于栓杆的伸长受到螺帽的约束，增大了板件间的压紧力，使板件间的摩擦力也随之增大，所以n -δ曲线呈上升状态。
达到“3”点时，曲线开始明显弯曲，表明螺栓或连接板达到弹性极限，此阶段结束。
受剪螺栓连接达到极限承载力时，可能的破坏形式有：①当栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆可能先被剪断；②当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏，由于栓杆和板件的挤压是相对的，故也可把这种破坏叫做螺栓承压破坏；③端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏；④板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断。
4、比较三种螺栓安装和工作中的优缺点，并思考其各自适合的工作环境。
高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力最为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内，外剪力不超过最大摩擦力。
板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量），被连接板件安弹性整体受力。
高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触。
此后，连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。
普通螺栓：成本低，装卸方便，可以承受拉，剪力，但承受拉力能力较弱，而且对开孔截面有一定削弱。
适合在承载力不是很大的构件上使用
实验心得：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，最为一个验证性实验也是我们对课本上知识进行外延和拓展的好机会。
在这个实验中，我理解了预拉力的加载原理和扭矩扳手的使用方法。
实验的过程可能会很漫长但是我们也要虚心进行等待，螺栓滑移变形量很小也需要等待，所以在实验中我们要耐心观察粉笔画的变化。
试验过后，面对发生的现象我们要进行认真分析，比如螺栓滑移后，钢板摩擦面被破坏，我们应该清楚认识到虽然它已经不能在摩擦型中使用但是作为承压型仍可以使用。
155kN
P =。