1、现象
(1)高强度螺栓在施拧时发生“跟转”:即螺母侧垫圈随螺母一起转动,或螺杆随螺母一起转动,甚至螺杆头部垫圈随螺母一起转动。
(2)节点板上螺栓群终拧后,经过若干时间,有个别或部分螺栓松动。
(3)个别高强度螺栓断裂——施拧时断裂或经过若干时间后断裂。
(4)高强度螺栓安装不规范:如垫圈反装(有坡口一面朝向螺杆)、垫圈缺损、钢梁上下翼高强螺栓杆尾朝上、螺孔挤压螺杆。
2、原因分析
(1)“跟转”的原因主要是垫圈在工厂制造时过分皂化引起摩擦系数降低;或螺栓强度过高,而螺母强度偏低匹配不当引起“咬合”;连接副螺纹加式精度低,外形尺寸偏差大。当螺母侧垫圈随螺母一起转动说明垫圈与连接板间的摩擦系数小于螺母与垫圈的摩擦系数。
(2)高强螺栓松动。其原因有:
a.扭矩值未达到设计要求。如扭矩扳手标定值与实际矩值有较大差异。
b.施拧时未按技术规程的顺序施工。如在节点上先拧周边螺栓后拧中心区螺栓导致先拧的螺栓预拉力损失,螺栓松动。
c.节点板、芯板、钢板不平,有死弯,板间间隙过大(超过0.3mm),芯板(或填板)变形、松弛(范性变形),螺栓预拉力下降。
d.摩擦面不密贴或未加防护,水气侵入,摩擦面锈蚀,摩擦力下降。
(3)高强度螺栓断裂
a.施拧过程中断裂。原因之一是扭矩扳手标定值与实际扭矩值不符,或施拧中未按规程操作,或螺栓在施拧过程中产生“跟转”现象,超拧拉力与拧紧过程中的扭剪力产生的复合应力使螺栓内实际拉力超过螺栓抗拉强度导致螺栓撕裂。原因之二是高强度螺栓在制程中有缺陷,本身有内在裂缝或夹杂、钢料偏析。
b.静载疲劳断裂或氢致断裂,即低应力的延迟破坏。是由钢体内氢原子在裂缝尖端集聚组成氢分子,在钢体内产生很大的内应力,使其发生脆断,尤其在低温环境下更易发生。
c.应力腐蚀。与钢材成分、强度及应力有关。高强度螺栓在高应力情况下,受环境的腐蚀影响更大。高强螺栓在热处理时或在施工进超拧状况下易发生微裂缝,在高应力和环境腐蚀下而加速破坏。
d.高强度螺栓安装不规范。是由于施拧时未按技术规程操作,或具体安装要求不明确,造成垫圈面反装、缺失、螺杆朝上等缺陷。螺孔挤压螺杆主要是由于板束螺孔加工误差,施工时冲钉数量不足,板束螺孔未对齐即将螺栓强行击入造成的。
3、防治措施
(1)加强高强度螺栓的工厂检验和工地复验,降低螺栓的不合格率。
(2)为防止氢脆,选用的高强度钢的强度不超过一定的上限值,使用应力不超过临界应力。如A490螺栓的高强度不超过1190N/Cm2安装强度不宜超过屈服点的80%。在螺栓的热处理过程中避免渗入氢,防止氢脆。
(3)施拧时,严格按高强度螺栓技术规程操作,防止超拧。
(4)钢梁拼装时应先打入足够数量的冲钉,拼装用的冲钉直径(中段圆柱部分)应较孔眼直径小0.2~0.3mm,其长度应大于板束厚度。用悬臂法拼装时,冲钉数量应计算确定,但不得少于孔眼总数的1/2。满布脚手支架拼装时,冲钉与粗制螺栓数量不得少于孔眼总数的1/3,其中冲钉占2/3。孔眼较少的部位,冲钉和粗制螺栓总数不得少于6个或将全部孔眼插入冲钉或粗制螺栓。
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