一、什么是扭剪型高強度螺栓?
扭剪型高強度螺栓是一種特殊的高強度螺栓連接副,通常由一根螺栓、一個螺母和一個梅花卡頭(俗稱“梅花頭”)組成。它最顯著的外觀特征是螺栓的尾部帶有一個較細的、截面為梅花狀的卡頭。
它的核心工作原理是:通過施加扭矩,將螺栓內部的預拉力(軸力)達到一個設計要求的特定值,而這個值的最終標志就是將其尾部的梅花頭擰斷。
二、主要用途
扭剪型高強度螺栓主要用于鋼結構工程中,特別是那些承受動載荷或對連接可靠性要求極高的關鍵受力部位。其設計初衷就是為了實現更精確、更可靠的預拉力控制。
典型的應用場景包括:
1. 建筑鋼結構:高層/超高層建筑的鋼柱、鋼梁之間的連接,主次梁的連接等。這些是建筑的主要承重結構,對連接強度和安全要求極高。
2. 橋梁鋼結構:大型公路橋、鐵路橋的鋼箱梁、鋼桁架等部位的現場拼接。
3. 工業廠房及重型設備:電廠、石化廠房的大型鋼結構框架,以及大型起重設備(如塔吊)的機身連接。
4. 體育場館及其他大型公共設施:機場航站樓、體育場罩棚等大跨度空間結構的節點連接。
核心作用: 它不是依靠螺栓本身的抗剪能力,而是通過在擰緊后,在鋼板接觸面之間產生巨大的夾緊力(即預拉力)。當結構承受外力時,這個夾緊力會使得連接板之間產生巨大的摩擦力,以此來抵抗外力,從而將構件牢固地連接在一起。這種連接方式稱為摩擦型高強度螺栓連接。
三、使用方法(施工程序)
扭剪型螺栓的施工有一套嚴格、標準化的流程,以確保連接質量。主要步驟如下:
1. 施工準備
· 檢查連接件:檢查被連接鋼板的摩擦面是否處理到位(如噴砂、拋丸等),確保其抗滑移系數符合設計要求,并且表面無油污、浮銹等。
· 檢查螺栓:確認螺栓、螺母、墊圈的規格、等級(通常為10.9S)符合設計要求,并配套使用,嚴禁混用。
· 準備工具:使用專用的扭剪型電動扳手。
2. 安裝初擰
· 將螺栓自由穿入螺栓孔(嚴禁用錘子強行打入)。
· 先用普通扳手或電動扳手的初擰檔,將螺母擰緊至與墊圈貼合。然后,使用電動扳手進行初擰。初擰的目的是使連接板之間緊密貼合,其扭矩值通常為終擰扭矩的50%左右。
· 初擰順序應從螺栓群中間向四周對稱進行,以防鋼板發生翹曲。
3. 終擰
· 使用扭剪型電動扳手進行終擰。扳手有兩個套筒,內套筒套住螺母,外套筒套住螺栓尾部的梅花卡頭。
· 啟動扳手,內套筒擰緊螺母,外套筒則反向卡住梅花頭阻止其轉動。
· 隨著螺母的擰緊,螺栓桿承受的拉力越來越大。當預拉力達到設計值時(即螺栓內部的應力達到了屈服強度),梅花卡頭的細頸處因應力集中而發生剪切斷裂。
· 梅花頭被擰斷,即標志著終擰完成。這是一種非常直觀和可靠的“合格”信號。
4. 檢查驗收
· 目視檢查:主要檢查梅花頭是否已被擰斷。如果絕大多數螺栓的梅花頭都已擰斷,則認為終擰合格。
· 抽查:對于少數因構造原因無法用專用扳手終擰的螺栓(需用高強度大六角頭螺栓代替),應按大六角頭螺栓的檢查方法(如扭矩法或轉角法)進行抽查。
· 記錄:做好施工記錄,并對擰下的梅花頭進行回收,保持現場整潔。
四、優點與特點
1. 預拉力控制精確可靠:梅花頭的斷裂扭矩是經過精密計算的,只要使用合格的螺栓和專用工具,就能保證預拉力非常接近設計值,質量穩定。
2. 直觀的質量判斷標準:梅花頭是否擰斷一目了然,便于操作工人自檢和質檢員驗收,極大地減少了人為判斷誤差。
3. 施工效率高:使用專用電動扳手,操作簡單快捷,終擰過程一步到位,工作效率高。
4. 連接性能好:能確保連接板間產生穩定、巨大的摩擦力,抗震和抗疲勞性能優越。
總結
扭剪型高強度螺栓是一種為高強度、高可靠性鋼結構摩擦連接而設計的先進緊固系統。它通過 “擰斷梅花頭” 這一獨特且直觀的方式,來確保螺栓施加給連接板的預拉力達到設計要求,從而保證了整個鋼結構工程的安全與穩定。其使用必須遵循嚴格的施工工藝,并配備專用工具。