深度解析高強螺栓抗滑移摩擦系數檢測

近年來，隨著鋼結構在建設工程中日益發展，鋼結構制作和安裝中緊固件連接工程用高強度螺栓連接越來越多。

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高強螺栓是一種連接緊固件，通過高強螺栓能夠將接頭位置的板材夾緊，并將緊固軸力向螺栓施加，使被連接的板材能夠被夾緊，從而使得摩擦效益產生，當外力作用対之產生一定的影響時，外力傳遞通常是通過連接板之間所形成的接觸面所形成摩擦來實現的，當接觸面處于活動狀態下，應力便會出現平滑式傳遞。因此可以得出，抗滑移系數大小能夠對連接件之間形成的承載力起到決定作用，從而使構件使用的安全性和功能性受到極大的影響，所以對抗滑移摩擦系數進行檢測是非常重要的。

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在標準GB 50205-2020《鋼結構工程施工質量驗收標準》中6.3.1條規定：應分別對工廠和安裝單位進行高強螺栓連接摩擦面（含涂層摩擦面）的抗滑移系數試驗和復驗，構件摩擦面在現場處理的應單獨進行試驗，檢驗結果應合格。該條為強制性條文，必須嚴格執行。具體的檢查數量和試驗方法應按GB 50205-2020 《鋼結構工程施工質量驗收規范》中附錄B的要求進行。

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一、試件的具體要求

在抗滑移摩擦系數的檢測過程中，試件加工制作、取樣以及送樣是其首要的一步，其真實性、規范性以及代表性能夠對檢測數據的準確度造成直接影響。所以需要對試件的材質、尺寸、規格、孔徑、表面處理、抽樣以及組批等方面進行嚴格的控制。

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01.材質與尺寸

根據摩擦力的原理分析，當兩個粗糙面相互接觸的情況下，摩擦力實際上便是接觸面之間所形成的一種切向的綜合阻力，所以母材鋼制的硬度和強度如果越高，則對粗糙面進行克服所需要的抗滑力便會越大，從而抗滑移摩擦系數也便越大。

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由于抗滑移系數檢驗是通過試件模擬測定，為使試件能真實反映構件實際情況，標準規定試件與構件相同條件，即與所代表的構件同一材質、同一摩擦面處理工藝、同批制作，使用同一性能等級的高強度螺栓連接副，在同一環境下存放。

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所以試件應該同鋼結構代表構件必須是相同的材質，應該嚴格禁止混用其他型號的鋼材，更不可以使用其他型號鋼材來進行代替。

在進行摩擦面滑移前，試件鋼板所形成的凈界面一般為彈性狀態，即在對連接件進行拉伸的過程中，測出的位移荷載值為未拉伸變形前所得出的力值，這樣才能得出有效的抗滑移摩擦系數。

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此外，試件應選用未被拉伸使用過的板材，若板材一旦被拉伸，其內部結構便會出現質變，導致屈服提升，摩擦面也會出現變化，甚至是發生變形，這必然會造成抗滑移摩擦系數受到影響。

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而且每組試件僅可試驗一次，不可以進行重復使用。在進行抗滑移摩擦系數實驗過程中，應通過采用雙摩擦面所形成的標準試件（二栓拼接），其芯板以及側板的厚度還需要依據鋼結構工程之中具有代表性的一類板材厚度來確定，并且2邊的側板厚度應該高于芯板厚度，通常可以將側板厚度確定為芯板厚度的一半。需要注意的是，試件的側板和芯板厚度在試驗過程中不可以隨意進行增減，以免對試樣的準確度造成較大的影響。

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02.制作試件和鉆孔

制作試件應該從構建連接所用板材之中選出厚度具有代表性的鋼板，并分別作為側板和芯板，同時通過氧氣切割的方法完成切割之后方能進行機加工，從而使板邊出現的焊疤、毛刺、氧化物和飛邊等得以消除，板面應該保持平整，不會出現焊接飛濺物，并且不要出現變形和翹曲，保證摩擦面在緊貼過程中能夠達到無縫狀態。

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03.摩擦面的處理

在實施摩擦連接時，連接面所表現的狀態可能會使接頭抗滑移所對應的承載力形成一定程度的影響，并且摩擦面的粗糙程度、處理形式、平整度以及土層、油污、焊接飛濺等眾多因素均會造成摩擦力變化，所以應該對接觸面采取特殊的方式進行處理，從而使表面形成相應的粗糙度，進而使抗滑移摩擦系數能夠提升。

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二、試驗檢測

01.試驗設備及試驗方法

檢測試驗主要用到的設備是拉力試驗機，要求試驗機的誤差需要控制在1%之內，試驗用的貼有電阻片的高強度螺栓、壓力傳感器和電阻應變器應在試驗前用試驗機進行標定。其誤差應在2%以內。

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試件組裝必須按照一定的順序來完成，其順序通常為：首先應將沖釘向試件孔之中打入，并對其進行定位，然后將其全部換成高強度螺栓，并且保證螺栓上還會附貼電阻片，也可以將壓力傳感器附帶其上。然后緊固螺栓，緊固的方法應該分為初擰以及終擰兩種。在初擰時，需要使高強度螺栓所形成的預拉力能夠達到其標準值的50%，緊固的順序應該從試件板中心部位向兩邊緊固。在完成終擰之后，應該使高強度螺栓拉力值達到預定值，還應該對各套高強度螺栓進行編號，同時對其預拉力值進行記錄。

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02.檢測試驗過程

在拉力試驗機夾具上安裝試件，應確保試件的軸線能夠同夾具的正中心之間對中，避免斜拉情況出現，從而影響到最終試驗結果。在進行加荷時，應該先將10%的設計荷載值向其加入，停1min之后在以平穩的方式進行加荷，加荷速度為3kN/s~5kN/s，一直到滑動破壞為止。

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在這一過程中主要分為兩階段：其一是靜摩擦抗滑移階段，外部荷載均依賴于側板和芯板之間的接觸摩擦力來進行傳遞，荷載與變形之間為直線關系。

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其二是滑移階段，外荷載能夠對摩擦阻力進行克服，連接面突顯滑移，摩擦型連接受到破壞，荷載與變形曲線急劇下降，這種情況下的荷載便是摩擦型連接最大的承載力，即滑移荷載。

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03.結果分析

各批三組試件，通過對抗滑移摩擦系數最小值進行檢驗，其值應該等于或者是大于設計值，若小于設計值則說明構件不合格。如果試件不合格，應該確認試件表面處理、制作等方面是否與相關要求相符。安裝試件的抗滑移摩擦系數達不到要求時，應該對試件自身、表面處理、材質等方面進行一致性檢測，同時還需要考慮對螺栓是否存在混批以及存放運輸是否符合規范要求。

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三、結語

綜上所述，在對高強度螺栓的抗滑移摩擦系數進行檢測的過程中，應該從試件組批、樣本抽取至選材，從鉆孔制作、組裝、表面處理、測定預拉力到整體試驗控制，均應該遵照相應的規范和要求進行，從而保證檢測數據的準確性和真實性，方能夠為鋼結構工程的質量安全提供保證。