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施工時,正確地導(dǎo)人高強(qiáng)度螺栓軸力是十分重要的。為此,導(dǎo)人螺栓軸力大時,則必須使扭矩系數(shù)的離散性小,同時扭矩系數(shù)要小。對于普通制作的螺栓為0.17--0.25。按k=0.2時,則橋梁上擰緊F11T, W7/8螺栓,扭矩要超過100kg-m。如果須要這樣大的扭矩,則超過了現(xiàn)在廣泛使用并帶有扭矩調(diào)節(jié)裝置的沖擊扳手的能力,如使用扭矩扳手,則需要大型的,這又給施工帶來困難,由于需要加力大,所以扭矩的精度也較差。
為了減小扭矩系數(shù)及其離散度,起初國鐵曾較多采用熱處理后滾壓螺紋的方法(80公斤級螺栓),為了減少墊圈和螺母間的摩擦力,它幾乎消耗擰緊扭矩的50%以上,采用了將墊圈光滑處理的方法,自1962年左右起已實際使用,扭矩系數(shù)已可降低到0.12左右,而其離散度也減小了。如將螺栓、螺母和墊圈全部進(jìn)行表面處理,k值可下降到0.07,但對于經(jīng)受振動和沖擊的結(jié)構(gòu)物,考慮到螺母的松弛,究竟扭矩系數(shù)應(yīng)小到多大才好還不清楚,所以還沒有實際應(yīng)用。
扭矩系數(shù),受接觸面上的銹蝕的影響,并因防銹油的變質(zhì)及該處附著灰塵而變化。此外,擰緊時,也受螺紋由于徐變而接觸狀態(tài)變化的影響。
雖然使用后的扭矩系數(shù)值也有幾乎不變化的時候,但一般認(rèn)為,隨著螺栓放置狀態(tài)的不同,其變化是相當(dāng)大的。
適當(dāng)涂油,并用防潮紙包裝,保存在濕氣小的屋內(nèi)時,從工廠裝車檢查起,到現(xiàn)場使用的數(shù)月間,扭矩系數(shù)看不出變化的情況也相當(dāng)多。所以,制造方面對涂油、包裝必須充分研究,使確實可靠,施工方面則必須注意保管好。
扭矩法的缺點是受容易變化的螺紋間摩擦及螺母和墊圈間摩擦的影響,一旦施工管理不良,就會增大螺栓軸力的離散度。為了避免這個缺點,采取基于以下考慮的方法,給予螺栓一定的變形(延伸),并根據(jù)其變形,推算螺栓軸力,使其大小保持一定。
但是,當(dāng)施加扭矩擰緊螺栓時,要加上剪力的影響。螺栓拉力和延伸的關(guān)系,雖在彈性范圍內(nèi)與不受剪力的相比并無差別,但屈服現(xiàn)象要稍早發(fā)生,此后則隨著螺栓拉力而延伸,這種延伸的增長比單純張拉時要快得多,斷裂時軸力下降。
用螺栓的延伸量求螺栓的軸力時,若先就使用的螺栓求出其拉力和延伸量的關(guān)系,則就可求出擰緊時螺栓的軸力。這種方法在飛機(jī)等上面部分使用著,用在被擰緊物體的形狀能正確量測螺栓的延伸最處,但在橋梁和建筑等結(jié)構(gòu)上則沒有使用。不過,美國在做接頭試驗時,相當(dāng)普遍使用這種方法。