基于颗粒抗滑移效应的钢结构高强螺栓摩擦型连接方法技术

本发明专利技术公开了一种基于颗粒抗滑移效应的钢结构高强螺栓摩擦型连接方法，不需要特殊的接触面处理工艺，直接在高强螺栓连接的钢板间压入颗粒再拧紧高强螺栓以提高其抗滑移系数。颗粒按要求压入两块连接板之间：颗粒压入板内可以有变形但不能有裂纹，连接板件间压紧没有缝隙。所述颗粒需满足特定的力学特性及几何特性，以特定的方式布置在所述的高强螺栓螺栓孔周围。本发明专利技术对连接钢板的表面要求不高，直接压入颗粒在钢板表面形成稳定的凹痕，利用高强螺栓的预拉力将颗粒紧紧固定在所压出的凹痕内，通过颗粒与凹痕的卡紧与相互限制，阻止接触面之间的相互滑移，明显提高高强螺栓连接接触面抗滑移系数，同时高效地简化了构件表面处理工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土木工程领域，具体涉及一种基于颗粒抗滑移效应的钢结构高强螺栓摩擦型连接方法。
技术介绍
高强螺栓接触表面的抗滑移系数决定着被连接板的摩擦力大小，因此使用高强螺栓时构件的接触表面通常经特殊处理，使其清洁并粗糙，以提高其抗滑移系数。我国现行钢结构设计规范推荐采用的接触面处理方法包括：喷砂(丸)、喷砂(丸)后涂无机富锌漆、喷砂(丸)后生赤锈、钢丝刷清除浮锈或不处理。成熟的表面处理工艺可得到0.3-0.5的抗滑移系数，但板件喷砂后需立即组装来防止表面重新生锈；喷砂后涂无机富锌漆会降低接触面抗滑移系数，适用于露天结构如桥梁工程而非高层建筑钢结构；喷砂后生赤锈需考虑生锈时间对摩擦系数的影响，安装时又需清除浮锈，工艺复杂且周期长。此外，接触表面在潮湿或淋雨的情况下安装将严重降低抗滑移系数，在施工作业中需严格避免并保证连接处表面干燥。因而，发展一种新型高效的高强螺栓摩擦型连接成为需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述传统高强螺栓摩擦型连接表面处理工艺的不足，提供一种高抗滑移系数的高效的高强螺栓摩擦型连接方法，该方法可以：(1)简化高强螺栓摩擦型连接的工艺，缩短制作周期；(2)明显提高高强螺栓摩擦型连接的抗滑移系数。本专利技术采用的技术方案为：一种基于颗粒抗滑移效应的钢结构高强螺栓摩擦型连接方法，该方法包括钢材连接板件、压入颗粒和高强螺栓；所述压入颗粒材料采用合金钢，压入颗粒洛氏硬度达到钢材连接板件洛氏硬度的3倍以上，强度不小于钢材连接板件的1.5倍，压入颗粒表面经过防腐处理；两块所述钢材连接板件通过高强螺栓连接在一起，两块钢材连接板件的接触面之间设有压入颗粒形成抗滑移面，压入颗粒围绕钢材连接板件上的螺栓孔设置；所述钢材连接板件连接制作时不需特殊的接触面处理，只需清洁接触面；所述压入颗粒通过垂直荷载压入两块钢材连接板件的接触面，在抗滑移面形成明显、稳定的凹痕，钢材连接板件内可以有变形但不能有裂纹，钢材连接板件间压紧没有缝隙；所述压入颗粒紧紧固定在所压出的凹痕内，通过压入颗粒与凹痕的卡紧与相互限制，阻止抗滑移面间的相互滑移。本专利技术不需特殊的接触面处理，直接在高强螺栓连接的钢板间压入颗粒再拧紧高强螺栓以提高其抗滑移系数。在连接中，压入颗粒应按要求压入连接板与被连接板之间，颗粒压入板内可以有变形但不能有裂纹，连接板件间压紧没有缝隙。所述高强螺栓的规格、连接钢板规格、螺栓孔位置满足现行相关规范规定的要求。压入颗粒均匀分布在螺栓孔周围，颗粒到孔边距离、端板距离需满足构造要求保证钢板间紧密贴合。所述高强螺栓的规格、连接钢板规格、螺栓孔位置满足现行相关规范规定的要求。作为优选，所述压入颗粒选择与高强螺栓一致的高强钢材，压入颗粒表面经过镀层处理。作为优选，所述压入颗粒形状应均匀对称没有棱角。作为优选，所述压入颗粒选用截面宽高比a/b范围在1-3之间、带弧面的圆柱体或球体；所述钢材连接板件厚度t、螺栓孔直径d，所述压入颗粒尺寸a、b都不大于1/2t、1/2d；压入颗粒中心到螺栓孔边最小容许距离为1.5a，最大容许距离2d，压入颗粒中心到钢材连接板件边缘的最小容许距离为1.5d。作为优选，所述压入颗粒布置在螺栓孔周围均匀分布，考虑螺栓群的布置方式，压入颗粒排列方式应与螺栓孔平行，压入颗粒到螺栓孔边距离需满足构造要求，保证钢板间紧密贴合。本专利技术不仅适用于普通钢结构，也可适用于高强钢结构。通过将一定特性的颗粒压入构件接触面一定深度，在接触表面形成稳定的“驻锚效应”及“盲孔螺栓效应”，进而获得稳定、足够的抗滑移阻力，从而满足在钢结构高强螺栓连接中高效传递剪力的需要。不考虑钢材接触面的粗糙度，而是直接压入颗粒在抗滑移面形成稳定的凹痕，再拧紧螺栓利用高强螺栓的预拉力将颗粒紧紧固定在所压出的凹痕内，通过颗粒与凹痕的卡紧与相互限制，阻止接触面之间的相互滑移，通过这一新的传力机理，完成高强螺栓连接的抗剪作用。通过选取合适的颗粒材料与尺寸，进行合理的颗粒布置，包括颗粒间距、分布形式等，使抗滑移系数相比传统高强螺栓有相当大的提高甚至成倍增长，同时在制作上只需简单地清除构件浮锈而不用考虑喷砂后构件表面生锈对抗滑移系数的影响，可满足不同条件的钢结构高强螺栓连接的需求。本专利技术相比现有技术有如下优点：1.简化高强螺栓摩擦型连接的工艺，缩短制作周期。我国现行钢结构设计规范推荐采用的接触面处理方法包括：喷砂(丸)、喷砂(丸)后涂无机富锌漆、喷砂(丸)后生赤锈、钢丝刷清除浮锈或不处理。成熟的表面处理工艺可得到0.3-0.5的抗滑移系数，但板件喷砂后需立即组装来防止表面重新生锈；喷砂后涂无机富锌漆会降低接触面抗滑移系数，适用于露天结构如桥梁工程而非高层建筑钢结构；喷砂后生赤锈需考虑生锈时间对摩擦系数的影响，安装时又需清除浮锈，工艺复杂且周期长。本专利技术不考虑钢材接触面的粗糙度，而是直接压入颗粒在抗滑移面形成稳定的凹痕，再拧紧螺栓利用高强螺栓的预拉力将颗粒紧紧固定在所压出的凹痕内，通过颗粒与凹痕的卡紧与相互限制，阻止接触面之间的相互滑移，通过这一新的传力机理，完成高强螺栓连接的抗剪作用，制作方便且效率很高。2.明显提高高强螺栓摩擦型连接的抗滑移系数。通过选取合适的颗粒材料与尺寸，进行合理的颗粒布置，包括颗粒间距、分布形式等，使抗滑移系数相比传统高强螺栓有相当大的提高甚至成倍增长，可提高高强螺栓连接设计的可靠性，满足不同条件的钢结构高强螺栓连接的需求。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的一种压入颗粒布置示意图；图3是本专利技术的一种压入颗粒形状示意图；图4是图3的剖视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。如图1-4所示：一种基于颗粒抗滑移效应的钢结构高强螺栓摩擦型连接，包括钢材连接板件1、高强螺栓2、压入颗粒3、螺栓孔4组成。图1是本专利技术一种基于颗粒抗滑移效应的钢结构高强螺栓摩擦型连接的结构示意图，所述压入颗粒3材料采用合金钢，压入颗粒洛氏硬度达到钢材连接板件洛氏硬度的3倍以上，强度不小于钢材连接板件的1.5倍，压入颗粒3表面经过防腐处理；两块所述钢材连接板件1通过高强螺栓2连接在一起，两块钢材连接板件1的接触面之间设有压入颗粒3形成抗滑移面，压入颗粒3围绕钢材连接板件1上的螺栓孔4设置；所述钢材连接板件1连接制作时不需特殊的接触面处理，只需清洁接触面；所述压入颗粒3通过垂直荷载压入两块钢材连接板件1的接触面，在抗滑移面形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于颗粒抗滑移效应的钢结构高强螺栓摩擦型连接方法，其特征在于：该方法包括钢材连接板件、压入颗粒和高强螺栓；所述压入颗粒材料采用合金钢，压入颗粒洛氏硬度达到钢材连接板件洛氏硬度的3倍以上，强度不小于钢材连接板件的1.5倍，压入颗粒表面经过防腐处理；两块所述钢材连接板件通过高强螺栓连接在一起，两块钢材连接板件的接触面之间设有压入颗粒形成抗滑移面，压入颗粒围绕钢材连接板件上的螺栓孔设置；所述钢材连接板件连接制作时不需特殊的接触面处理，只需清洁接触面；所述压入颗粒通过垂直荷载压入两块钢材连接板件的接触面，在抗滑移面形成明显、稳定的凹痕，钢材连接板件内可以有变形但不能有裂纹，钢材连接板件间压紧没有缝隙；所述压入颗粒紧紧固定在所压出的凹痕内，通过压入颗粒与凹痕的卡紧与相互限制，阻止抗滑移面间的相互滑移。

【技术特征摘要】
1.一种基于颗粒抗滑移效应的钢结构高强螺栓摩擦型连接方法，其特征在于：该
方法包括钢材连接板件、压入颗粒和高强螺栓；
所述压入颗粒材料采用合金钢，压入颗粒洛氏硬度达到钢材连接板件洛氏硬度的3
倍以上，强度不小于钢材连接板件的1.5倍，压入颗粒表面经过防腐处理；
两块所述钢材连接板件通过高强螺栓连接在一起，两块钢材连接板件的接触面之间
设有压入颗粒形成抗滑移面，压入颗粒围绕钢材连接板件上的螺栓孔设置；
所述钢材连接板件连接制作时不需特殊的接触面处理，只需清洁接触面；
所述压入颗粒通过垂直荷载压入两块钢材连接板件的接触面，在抗滑移面形成明
显、稳定的凹痕，钢材连接板件内可以有变形但不能有裂纹，钢材连接板件间压紧没有
缝隙；
所述压入颗粒紧紧固定在所压出的凹痕内，通过压入颗粒与凹痕的卡紧与相互限
制，阻止抗滑移面间的相互滑移。
2.根据权利要求1所述的基于颗粒抗滑移效应的钢结构高强螺栓摩擦型连接方法，
其特征在于：所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：董军，王梦玲，王玉华，彭洋，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32