CN105065421A - 一种高强螺栓连接方法及用于该方法的螺旋式增磨垫片 - Google Patents

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Abstract

一种高强螺栓连接方法,在高强螺栓连接的基础上,在高强螺栓连接的钢板间设置增磨垫片以增加其抗滑移系数。增磨垫片按要求放置于连接板与被连接板之间;所述增磨垫片为与所述高强螺栓相匹配的规格化的、批量生产的垫片。用于所述的高强螺栓连接方法的螺旋式增磨垫片,所述垫片上开设有供高强螺栓通过的孔,垫片上设置有各向同性的螺旋式纹路。所述各向同性的螺旋式纹路由横截面形状相同的金属丝绕圆心由内而外螺旋环绕而成;所述金属丝的横截面中上下两端分别具有一个尖角凸起;垫片的洛氏硬度达到连接板洛氏硬度的3倍以上。本发明可以减少螺栓数量,节约钢材,简化节点设计及安装,提高高强螺栓连接设计的可靠性,且可按要求重复使用。

Description

一种高强螺栓连接方法及用于该方法的螺旋式增磨垫片
技术领域
本发明属于土木建筑工程、机械装配技术领域,涉及可用于结构件连接紧固技术。
背景技术
当前在土木建筑以及机械安装领域,对结构件连接紧固的安装需求量大。就目前普遍使用的普通高强螺栓连接而言,由于生产工艺和安装水平等限制,规范规定的高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数值比较小,因此在实际工程中复杂连接处,螺栓数量会比较多,相应开孔也会比较多,从而引起连接区螺栓数量过多过密,钢材尺寸过大,安装非常困难。客观上需要一种连接方式,可以明显提高高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数,减少螺栓数量,节约钢材,简化节点设计及安装,提高高强螺栓连接设计的可靠性。
发明内容
本发明的目的是为避免上述现有技术所存在的不足之处,提供一种高抗滑移系数的高强螺栓连接方法及用于该方法的增磨垫片结构,可以减少螺栓数量,节约钢材,简化节点设计及安装;特殊设计的增磨垫片还可根据需要方便拆卸,可重复使用。
为达到上述目的,本发明的解决方案是:在传统高强螺栓连接的基础上,在高强螺栓连接的钢板间添加增磨垫片,以有效增加高强螺栓连接的抗滑移系数。
进一步,所述增磨垫片设置于连接板与被连接板之间。
所述增磨垫片应为与螺栓杆径相匹配的规格化的、批量生产的、相应设计的垫片。
进一步,规格化的增磨垫片生产成本较低,使用于高强螺栓连接中可以显著减少螺栓的数量,节约造价。
进一步,在紧凑的螺栓连接中,使用本发明所述的连接方式可以显著减少接头长度,减小板厚,降低建造成本。
进一步,因本发明所述的连接方式承载力明显高于目前一般连接接头,则目前尚不能采用螺栓连接的超高层等大规模钢结构中采用极厚板、高强钢材的构件也能使用高强度螺栓连接。
进一步,本发明所述的连接方式具有较高的抗滑移系数,在要求保证必要的节点变形能力时,本发明所述的连接方式在较大外力下可以减轻节点滑移,保证结构节点安全。
本发明所述的连接方式中,螺栓规格、连接钢板规格、螺栓孔位置、增磨垫片几何形状需满足现行相关规范规定的要求。
本发明,用于高抗滑移系数值的高强螺栓连接,可以明显提高高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数,减少螺栓数量,节约钢材,简化节点设计及安装,提高高强螺栓连接设计的可靠性,且可按要求重复使用。
用于上述的高强螺栓连接方法的螺旋式增磨垫片,所述垫片上开设有供高强螺栓通过的孔,垫片上设置有各向同性的螺旋式纹路。
进一步,所述各向同性的螺旋式纹路由横截面形状相同的金属丝绕圆心由内而外螺旋环绕而成;
优选的,螺旋线的外径为内径的2.3-2.7倍,优选的,螺旋线的外径为内径的2.5倍;
优选的,螺旋线间距为0.8mm-1.5mm,优选为1mm。
所述金属丝的横截面中上下两端分别具有一个尖角凸起;优选的,所述尖角凸起的顶角角度范围是85°-95°,优选为90°;尖角的顶点到尖角三角形底边的距离为0.3mm-0.7mm,优选为0.5mm。
所述横截面形式包括正方形、正六边形单向压缩后突出上下两端尖角凸起的形状、矩形与三角形组合而成的图形;优选的,所述矩形与三角形组合而成的图形中,所述横截面由上下两端的等腰三角形尖角凸起和中间的矩形连接核心组成,所述等腰三角形尖角凸起底边平行于垫片螺旋线平面。
所述螺旋式增磨垫片的洛氏硬度达到连接板洛氏硬度的3倍以上。
由于采用了上述方案,本发明的优点是:①可以有效提高高强螺栓连接的抗滑移系数;②可以将本发明根据使用需求规格化,以标准件的方式批量生产,节约成本;③对连接板的表面要求不高,可以以较高的抗滑移系数提供稳定的摩擦连接;④可以直接在现有高强螺栓标准件的基础上直接使用;⑤安装和维修方便,且可重复使用;⑥可以在现有弹簧生产工艺的基础上进行改进,成本较低。
附图说明
图1是本发明一种实施例的高抗滑移系数值的高强螺栓连接的总成装配示意图。
图2是图1所示实施例的高抗滑移系数值的高强螺栓连接的拆解装配示意图。
图3-A是本发明一种实施例的可用于高抗滑移系数值的高强螺栓连接的螺旋式增磨垫片的三维示意图。
图3-B为图3-A所示螺旋式增磨垫片的俯视图。
图3-C为图3-B中C部的细部构造示意图。
图3-D为图3-A所示螺旋式增磨垫片的前视图,
图3-E为图3-A所示螺旋式增磨垫片的右视图。
图4-A是图3-C中所示横截面可用的一种形式。
图4-B是图3-C中所示横截面可用的另一种形式。
图4-C是图3-C中所示横截面可用的又一种形式。
具体实施方式
图1和图2为本发明一种实施例的高抗滑移系数值的高强螺栓连接示意图,如图所示,连接件101、连接件102、连接件103、连接件104均为所需连接的普通钢板;高强螺栓螺杆2为通用的高强螺栓螺杆标准件,用来为高强螺栓连接提供足够的预紧力;螺母3为与螺杆2配套使用的高强螺栓螺母标准件;垫片401、402为与螺杆2、螺母3配套使用的垫片标准件;垫片501、502为特殊设计的增磨垫片,置于所需连接的连接件之间,以增加连接件之间的抗滑移系数。
图3系列为本发明的一种实施例的可用于高抗滑移系数值的高强螺栓连接的螺旋式增磨垫片的结构,该垫片实际上是由横截面形状相同的钢丝绕圆心由内而外螺旋环绕而成,其中:图3-A为此类垫片的三维图示,本类型垫片的中心线为螺旋线,圈螺旋线之间自然接触,不设置任何连接,也可以根据需要灵活设计螺旋线的疏密程度,即螺旋线之间的间隔距离,也可以通过调整螺旋线的内外径的方式灵活调整垫片的大小,同时还可以很好地保证垫片的各向同性。图3-B为此类垫片的俯视图,图中垫片内径D1为22mm,外径D2为55mm;图3-D为此类垫片的前视图,图3-E为此类垫片的右视图。
作为一种优选方案,一般原则为外径D2选为内径D1的2.3-2.7倍,优选的,外径D2为内径D1的2.5倍。螺旋线间距一般为0.8mm-1.5mm,优选为1mm。图3-C为图3-B中C部的细部构造,阴影部分为垫片的横截面,该实施例图示采用正方形的横截面形状。
垫片的硬度须达到HRC50,达到一般结构用钢表面硬度的3倍左右,可通过对垫片进行热处理的方式来实现该硬度。本类垫片可用作图3所示的501部件,用于提高高抗滑移系数值的高强螺栓连接的抗滑移系数。
图4系列为图3所示实施例的可用于高抗滑移系数值的高强螺栓连接的螺旋式增磨垫片可用的部分横截面形式,即图3-C中所示横截面的部分可用形式。其中:图4-A为正方形;图4-B为正六边形单向压缩后突出上下两端尖角凸起的形状;图4-C为矩形与三角形组合而成的图形,同样的,两端突出有尖角凸起;横截面主要由上下两端的等腰三角形尖角凸起和中间的矩形连接核心组成,等腰三角形尖角凸起底边平行于垫片螺旋线平面。
可见,图3-C中所示横截面的可用形式有很多,只要上下两端分别具有一个尖角凸起即可;所述尖角凸起的顶角角度为85°-95°,优选为90°。考虑到工程实用性,尖角的高度H(即尖角的顶点到尖角三角形底边的距离)一般为0.3mm-0.7mm,优选为0.5mm;尖角的底边长度L由尖角高度与顶角角度决定,但不得大于连接核心宽度M与螺旋线间距N,尖角的底边长度L可行的最小限值为0.5mm;矩形连接核心为非必要部件,厚度K可行的最大范围0mm-1mm,宽度M一般取略小于螺旋线间距。显而易见,根据对尖角角度和高度的不同要求,横截面形式可以灵活选择,并不限于图4系列示例。
本发明,用于高抗滑移系数值的高强螺栓连接,可以明显提高高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数,减少螺栓数量,节约钢材,简化节点设计及安装,提高高强螺栓连接设计的可靠性。
连接面喷砂处理后,高强螺栓连接的抗滑移系数如下表所示;
根据已有的使用增磨垫片的高强螺栓连接实验,使用螺旋式增磨垫片的高强螺栓连接抗滑移系数可以达到上述值。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强螺栓连接方法,其特征在于:在高强螺栓连接的基础上,在高强螺栓连接的钢板间设置增磨垫片以增加其抗滑移系数。
2.根据权利要求1所述的高强螺栓连接方法,其特征在于:在连接中,增磨垫片应按要求放置于连接板与被连接板之间。
3.根据权利要求1所述的高强螺栓连接方法,其特征在于:所述增磨垫片为与所述高强螺栓相匹配的规格化的、批量生产的垫片。
4.根据权利要求1所述的高强螺栓连接方法,其特征在于:所述高强螺栓的规格、连接钢板规格、螺栓孔位置、增磨垫片几何形状满足现行相关规范规定的要求。
5.根据权利要求1至4中任一所述的高强螺栓连接方法,其特征在于:相比于同类型同强度的未使用增磨垫片的高强螺栓连接结构,减少所使用的高强螺栓的数量;或者,
优选的,相比于同类型同强度的高强螺栓连接结构,减小高强螺栓连接接头长度;或者,
优选的,相比于同类型同强度的高强螺栓连接结构,减小高强螺栓所连接板的板厚;
优选的,在大规模钢结构中采用极厚板、高强钢材的构件中使用设置有所述增磨垫片高强度螺栓连接。
6.用于权利要求1至5中任一所述的高强螺栓连接方法的螺旋式增磨垫片,其特征在于:所述垫片上开设有供高强螺栓通过的孔,垫片上设置有各向同性的螺旋式纹路。
7.根据权利要求6所述的螺旋式增磨垫片,其特征在于:所述各向同性的螺旋式纹路由横截面形状相同的金属丝绕圆心由内而外螺旋环绕而成;
优选的,螺旋线的外径为内径的2.3-2.7倍,优选的,螺旋线的外径为内径的2.5倍;
优选的,螺旋线间距为0.8mm-1.5mm,优选为1mm。
8.根据权利要求7所述的螺旋式增磨垫片,其特征在于:所述金属丝的横截面中上下两端分别具有一个尖角凸起;优选的,所述尖角凸起的顶角角度范围是85°-95°,优选为90°;尖角的顶点到尖角三角形底边的距离为0.3mm-0.7mm,优选为0.5mm。
9.根据权利要求8所述的螺旋式增磨垫片,其特征在于:所述横截面形式包括正方形、正六边形单向压缩后突出上下两端尖角凸起的形状、矩形与三角形组合而成的图形;优选的,所述矩形与三角形组合而成的图形中,所述横截面由上下两端的等腰三角形尖角凸起和中间的矩形连接核心组成,所述等腰三角形尖角凸起底边平行于垫片螺旋线平面。
10.根据权利要求6所述的螺旋式增磨垫片,其特征在于:其洛氏硬度达到连接板洛氏硬度的3倍以上。
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