一种高强螺栓预紧力损失的识别方法试验研究

0 引言

钢结构节点是钢结构建筑物或构筑物中非常重要的组成部分，直接影响着结构的整体力学性能。预应力高强螺栓作为一种施工简单、拆卸方便及抗震性能优越的连接方式，在钢结构建筑或构筑物中得到了广泛的使用

。

钢结构节点极易受到时间和环境的影响

，节点连接部位的预应力高强螺栓由于松动，极易导致预应力的损失，从而会导致建筑结构安全效能降低甚至构件或整体的受力发生破坏

。在导致预应力高强螺栓缺陷的因素中，由于高强螺栓松动或失效的比例达到58.1%

。因此对于连接节点螺栓松动的检测在大型土木结构安全中的重要性是不言而喻的。

The analgesic effects of Tuina were associated with elevated pain thresholds.

目前，对于钢结构螺栓节点的松动检测工程方法主要是通过检查工作人员定期巡视以及扭矩测量方法，通过目视检查与经验判断的方式鉴定螺栓连接节点的松动状况。这种方法目前仍存在诸多不足，包括松动数据难以获取、耗时费力、严重依赖专家经验、存在较大安全风险隐患以及数据资料采集不能完备齐全等。

本文提出一种基于图像识别的节点螺栓松动的自动检测方法，来代替目前的人工检测方法，从而更高效地对钢结构节点的健康状况进行更为准确、全面的评估。通过对钢结构节点预应力高强螺栓松动进行理论计算和实验室测试，为后期机器视觉和图像识别的节点螺栓松动的自动检测方法提供数据基础。

1 理论计算

设预应力高强螺栓的螺杆直径为d，预紧力为p，螺距为s，螺栓转动后，预紧力变为p′，钢板总厚度为δ，钢板挤压面积为A

，螺杆横截面积为A

，螺杆弹性模量为E

，钢板弹性模量为E

。

当螺母转动角度α 后，螺母相对于螺杆的位移x 为x=（α×s）/360，δ 为钢板总厚度（mm）；此时，螺杆的压缩变形量Δl

及钢板的伸长变形量Δl

见公式（1）：

图5 和图6 分别为两种高强螺栓（M16、10.9s 与M20、10.9s）转动角度变化与预应力损失的试验值与理论值对比图。

通常取A

=10A

，A

=πd

/4，根据钢板与螺栓的变形协调条件x-Δl

Δl

，将其代入公式（1），经简化，可得到高强螺栓预应力的松弛损失值Δp，见公式（2）：

用力矩扳手将螺母转动，分别拧松至α=10°、20°、30°、40°、50°、60°六种工况，做好标记，如图4 所示。

对于预应力高强度螺栓M16、10.9s 和M20、10.9s 而言，从表1 和表2 可以看出：

（1）随着螺栓转角α 的逐渐增加，两种螺栓的预紧力P′均会逐步减小，预紧力损失值ΔP 均会逐渐加大；

为减小螺栓先后加载，高应力下的预应力松弛对螺栓的预紧力损失，通过多次补加载，以确保达到设计扭矩值T。在螺杆端面和螺母上分别用修正液画一条线，作为记录卸载的起始位置，如图3 所示。

根据螺栓转角变化与螺栓预应力损失的变化关系，说明通过转角的变化情况可以得到高强度螺栓的预应力损失值。

2 试验过程

根据螺栓转角变化与预应力损失的变化关系理论公式计算结果，为确保对高强螺栓预紧力损失识别方法的适用性，通过在试验室中进行原型试验的方法进行验证。

我被连夜挖起来，园林工锯掉我死去的树根，又用凿子挖掉树干的腐败部分，在几条漂浮的残存的细根附近，他们用生根粉处理了一下，我就栽到了市政广场的一处假山附近。把我栽到这里，假若死去了，比起栽在广场中心，没有那么打眼。

2.1 试验模型

试验场地选用本单位试验室地面上进行，周边无障碍物。

原型试验模型：由连接板4 块（尺寸为35cm×45cm）、芯板2 块（尺寸为40cm×50cm）和预应力高强螺栓（规格为M16 和M20，性能等级为10.9 级组成），钢板材质为Q345，板厚30mm，如图1 所示。

钢板上分别设置一排M16 和M20 的螺栓孔，为防止由于孔距过小对预应力损失的影响，两螺栓孔的净距均大于螺栓孔径的2 倍以上（实际间距为15cm）；此外，为保证加工质量，螺栓孔委托专业厂家加工完成，并对螺栓孔的加工质量进行了检查验收。

1.2.5 统计学分析 所有资料均采用SPSS 13.0统计软件进行分析，计数资料比较采用χ2检验，P＜0.05为差异有显著性。

由调查结果可知，济源市王屋镇古树名木共有11科13属15种94株，数量上居前5位的树种是国槐、皂荚、黄连木、侧柏、龙柏，这些树种对环境具有一定的适应性，可以作为荒山造林树种。从现状看，“古树之最”多分布在景区内、寺庙 周边、家户门口等，分布于景区内的古树名木均采取垒砌栅 栏、悬挂保护牌、安装避雷针等保护措施，对古树名木具有一 定的保护作用; 生长在寺庙前和家户门口的古树名木，生长 状况与养护情况有关。

2.2 试验设备

当螺母分别转动到不同角度时，记录其数显扭矩扳手瞬时的扭矩值T′。

公称直径为20mm、螺栓性能等级为10.9s 的高强度大六角头螺栓需施加的预紧力P

=170kN，施加的扭矩为T

=374N·m。

2.3 试验过程

首先，用扭力扳手将螺母拧紧直至试验设计扭矩值T。

根据计算结果，在试验中，公称直径为16mm、螺栓性能等级为10.9s 的高强度大六角头螺栓需施加的预紧力P

=110kN，对应施加的扭矩为T

=193.6N·m。

力矩扳手型号为WG2-030，长度：167～1 680mm，刻度间隔0.01～200，在加载前，对力矩扳手进行了标定，如图2所示。

（2）螺栓转角α 的增加与螺栓预紧力损失值P′间存在线性关系；

海尔方面公开数据显示，截止到2018年11月，海尔厨电市场累计增幅达48.91%；卡萨帝厨电累计增幅达190%；统帅厨电累计增幅达164%。身处行业寒冬期，海尔厨电为何能够交出如此亮眼的成绩单？这是因为它在2018年加快完善成套化战略布局，成功将行业危机转化为发展机遇。

表1 与表2 分别为高强度大六角头M16、10.9s 螺栓与高强度大六角头M20、10.9s 螺栓预紧力损失值与螺母角度变化的理论计算表。

为了保证对螺栓荷载施加的准确性，试验中选用能自动显示力矩大小的扳手。

每一工况下，取10 次试验数据的平均值作为该角度下的预应力值。通过计算，可求得螺栓松动不同的角度α 时，高强螺栓的预拉力损失ΔP

=（T-T′）/（0.11d）。

3 数据分析

两种高强螺栓（M16、10.9s 与M20、10.9s）预紧力松弛损失与其转动角度关系试验值，如表3 与表4 所示。

明太祖朱元璋分封儿孙，藩王势力膨胀。建文帝即位后与亲信开始削藩，并以防边为名将燕王朱棣的精兵调出塞外，准备削除燕王。朱棣于1399年起兵反抗，随后挥师南下，史称“靖难之役”。建文帝缺乏谋略，朱棣适时出击，策略灵活，于1402年攻下帝都应天（今江苏南京）。同年，朱棣即位，是为明成祖。

APP、Aβ、Tau、ADAM10和BACE1是自噬的底物。PS、APOE、PICALM和Clusterin等可通过不同机制调节自噬。最新的AD遗传研究发现大量与AD有关的基因，它们在AD中的致病作用将在未来得到阐明。这些基因也可能与自噬有关系，其自身可能在AD发病机制中发挥作用。

从表3、表4 中的试验结果，图5、图6 中的对比结果可以看出：

（1）随着螺栓转角的增加，高强螺栓的扭矩测值会逐渐减小，预应力损失值会逐渐增大。

（2）螺栓转角的增加与螺栓预紧力损失值间存在线性关系。

文化圈（cultural circle）是社会学与人类学描述文化分布的概念之一，主要指一系列具有共同文化因素的复合体，该复合体又体现了一定的共同趋势。人们把某几个地域相近、沟通频繁、共同发展成相近文化特征，并且具有共同特征的地理范围划分为同一文化圈。因此，学者把世界划分为五大文化圈，即东亚文化圈、西方文化圈、印度文化圈、东欧文化圈和伊斯兰文化圈。中国和东南亚国家则属于大的东亚文化圈范围，而对于区域内加强合作与信任，共同抵御西方文化的渗透，还需要构建一个强大稳定的泛北部湾文化圈。

（3）随着螺栓转角的增加，高强螺栓预应力理论计算损失值与试验损失值变化趋势相一致，均呈线性关系。

企业应将财会管理在企业战略发展中的重要地位突显出来，同时要不断健全财会管理机制，实现财会工作者、企业财务工作流程、企业财务组织的共同发展。现阶段我国财会管理工作中仍存在一些不足，对财务工作转型产生一定影响。因此，财会工作者应不断提高自身综合能力，在提高自身专业水平的同时，推动企业长期稳定发展，实现企业财务转型发展。

（4）试验与理论结果相一致表明，通过螺栓螺母转角的变化，可以得到高强度螺栓的预应力损失变化值。

如前所述，科技发展带来的不良后果的凸显、科学界越轨行为的增加，等等，是导致科学公信力下降的重要因素，而公众对这些科学偏差行为和负面效果的感知会对科学公信力产生消极影响。笔者因此设计了三个相关问题，包括“现代人过多地依赖科学而忽略了传统和信仰的价值”“科研不端行为在当前学术界普遍存在”“当代科学研究变得越来越功利化了”，选项同样包含从“非常同意”到“非常不同意”五种，分别赋值 5、4、3、2、1 分，最后将每个问题所得分数加总，用来测量公众的科学偏差感知度。

4 结语

通过对高强度螺栓预应力松弛损失值与螺栓角度变化间关系进行理论计算和试验研究，可得到以下结论：

（1）分析钢板和高强螺栓连接节点列变形协调方程，可得到高强螺栓预紧力松弛与螺母转动角度的关系。

（2）理论计算与试验结果均表明，随着螺栓转角的增加，高强螺栓的扭矩测值会逐渐减小，预应力损失值会逐渐增大。

（3）理论计算与试验结果均表明，随着螺栓转角的增加，高强螺栓预应力损失值也相应增加，两者间呈线性关系。

（4）试验与理论结果相一致表明，通过螺栓螺母转角的变化，可以得到高强度螺栓的预应力损失变化值，验证了本文提出的识别方法的可行性和可靠性。

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