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高強度螺栓擦連接中,螺栓及螺母的作用,是將其擰緊使在被連接鋼板間產生摩擦力,原則上在連接形成后,螺栓及螺母不直接受外力的影響。但是由于接頭的偏心,或者由于連接構造上的關系產生附加力,在螺栓軸向不可避免地會承受附加的拉力,不過其數值一般較小。
對螺栓及螺母的性能要求如下:
(1)能承受使在接頭中產生規定的摩擦力所必要的螺栓預拉力。
(2)能準確地施加螺栓預拉力,也就是說能可靠的進行擰緊作業。
(3)應能確保其預拉力。
(4)在一般情況下,預拉力產生的螺栓應力對螺栓鋼材來說是相當高的應力,但在這種情況下應不發生脆性破壞,而安全可靠。
(5)要考慮腐蝕的間題。
(6)制造簡便,能大量生產,價格便宜。
關于墊圈的作用,起初沒有被認識清楚。1945年西北大學的曼尼(Maney)在試驗中遇到了以下的困難,連接承受拉壓荷載作用時,螺栓頭和螺母壓進被連接鋼板的表面中,降低了螺栓的預拉力。其后,該大學的蘭曾(Lenzen)等比較了各種軟硬墊圈,到1947年才采用今天這樣形狀的墊圈。
此外,調查了一部分美國從1948年以來在各地實際使用高強度螺栓的鐵路橋梁的結果也說明,使用普通墊圈的高強度螺栓不能保持預拉力,而用硬化墊圈的能保持住預拉力。
還有,使用硬化墊圈,旋轉螺母擰緊螺栓時,所需扭矩小,并且可以使扭矩值保持不變。與使用硬化墊圈比較,使用普通墊圈時,當擰緊螺栓時螺母壓人墊圈,雖然扭矩大小相同,后者軸力的離散性較大,結果是平均螺栓軸力競只達60%, ,此外,當只在轉動的螺母下用硬化墊圈,而在螺栓頭下不用時,則螺栓頭就壓進母材,因而浪費能量,需要多余的扭矩。因此一般規定使用高強度螺栓連接時,在螺栓頭和螺母下各置墊圈一個。但是,1960年美國的規范中規定,使用普通大小的螺栓和螺母時,必須在螺栓頭及螺母下置硬化墊圈,但在使用大六角頭螺栓、螺栓桿加粗的螺栓,以及大六角螺母,則在擰緊時不轉動的一側可以不加墊圈。1964年的規范又規定:A325螺栓((80公斤級)采用轉角法時不用墊圈,A490螺栓 (100公斤級)采用轉角法及A490, A325螺栓采用扭矩法時,只在轉動的一側用硬化墊圈。當夾用A 190螺栓而被連接鋼板的屈服點在28kg/mm 2以下時,兩側均藉加硬化墊圈。