怎样达到高强螺栓的防松效果
1 前 言
螺栓连接是机械工程、结构工程等领域应用最广泛的节点连接方式，是紧固件连接中最基本的一种结构形式，具有便于标准化大批量生产、构造简单、成本低、安装方便、可互换等优点，在现代结构工程中被广泛应用。而螺栓的类型、受力特点、使用的环境等的不同，螺栓的重要性不同，对防松的要求也不同。历史上由于螺栓松动而造成结构破坏的事故屡见不鲜，可见螺栓防松对于保证螺栓的受力特性及对结构整体安全的重要性。螺栓松动已成为钢结构连接的一个安全隐患。分析认为，引起螺栓松动的原因很多，如，螺栓连接件的初始变形、轴向荷载的作用、横向荷载作用等。在工程实践中，也提出了很多防松措施，如准确施加预应力、采取机械措施防松、采用冲点、胶粘螺栓和螺母、使用自锁防松螺母等方法。因此，当对螺栓采取防松措施时，必须从根本上了解螺栓的各方面性能。
2 常用螺栓分类及目前的施工、防松措施
从螺栓的受力机理来看，可以将螺栓分为四种类型：普通螺栓、高耸结构中承受振动荷载的高强度普通螺栓、高强螺栓、承受拉压交变荷载的高强螺栓。普通螺栓一般直接承受拉力或者剪力，用于非重要结构构件的连接中，以往认为螺栓施工中只需拧紧即可。但目前电力系统和塔桅钢结构工程施工质量验收规程中已对“拧紧”给出了相对准确的扭矩值要求。第二种螺栓常用于高耸结构中的塔柱法兰，承受拉力，且结构承受一定的振动。第三种高强螺栓的受力为先对其施加预拉力，然后在被连接件之间的接触面上产生摩擦阻力来承受剪力或减少其预压力来受拉力。一般用于梁构件等重要的工业及民用建筑中，此种螺栓一般采用扭矩法施工，螺栓依靠螺纹之间压紧产生的摩擦力进行防松。螺栓采用高强度普通螺栓，螺栓不施加预拉力，但需拧紧，并且采用双螺母防松。第四种螺栓为承受拉压交变的螺栓，这种螺栓一般同时承受疲劳荷载，需要施加预拉力，并且对防松要求很高，常见于风力发电塔筒的连接法兰。
第一种普通螺栓的紧固力矩达到规范规定值时螺栓一般就不会松动。高耸结构中承受一定振动荷载的高强度普通螺栓防松效果良好。例如2000年落成的336m高的黑龙江电视塔塔柱未发现螺栓松动现象。桥梁结构中的高强螺栓防松效果也非常好。但是对于第四种螺栓防松效果却显示出了明显的不足。在风力发电领域，风机运行过程中用力矩扳手检查螺栓预紧力已成为风电场定期维护的一项重要内容，这耗费大量的人力物力。
3 承受拉压交变荷载螺栓施工、防松措施
对于第四种风力发电塔筒中承受拉压交变荷载的螺栓，同时承受疲劳荷载。传统的法兰形式为厚型锻造法兰，这种法兰的优点就是焊缝少，螺栓长，抗疲劳 性能好，法兰刚度大。然而这种法兰也有其自身的缺点：造价太高，制造耗能大，端面要铣平， 材料用量大，螺孔偏差不易处理。大量靠进口，仍有螺栓松动问题，每年都需检测维护。而且定期的维护并不能完全保证连接的可靠，高强螺栓反复紧固会引起螺纹晶相组织发生变化，由于扭矩系数的增大而达到规范规定的扭矩却达不到规范规定的预拉力。为了达到预拉力而过分加大扭矩以致螺栓在外力作用下产生塑性变形甚至断裂。一旦关键部位的螺栓因松动而失效，有可能造成巨大的损失。
分析认为导致螺栓松动的原因有以下三点：一是螺栓防腐蚀方法，一般采用涂达克罗防腐，但是这样会导致螺栓扭矩系数不合格。因此工程中再采用涂二硫化钼来降低扭矩系数。但是这样做会使螺栓螺纹摩擦系数减半，螺栓自锁能力降低；二是这种螺栓一般采用扭矩法施工，由于扭矩法是通过拧紧给螺栓施加预拉力，这一过程中螺栓发生扭转变形，其内部存了扭矩，当施工完成撤除外扭矩后，螺栓内将储存一部分的扭转弹性势能，也就是反弹扭矩。三是在风荷载作用下，背风面螺栓的拉力减少，螺纹表面上压力减小，阻止螺栓松动的摩擦力矩小于反弹扭矩后，螺栓会产生松动。当螺栓产生松动后，高强螺栓变成了普通螺栓，在风荷载作用下，螺栓的疲劳应力幅会显著提高，螺栓的应力幅抵抗全部外力弯矩作用。而紧固状态高强螺栓的拉力公式为：
图1 螺栓受力示意图(螺栓防松措施)
由此可见，当 面积很小时，螺杆的拉力就会增大。传统的厚型法兰板表面并非全接触，在最初安装时保证边缘接触（图2a）。当塔筒受弯时，受拉侧的法兰板边缘脱开后（图2b）螺栓的拉力由P 变成(a+b)P/b ，受力按柔性法兰见GB50135-2006《高耸结构设计规范》5.9.4条。同普通螺栓。因此疲劳应力幅增大。
图2 厚型法兰受力示意(螺栓防松措施)
为了避免法兰变成“柔性法兰”而使螺栓拉力增大一倍，故把法兰构造成外密和内松动形状（如图2a），但这又使得法兰基础面Ac减少，所以疲劳应力幅增大。特别是螺栓松动以后，疲劳应力幅增大。螺栓长时间承受疲劳荷载之后会发生逐个断裂。图3、图5为螺栓断裂后的图片。因此有效解决螺栓的松动问题是非常必要的。
图3 厚型法兰塔筒螺栓断裂后整体倒塌图片(螺栓防松措施)
图4 断裂在塔筒平台上的螺栓
图5 螺栓断裂图(螺栓防松措施)
4 新型施工及防松措施
针对拉压交变荷载作用下的法兰螺栓，必须从根本上消除使螺栓产生松动的内因。目前用于风力发电塔筒内的反向平衡法兰可以有效地解决这一问题。反向平衡法兰和一般刚性法兰与加劲板的连接关系相反，加劲板在前，法兰板在后，不增加大法兰板厚度即可增加螺栓长度，从而方便螺栓施加预紧力和控制预紧力的大小。
高强度螺栓靠什么防松？~
高强螺栓放松是靠螺栓垫起着重要的作用，高强螺栓用在塔高的塔吊是双螺母防松，高强螺栓用在塔低的是高强螺母和普通螺母防松的
常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。
机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而永久防松称为不可拆卸防松。
常用的永久防松有：点焊、铆接、粘合等。这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用。
常见摩擦防松有：利用垫片、自锁螺母及双螺母等。
常见的机械防松方法：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。
机械防松的方法比较可靠，对于重要的联接要使用机械防松的方法。
下面分述如下。
（1）摩擦防松
①弹簧垫片防松
弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松
②对顶螺母防松
利用螺母对顶作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加的摩擦力。由于多用一个螺母，并且工作不十分可靠，目前已经和少使用了。
③自锁螺母防松
螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。当螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。这种防松结构简单、防松可靠，可多次拆装而不降低防松性能。
④弹性圈螺母防松
螺纹旋入处嵌入纤维或尼龙来增加摩擦力。该弹性圈还起防止液体泄漏的作用。
2）机械防松
①槽形螺母和开口销防松
槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后进行配钻销孔。
②圆螺母和止动动垫片
使垫圈内舌嵌入螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后将垫圈外舌之一褶嵌于螺母的一个槽内。
③止动垫片
螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，实现防松。如果两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联止动垫片。
④串联钢丝防松
用低碳钢钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。这种结构需要注意钢丝穿入的方向，
3）永久防松
①冲边法防松
螺母拧紧后在螺纹末端冲点破坏螺纹
②粘合防松
通常采用厌氧胶粘结剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘结剂能够自行固化，防松效果良好。
为什么拧紧的螺栓会自动脱落?
答：④串联钢丝防松 用低碳钢钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。这种结构需要注意钢丝穿入的方向，3）永久防松 ①冲边法防松 螺母拧紧后在螺纹末端冲点破坏螺纹 ②粘合防松 通常采用厌氧胶粘结剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘结剂能够自行固化，防松效果良好。
如何提高螺栓的最大承受扭矩
答：高强螺栓终拧扭距值按下式计算：T＝k×p×d k为扭距系数，p为施工预拉力标注值，d为螺栓公称直径 k由试验确定，p规范上有说明 建议参考“钢结构工程施工质量验收规范”。高强螺栓的紧固：必须分两次进行，第一次为初拧。初拧紧固到螺栓标准轴力（即设计预拉力）的60%～80%，初拧的扭矩值不得小于...
高强螺栓不得间断拧紧的原因是什么
答：螺栓质量差、螺纹牙滑扣。1、螺栓质量差：螺栓防松不好往往与螺栓的制造精度不高、防松设计缺陷有关。2、螺纹牙滑扣：如螺栓多次装拆，可能发生螺纹牙滑扣现象，导致螺栓松动。
高强螺栓双螺母防松允许一厚一薄两个螺母吗?
答：紧固件咨询顾问俞文龙认为如果没有明确的特殊要求，高强螺栓双螺母防松是允许一厚一薄两个螺母的。\r\n\r\n紧固件咨询顾问俞文龙从事螺丝行业十多年，在螺丝行业从事过技术，质检，质保，采购，业务等，积累了丰富的行业经验，积累了大量的技术资料，客户资料，供货商资料。紧固件咨询顾问俞文龙提供有偿...
螺栓紧固力矩表对照是什么?
答：高强螺栓紧固力矩是按如下公式计算：T=K*P*D，其中K是扭矩系数，P是设计预拉力，D是公称直径。K需要做扭矩系数试验，P根据螺栓的等级及保险系数计算。螺栓预紧力目的 预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。事实上，大量的试验和使用经验证明：较高的预紧...
钢结构紧固件连接工艺哪有
答：本工艺标准适用于钢结构安装工程中的扭剪型、大六角高强螺栓和普通螺栓施工工艺。2 施工准备2.1 材料及主要机具:2.1.1 螺栓、螺母、垫圈均应附有质量证明书,并应符合设计要求和国家标准的规定。2.1.2 螺栓入库应按规格分类存放,并防雨、防潮。遇有螺栓、螺母不配套,螺纹损伤时,不得使用。螺栓、螺母、垫圈有锈蚀...
膨胀螺丝如何安装?
答：膨胀螺丝(Anchors)，一般说的是金属膨胀螺丝，由螺杆和膨胀管等部件组成，膨胀螺丝的固定是利用楔形斜度来促使膨胀产生摩擦握裹力，达到固定效果。新型内牙型金属膨胀螺丝具有适用性广泛、施工方法简单、施工成功率高、高强膨胀扩张、锁付防松功效、可回收利用等特性。一般用于防护栏、雨篷、空调等在水泥、砖...
爆炸螺丝与膨胀螺丝有什么不同
答：螺杆向外移动，通过螺纹的轴向移动使圆锥部分移动，进而在膨胀管的外周面形成很大的正压力，加之圆锥的角度很小，从而使墙体、膨胀管及圆锥间形成摩擦自锁，进而达到固定作用。膨胀螺丝（爆炸螺丝）由于钻孔小、拉力大、用后外露是平的，如不用可随意拆除，保持墙面平整优点显著，广泛应用各种装修场合。
高强螺栓安装时,如果不按照规范要求安装螺母和垫片的方向会有什么后果...
答：垫片的目的是增加摩擦力，防松用的。所以垫片如果放反了会摩擦力减小，起不到放松。同时还会使得垫片变形很大，无法恢复，失去功能。国内的垫片设计多数是失败的，基本上丧失了设计的初衷能力，但是却还在用。你自己正反拧紧2遍就感觉出来了。
对穿螺栓有些什么规格
答：模板的间距能满足设计要求,同时也是模板及其支撑结构的支点,穿墙螺栓的布置对模板结构的整体性、刚度和强度影响很穿墙螺栓能靠得住地限制螺母的松动规模,但螺杆上的销孔地位不轻易与螺母最好锁紧地位的槽口温柔,螺母可能有少量松动多用于有变载荷和振动,承诺螺母有少量松动处串连钢丝防松用钢丝延续穿过一组螺栓或螺母...
