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拼裝金屬波紋涵管專用高強(qiáng)度螺栓的要求
金屬波紋涵管的設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行力學(xué)計(jì)算的前提假設(shè)為：不考慮波紋管的搭接頭，設(shè)波紋管沿周向是均勻、連續(xù)、光滑的，然而金屬波紋涵管實(shí)際施工過程中是采用片狀波紋板，并利用高強(qiáng)螺栓連接拼裝起來的，由于金屬波紋涵管的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工的這一對(duì)矛盾的存在，決定了金屬波紋涵管安裝施工的關(guān)鍵是金屬波紋板材的環(huán)向連接和軸向連接的強(qiáng)度能否與不考慮搭接頭的整體波紋涵管的強(qiáng)度相一致，根據(jù)金屬波紋涵管的受力特性及傳力特點(diǎn)，結(jié)合有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)規(guī)范，分析鋼波紋管涵螺栓設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：
(1)螺栓的預(yù)緊力；
(2)螺栓的選型；
(3)螺栓孔的分布(孔徑大小、孔間距、邊距值、孔位置的布列)；
以上三方面是確保拼裝后的鋼波紋涵管與設(shè)計(jì)的鋼質(zhì)波紋涵管的整體受力特性及整體剛度相一致的關(guān)鍵。
2.1螺栓預(yù)緊力的工作原理
根據(jù)前蘇聯(lián)E.и.別列尼亞主編的《金屬結(jié)構(gòu)》1988年8月版關(guān)于高強(qiáng)螺栓工作原理的描述表明：“高強(qiáng)螺栓達(dá)到很大的預(yù)緊力，將連接構(gòu)件緊密拉牢，保證連接成為整體，當(dāng)這樣的連接作用剪力時(shí)，被連接件間產(chǎn)生摩擦力，阻止這些構(gòu)件彼此間相對(duì)剪移。這樣，高強(qiáng)螺栓本身受軸向拉力，能保證靠被連接件之間的摩擦力傳遞剪力?！苯Y(jié)合螺栓連接的工作過程原理：“階段，當(dāng)被連接構(gòu)件的摩擦力尚未被克服時(shí)，螺栓本身不受剪力而僅受拉力，整個(gè)連接彈性工作，用高強(qiáng)螺栓的耐剪連接就是這樣工作。外剪力增大，內(nèi)摩擦力被克服，并進(jìn)入第二階段，即整個(gè)連接剪移了由孔表面到螺栓桿之間的縫隙量。第三階段，剪切基本上靠孔表面對(duì)螺栓桿壓力來傳遞；螺栓桿及孔邊逐漸擠壓；螺栓彎曲、受拉，因?yàn)槁菟^和螺帽阻礙螺桿自由彎曲。漸漸連接的緊密性破壞，摩擦力減小，連接進(jìn)入第四工作階段，即彈塑性階段。連接因螺栓剪切、被連接件之一擠壓和穿破或者螺栓頭拉掉而破壞”。
因此，金屬波紋涵管在拼裝過程中高強(qiáng)螺栓的預(yù)緊力是高強(qiáng)螺栓靠摩擦力傳遞剪力的根本保證，只有高強(qiáng)螺栓達(dá)到足夠的預(yù)緊力，才能使得被連接件(波紋板)產(chǎn)生足夠大的摩擦力滿足波紋管在荷載作用下產(chǎn)生的剪力的要求。如果摩擦力過小，則被連接件的摩擦力被克服，高強(qiáng)螺栓迅速進(jìn)入第二、三、四工作階段，使得螺栓或被連接件(波紋板)受損破壞。
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