火灾全过程下10.9级高强螺栓断裂性能试验研究

火灾下钢梁悬链线效应产生的附加作用力易造成梁柱节点断裂破坏,掌握高强螺栓的高温力学性能和断裂性能是研究钢节点高温断裂破坏机理的基础。考虑应力三轴度和温升历程的影响,设计10.9级高强螺栓平滑圆棒和缺口圆棒试件,分别进行火灾升温段、升温-降温段和火灾后螺栓拉伸断裂试验,获得高强螺栓火灾全过程下工程和真实应力-塑性应变曲线;研究高强螺栓在复杂应力和高温共同作用下的断裂性能,并通过电镜扫描试件断口,研究其微观断裂机理。研究表明:火灾全过程下高强螺栓呈现韧性断裂特征;温度高于400℃时,EC3结果偏不安全,弹性模量折减系数偏大约0.15,屈服强度偏大0.3~0.4;不同温度工况下,应力三轴度越大,高温屈服强度和极限强度越大,断裂应变越小,但超过600℃时应力三轴度影响被削弱;断裂应变随温度升高而增大,降温段螺栓材性与峰值温度有关,直接采用升温段材性代替会造成不安全结果,弹性模量差异可达常温值的15%,屈服强度相差达20%;升温段材性直接代替火灾后材性则会造成材料浪费,强度折减系数差异达0.36。

10.9级高强螺栓面缩率不合格原因分析及改进

针对某厂用SCM435钢热轧盘条生产10.9级高强螺栓时,成品检验部分螺栓面缩率低于标准要求的质量问题,进行了螺栓成分、组织性能检验,并通过SEM-EDS扫描电镜对不良组织的微区成分进行了扫描分析。结果表明:螺栓面缩率不合格的原因为螺栓心部存在M带,同时由于冷拉拔过程使热轧盘条心部M带产生断裂,造成螺栓心部存在裂纹缺陷。基于此原因,为改善螺栓性能,从热轧材质量控制及用户工艺方面进行了相关试验,得出炼钢工序降低过热度、轧钢过程采用热机轧制、用户采用合理的冷加工及调质工艺,可以有效降低轧材内部成分偏析,改善组织状态,避免心部M硬相组织对冷加工及成品螺栓性能的影响,达到改善螺栓面缩率的目的。

横向预应力混凝土梁预应力损失试验研究

通过横向预应力混凝土梁预应力损失的试验研究,考察了采用10.9级高强螺栓作为横向预应力筋时各项预应力损失的大小。得到以下主要结论:(1)管道摩擦预应力损失量占张拉控制应力的3%~5%;张拉端钢垫板变形、高强螺杆回缩和接缝压缩引起的预应力损失量占张拉控制应力的1%~3%;混凝土弹性压缩引起的预应力损失量占张拉控制应力的1%~3%;长期预应力损失占张拉控制应力的12%左右;(2)有限元分析结果表明每根高强螺栓张拉的影响范围大致为900mm;(3)提出了各项预应力损失的计算公式。