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在現代工業和建筑領域，強度螺栓作為一種關鍵的連接件，發揮著至關重要的作用。它們以優越的性能和可靠性，確保了各種結構和設備的穩固運行。本文將深入探討強度螺栓的定義、原理、分類、性能指標以及廣泛的應用場景。
一、定義與原理
強度螺栓是采用質量碳素鋼或低合金鋼材料制成的特殊螺栓。其特點在于具備較高的強度，這使得它與普通螺栓在性能上有著明顯的區別。
強度螺栓連接的工作原理基于對螺栓施加較大的預緊力。當螺栓被擰緊時，巨大的預拉力使得被連接件接觸面之間產生擠壓力。這種擠壓力進而在垂直于螺桿方向形成強大的摩擦力。在實際工作中，依靠這種摩擦力來傳遞連接剪力，從而實現構件之間的牢固連接。與普通螺栓連接依靠栓桿抗剪和孔壁承壓傳遞剪力不同，強度螺栓的預拉力和摩擦力在力的傳遞過程中起著主導作用。
二、分類方式
（一）按性能等級分類
強度螺栓從性能等級上主要分為 8.8 級和 10.9 級。性能等級代號由兩個強度值組成，小數點前的數字表示螺栓鋼材熱處理后的比較低抗拉強度，例如 “8” 同 800N/mm2，“10” 同1000N/mm2；小數點后的數字則是屈強比（屈服強度與抗拉強度的比值），如 “0.8”“0.9”。不同的性能等級適用于不同的工作環境和承載要求。
（二）按受力特征分類
摩擦型強度螺栓：單純依靠被連接構件間的摩擦阻力傳遞剪力，以剪力等于摩擦力作為承載能力的極限狀態。在抗剪連接計算中，單個強度螺栓的抗剪承載力設計值與抗力分項系數的倒數、孔型系數、傳力的摩擦面數、強度螺栓摩擦面抗滑移系數以及單個強度螺栓的預拉力設計值相關。
承壓型強度螺栓：傳力特征是當剪力超過摩擦力時，構件間發生相對位移，螺栓桿身與孔壁接觸，螺栓受剪的同時孔壁承壓。在連接接近破壞時，剪力完全由桿身承擔。但需注意，承壓型連接不應用于直接承受動力荷載的結構。
（三）按構造及施工方法分類
大六角頭強度螺栓：連接副包括一個螺栓、一個螺母和兩個墊圈。其頭部呈大六角形，在施工過程中，通常采用扭矩法等方式施加預拉力。
扭剪型強度螺栓：連接副由一個螺栓、一個螺母和一個墊圈組成。這種螺栓的獨特之處在于其尾部帶有梅花頭，施工時通過扳手擰掉梅花頭來控制預拉力，操作相對簡便且能有效保證預拉力的準確性。
三、性能指標
（一）預拉力
強度螺栓的預拉力是通過擰緊螺母實現的，常見的方法有扭矩法、轉角法和扭剪法。預拉力的大小直接影響到連接的可靠性和承載能力。不同規格和性能等級的強度螺栓，其預拉力設計值也有所不同。例如，M16 規格的 8.8 級強度螺栓預拉力設計值為 80kN，而 10.9 級的則為 100kN。
（二）連接摩擦面抗滑移系數
被連接板件之間的摩擦力不僅取決于螺栓的預拉力，還與被連接板件的材料以及接觸面的表面處理方式密切相關。常見的接觸面處理方法包括噴硬質石英砂或鑄鋼棱角砂、拋丸（噴砂）、鋼絲刷去除浮銹或未經處理的干凈軋制表面等。不同的處理方法對應著不同的抗滑移系數，例如 Q235 鋼構件采用噴硬質石英砂處理后，抗滑移系數可達 0.45。
（三）力學性能
強度螺栓的螺桿、螺母和墊圈在成品后通常會再進行熱處理，以進一步提升強度。其力學性能以熱處理后的數值為準。如 8.8 級的大六角頭強度螺栓，制作原材料常用 45 號鋼、35 號鋼；10.9 級的扭剪型強度螺栓，原材料多為 20MnTiB 鋼。
四、應用領域
（一）橋梁工程
在橋梁建設中，強度螺栓被廣泛應用于鋼梁連接、橋梁支座安裝等部位。由于橋梁需要承受巨大的車輛荷載和自然環境的作用，對連接件的強度和可靠性要求極強度螺栓能夠確保橋梁結構的整體性和穩定性，保障橋梁的安全運營。例如，在大型斜拉橋和懸索橋的建造中，大量使用強度螺栓來連接橋梁的各個構件。
（二）建筑結構
在大型建筑，尤其是鋼結構建筑中，強度螺栓是實現鋼梁、鋼柱等構件連接的關鍵部件。它能夠使建筑結構在承受風荷載、地震作用等外力時，依然保持穩定。建筑結構的主構件螺栓連接一般都采用強度螺栓連接，以滿足建筑的安全性和耐久性要求。
（三）機械裝備
在機械設備制造領域，如起重機、壓力容器、發電機組等設備中，強度螺栓用于連接各個部件，確保設備在運行過程中能夠承受振動、沖擊等復雜載荷。例如，起重機的橋架與支腿連接、壓力容器的封頭與筒體連接等部位，都離不開強度螺栓的可靠連接。
（四）其他領域
除了上述領域，強度螺栓還在宇宙飛船、海洋鉆井平臺、汽車摩托車制造等行業有著廣泛應用。在宇宙飛船中，強度螺栓用于連接飛船的各個艙段，確保在太空環境下結構的穩固；海洋鉆井平臺常年處于惡劣的海洋環境中，強度螺栓能夠抵抗海水腐蝕和風浪沖擊，保證平臺的安全作業；在汽車摩托車制造中，強度螺栓用于發動機、底盤等關鍵部位的連接，保障車輛的性能和安全。
強度螺栓憑借其優異的性能，在眾多領域發揮著不可替代的作用。隨著材料科學和制造工藝的不斷發展，強度螺栓的性能將不斷提升，為各行業的發展提供更加可靠的連接保障。
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