螺栓防松措施PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,螺栓防松措施及分析,同济大学,吕兆华,2011,年,8,月 贵阳,1,主要内容,同济大学高耸结构研究室的长期研究工作,2.,常用螺栓分类、防松措施,3.,目前螺栓防松效果,4.,承受拉压交变荷载的螺栓现有防松措施存在的不足,5.,承受拉压交变荷载的螺栓新型防松措施,主要内容,螺栓防松措施及分析,2,同济大学高耸结构研究室的长期研究工作,（,1,）超高钢结构电视塔设计,黑龙江电视塔,郑州电视塔,临沂电视塔,螺栓防松措施及分析,3,（,2,）高耸结构试验研究,黑龙江塔振动控制实测,螺栓防松措施及分析,4,郑州塔“,X”,形节点试验,螺栓防松措施及分析,5,郑州塔风洞试验（测力试验）,螺栓防松措施及分析,6,（,3,）编制国家标准,螺栓防松措施及分析,7,2.,常用螺栓分类及防松措施,螺栓防松措施及分析,一般普通螺栓,防松措施：螺栓施工中需拧紧，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,高耸结构中承受振动的高强度普通螺栓,防松措施：螺栓不施加预拉力，但需拧紧，并且采用双螺母防松,8,螺栓防松措施及分析,高强螺栓,防松措施：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,风力发电塔筒内承受拉压交变的高强螺栓,防松措施：对螺栓施加预拉力,9,螺栓防松措施及分析,3.,目前螺栓防松效果,一般普通螺栓：,紧固力矩达到规范规定值时螺栓一般就不会松动,高耸结构中带有振动的高强度普通螺栓：,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,高强螺栓：,钢结构中梁柱连接节点及桥梁结构中的高强螺栓防松效果也非常好,风力发电塔筒内承受拉压交变的高强螺栓：,防松效果不理想。在风力发电领域，风机运行过程中需定期维护，这耗费大量的人力物力,10,螺栓防松措施及分析,4.,承受拉压交变荷载的螺栓现有防松措施存在的不足,传统的法兰形式为厚型锻造法兰,优点：,焊缝少，螺栓长，抗疲劳性能好，法兰刚度大。,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，要长期维护。,11,螺栓防松措施及分析,防腐蚀方法：,涂达克罗,扭矩系数不合格,涂二硫化钼,螺纹摩擦系数减半,螺栓自锁能力降低,施工方法：,要加预拉力,采用扭矩法施工,螺杆产生反弹扭矩,风荷载作用：,风吹产生弯矩,背风面法兰受压,螺栓预拉力减小,螺纹表面上,压力减小（摩擦系数减半）,阻止螺栓松动的摩擦力矩小于螺杆内的反弹扭矩,导致螺栓松动,螺栓松动后，在风荷载作用下，螺栓的疲劳应力幅显著提高。这是因为,:,传统法兰引起螺栓松动的原因：,12,（,1,）高强螺栓受拉计算公式：,外力,钢板挤压面积,螺杆截面积,螺栓防松措施及分析,（,2,）由此可见，当面积,Ac,很小时，螺杆的拉力,Pf,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 变成 ，受力按柔性法兰。受力同普通螺栓。因此疲劳应力幅增大。,图,2a,图,2b,13,螺栓防松措施及分析,因螺栓断裂而造成塔筒破坏的工程实例：,厚型法兰塔筒螺栓断裂后整体倒塌图片,断裂在塔筒平台上的螺栓,螺栓断裂图,14,5.1,研发背景,原有的”,L”,型锻造法兰,攻关目标：减少法兰生产的社会必要劳动时间和能耗。从根本上解决螺栓松动问题，达到免维护的效果。,5,承受拉压交变荷载的螺栓新型防松措施,螺栓防松措施及分析,15,5.2,极限承载能力试验,1.52,倍设计荷载时，钢管局部屈曲先于法兰节点破坏,螺栓防松措施及分析,16,5.3,疲劳试验,施加弯扭疲劳荷载,1000,万次，试件未发生疲劳破坏，反向平衡法兰抗疲劳荷载作用性能得到验证,螺栓防松措施及分析,17,5.4,有限元分析,极限强度分析,螺栓防松措施及分析,18,WC-T-1,WC-F-1,WA-J,WA-T,WC-T-2,WC-F-2,WB-J,WB-F,外推区域,外推热点应力幅,h,(MPa),疲劳设计强度,D,(MPa),WC-T-1,35.45,52.6,WC-F-1,2.31,WC-T-2,4.72,WC-F-2,0.84,WA-J,3.60,WA-T,1.82,WB-J,2.49,WB-F,1.58,疲劳强度分析,5.5,热点应力法抗疲劳分析,螺栓防松措施及分析,19,5.6,鉴衡认证,螺栓防松措施及分析,20,5.7,国家重点新产品,螺栓防松措施及分析,21,5.8,配套施工工具研发,高强螺栓双缸液压张拉器,螺栓防松措施及分析,22,5.9 2007,年试制，,2008,年初调兵山风场两台风机共计,4,个法兰试装。,5.10,实测研究,（,b,）法兰各部位应力实测,与设计相符,（,a,）螺栓施工阶段预应力损失,实测,15,螺栓防松措施及分析,23,（,c,）螺栓疲劳应力幅对比实测,仅为,“,L,”,型法兰螺栓疲劳应力幅的,1/31/5,螺栓防松措施及分析,（,d,）结构整体动力性能对比实测,第一自振周期三位有效数字相同,（,e,）螺栓一年后预应力损失实测,10,以内,24,5.11,螺栓不发生松动的原因：,螺杆比老法兰长,50,以上，可以储存更多弹性应变能防松；,不加扭矩，螺杆内不存在松动的内因,反弹扭矩；,不加扭矩，也不测扭矩系数，不用涂油，螺纹摩擦系数加倍。,结论：没有螺栓松动的内因,5.12,反向平衡法兰的核心价值：,免维护，减少倒塔隐患，节约长期维护费；,（首台已运行,3,年半，未发现螺栓松动）,节能减耗。,螺栓防松措施及分析,25,5.13,反向平衡法兰在其他工程中的应用：,螺栓防松措施及分析,临沂电视塔,大庆观光塔,淮安电视塔,26,谢 谢！,27,