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在现代工业和建筑领域，强度螺栓作为一种关键的连接件，发挥着至关重要的作用。它们以优越的性能和可靠性，确保了各种结构和设备的稳固运行。本文将深入探讨强度螺栓的定义、原理、分类、性能指标以及广泛的应用场景。

一、定义与原理

强度螺栓是采用质量碳素钢或低合金钢材料制成的特殊螺栓。其特点在于具备较高的强度，这使得它与普通螺栓在性能上有着明显的区别。

强度螺栓连接的工作原理基于对螺栓施加较大的预紧力。当螺栓被拧紧时，巨大的预拉力使得被连接件接触面之间产生挤压力。这种挤压力进而在垂直于螺杆方向形成强大的摩擦力。在实际工作中，依靠这种摩擦力来传递连接剪力，从而实现构件之间的牢固连接。与普通螺栓连接依靠栓杆抗剪和孔壁承压传递剪力不同，强度螺栓的预拉力和摩擦力在力的传递过程中起着主导作用。

二、分类方式

（一）按性能等级分类

强度螺栓从性能等级上主要分为 8.8 级和 10.9 级。性能等级代号由两个强度值组成，小数点前的数字表示螺栓钢材热处理后的比较低抗拉强度，例如 “8” 同 800N/mm²，“10” 同1000N/mm²；小数点后的数字则是屈强比（屈服强度与抗拉强度的比值），如 “0.8”“0.9”。不同的性能等级适用于不同的工作环境和承载要求。

（二）按受力特征分类

摩擦型强度螺栓：单纯依靠被连接构件间的摩擦阻力传递剪力，以剪力等于摩擦力作为承载能力的极限状态。在抗剪连接计算中，单个强度螺栓的抗剪承载力设计值与抗力分项系数的倒数、孔型系数、传力的摩擦面数、强度螺栓摩擦面抗滑移系数以及单个强度螺栓的预拉力设计值相关。

承压型强度螺栓：传力特征是当剪力超过摩擦力时，构件间发生相对位移，螺栓杆身与孔壁接触，螺栓受剪的同时孔壁承压。在连接接近破坏时，剪力完全由杆身承担。但需注意，承压型连接不应用于直接承受动力荷载的结构。

（三）按构造及施工方法分类

大六角头强度螺栓：连接副包括一个螺栓、一个螺母和两个垫圈。其头部呈大六角形，在施工过程中，通常采用扭矩法等方式施加预拉力。

扭剪型强度螺栓：连接副由一个螺栓、一个螺母和一个垫圈组成。这种螺栓的独特之处在于其尾部带有梅花头，施工时通过扳手拧掉梅花头来控制预拉力，操作相对简便且能有效保证预拉力的准确性。

三、性能指标

（一）预拉力

强度螺栓的预拉力是通过拧紧螺母实现的，常见的方法有扭矩法、转角法和扭剪法。预拉力的大小直接影响到连接的可靠性和承载能力。不同规格和性能等级的强度螺栓，其预拉力设计值也有所不同。例如，M16 规格的 8.8 级强度螺栓预拉力设计值为 80kN，而 10.9 级的则为 100kN。

（二）连接摩擦面抗滑移系数

被连接板件之间的摩擦力不仅取决于螺栓的预拉力，还与被连接板件的材料以及接触面的表面处理方式密切相关。常见的接触面处理方法包括喷硬质石英砂或铸钢棱角砂、抛丸（喷砂）、钢丝刷去除浮锈或未经处理的干净轧制表面等。不同的处理方法对应着不同的抗滑移系数，例如 Q235 钢构件采用喷硬质石英砂处理后，抗滑移系数可达 0.45。

（三）力学性能

强度螺栓的螺杆、螺母和垫圈在成品后通常会再进行热处理，以进一步提升强度。其力学性能以热处理后的数值为准。如 8.8 级的大六角头强度螺栓，制作原材料常用 45 号钢、35 号钢；10.9 级的扭剪型强度螺栓，原材料多为 20MnTiB 钢。

四、应用领域

（一）桥梁工程

在桥梁建设中，强度螺栓被广泛应用于钢梁连接、桥梁支座安装等部位。由于桥梁需要承受巨大的车辆荷载和自然环境的作用，对连接件的强度和可靠性要求极强度螺栓能够确保桥梁结构的整体性和稳定性，保障桥梁的安全运营。例如，在大型斜拉桥和悬索桥的建造中，大量使用强度螺栓来连接桥梁的各个构件。

（二）建筑结构

在大型建筑，尤其是钢结构建筑中，强度螺栓是实现钢梁、钢柱等构件连接的关键部件。它能够使建筑结构在承受风荷载、地震作用等外力时，依然保持稳定。建筑结构的主构件螺栓连接一般都采用强度螺栓连接，以满足建筑的安全性和耐久性要求。

（三）机械装备

在机械设备制造领域，如起重机、压力容器、发电机组等设备中，强度螺栓用于连接各个部件，确保设备在运行过程中能够承受振动、冲击等复杂载荷。例如，起重机的桥架与支腿连接、压力容器的封头与筒体连接等部位，都离不开强度螺栓的可靠连接。

（四）其他领域

除了上述领域，强度螺栓还在宇宙飞船、海洋钻井平台、汽车摩托车制造等行业有着广泛应用。在宇宙飞船中，强度螺栓用于连接飞船的各个舱段，确保在太空环境下结构的稳固；海洋钻井平台常年处于恶劣的海洋环境中，强度螺栓能够抵抗海水腐蚀和风浪冲击，保证平台的安全作业；在汽车摩托车制造中，强度螺栓用于发动机、底盘等关键部位的连接，保障车辆的性能和安全。

强度螺栓凭借其优异的性能，在众多领域发挥着不可替代的作用。随着材料科学和制造工艺的不断发展，强度螺栓的性能将不断提升，为各行业的发展提供更加可靠的连接保障。