相对于其他两种连接方式,铆接的主要优点是适应性好,两块板件的孔洞稍微有些偏差也没关系,反正打进去时还是软的,敲一敲也就能密贴了。(说句题外话,以前做铆接的工人真是开挂,一个人用钳子把烧热的铆钉从炉子里夹出来,一扔,十米开外的另一个人【用钳子】接住,趁热打进去。)
其缺点也很明显,由于要能在现场烧软,所以铆钉用的材料不会有多高的强度,另外刚度也不大。这就解释了为什么铆钉逐渐退出桥梁工程领域——以前钢材本身强度低,铆钉不是结构的薄弱环节;现在钢材强度提高了,但铆钉的强度提高不够快,成了结构的薄弱环节,所以就不宜采用了。
桥梁用螺栓连接多为高强螺栓,将两块钢板牢牢挤压在一起,主要靠钢板间的摩擦力承受荷载,是技术成熟、使用广泛的一种连接方式。
论起螺栓连接的优点,那要看跟谁比:
相比于铆接,螺栓连接的优点是:
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强度大;
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刚度大(原因:摩擦型高强螺栓不允许被连接的板件间产生滑移,所以连接段刚度与板材本身基本一致);
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施工质量便于保证(原因:高强螺栓的施工,其初拧和终拧都有明确的力矩要求,所以只要严格按规程施工,其质量就不随施工人员的素质变化而变化)。
相比于焊接,螺栓连接的优点是:
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耐疲劳性能好(原因:不会在施工中产生明显的局部缺陷,所以应力集中相对较小,没有明显的疲劳源);
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便于修复和更换;
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施工质量便于保证(原因前已述及)。
缺点嘛,咱也话分两头说:
相比于铆接,螺栓连接的缺点是:
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价格高;
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想不出来了……
相比于焊接,螺栓连接的缺点是:
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工序繁多,工艺复杂(原因:首先打孔这一项就很费劲,然后还要现场冲孔,初拧,终拧)。但是这也不是绝对的,比如有的位置工人揣着扳手就爬上去了,但是要把焊接设备搞过去就难于上青天;
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施工精度要求高(原因:螺栓连接需要孔洞较为精确地对准,如果6月份做好了构件,10月份拿到工地去安装,那完蛋了,温度变形都能让孔洞差老远了),即使是国内数一数二的大厂,有时候也需要现场对齐打孔;
现在桥梁领域用得最多的还是焊接。跟铆接没啥比头,说说相对于栓接的优劣吧。
相比于螺栓连接,焊接的优点是:
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整体性更优;
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工序简单,便于工厂化制作,工厂内的自动化焊接质量很有保障(看到有位校友把这一点说成了”依赖工厂化”,鄙人有些疑惑,这不是咱们的追求吗);
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适应性强(原因:哪怕构件制作时有些偏差,咱们照样能焊上)
相比于螺栓连接,焊接的缺点是:
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残余应力、残余变形(原因:由于施焊时受热和冷却的不均匀性及不同步性,结构内部会产生一系列自平衡的应力和自协调的变形,影响性能);
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现场施焊质量离散性大(原因:现场施焊多为人工焊,这个质量就得看工人手艺了。另外,现场施焊时构件姿态不可调整,焊接质量受焊接姿态的影响也很大);
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抗疲劳性能相对较差,这里主要是说手工焊(原因:手工焊接很可能产生焊瘤、咬边、夹渣等病害,产生较大的应力集中,往往成为疲劳破坏的策源地)
好了,三种连接方式都说完了,总结一下(依然局限在桥梁领域)。
铆接:旧时代的东西了,该淘汰了;
栓接:力学性能顶呱呱,就是构造复杂、孔洞也难打难对齐,但是抗疲劳性能好,就算坏了也能换。适用于疲劳控制的部位,也是现场施工最有保障的连接方式;
焊接:构造简单,工厂自动焊效率高、性能没的说,但现场焊接的质量就只能问天问大地,往往成为疲劳源。最适用于工厂内的构件、单元制作,也适用于非疲劳控制位置的现场连接。
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