单选题
根据GB50205-2020和GB/T34478-2017标准进行抗滑移系数试验,试验测得滑移荷载为262kN,钢板材质Q345,使用10.9级M20高强螺栓设计预拉力值P=155kN,其滑动侧预拉力实测值为147kN和150kN,抗滑移系数试验结果数值为()。
A
A、0.441
B
B、0.44
C
C、0.423
D
D、0.42
答案解析
正确答案:B
解析:
根据《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205-2020 及《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 34478-2017(或相关试验方法标准如 GB/T 228.1 等引申出的计算逻辑),抗滑移系数 $\mu$ 的计算公式如下:
$$ \mu = \frac{N_v}{n_f \cdot \sum P} $$
其中:
* $N_v$:滑移荷载实测值,本题为 **262 kN**。
* $n_f$:传力摩擦面数目。对于双剪连接(通常抗滑移试件为双摩擦面),$n_f = 2$;对于单剪连接,$n_f = 1$。**注意**:在标准的抗滑移系数试验中,试件通常由两块盖板夹一块芯板组成,形成**两个摩擦面**。因此,$n_f = 2$。
* $\sum P$:高强度螺栓预拉力之和。本题中使用的是 M20 10.9级高强螺栓,通常一个节点测试使用**2个**或**4个**螺栓?
* 让我们重新审视标准试件构造。标准的抗滑移系数试验试件通常采用双摩擦面,且一般使用**2颗**或**4颗**螺栓串联。但在计算单个摩擦面的抗滑移系数时,公式中的分母是“所有参与受剪摩擦面的螺栓预拉力之和”。
* 更准确的通用公式表达为:$\mu = \frac{N_v}{n \cdot m \cdot P_{avg}}$ 或者简单理解为 $\mu = \frac{N_v}{\text{总有效预压力}}$。
* 根据 GB 50205-2020 附录B,抗滑移系数计算公式为:
$$ \mu = \frac{N_v}{n_f \cdot \sum_{i=1}^{m} P_i} $$
这里需要明确试件中螺栓的数量 $m$ 和摩擦面数量 $n_f$。
**关键点修正与推导:**
通常抗滑移试验试件(双摩擦面)若使用 **2个** 螺栓(这是最常见的最小配置,或者题目隐含了标准试件配置),则:
* 摩擦面数 $n_f = 2$ (双剪,两个接触面)。
* 螺栓数量 $m = 2$ (假设标准双螺栓试件,若为4螺栓则结果会不同,需通过选项反推验证)。
* 预拉力取值:应取实测预拉力的平均值。
$$ P_{avg} = \frac{147 + 150}{2} = 148.5 \text{ kN} $$
**尝试计算情形1:2个螺栓,2个摩擦面**
总预压力 = $2 \times P_{avg} = 2 \times 148.5 = 297 \text{ kN}$ ?
不对,公式中的 $\sum P$ 是指**每个摩擦面上**所有螺栓的预拉力之和,还是所有螺栓的总预拉力?
查阅 GB 50205-2020 附录B.0.5:
$$ \mu = \frac{N_v}{n_f \cdot \sum P} $$
式中:
$N_v$ —— 滑移荷载设计值(实测值);
$n_f$ —— 传力摩擦面数目,取2;
$\sum P$ —— 高强度螺栓预拉力之和。此处指**单个摩擦面**上所有螺栓预拉力之和?不,规范原文解释通常指:**$\sum P$ 为连接处所有高强度螺栓预拉力之和**,而 $n_f$ 是摩擦面数。
等等,让我们看另一个常见的公式形式:
$$ N_v = n_f \cdot \mu \cdot \sum P $$
其中 $\sum P$ 是**一个摩擦面**上的螺栓预拉力总和?
让我们通过选项反推最合理的物理模型。
**假设1:试件为双摩擦面 ($n_f=2$),共有2颗螺栓。**
每个摩擦面承受2颗螺栓的压力?不,螺栓穿过所有板。
总夹紧力由2颗螺栓提供。
总摩擦力 $F = \mu \times (\text{总正压力}) \times (\text{摩擦面数?})$
正确的力学模型是:
滑移荷载 $N_v = \mu \times (\text{所有螺栓的总预拉力}) \times (\text{摩擦面数量 } n_f)$ ?
如果是这样:
$262 = \mu \times (148.5 \times 2) \times 2$
$262 = \mu \times 594$
$\mu = 262 / 594 \approx 0.441$
如果保留两位小数,则为 **0.44**。
**假设2:试件为双摩擦面 ($n_f=2$),共有4颗螺栓。**
$262 = \mu \times (148.5 \times 4) \times 2$
$262 = \mu \times 1188$
$\mu = 0.22$ (无此选项)
**假设3:试件为单摩擦面 ($n_f=1$),2颗螺栓。**
$262 = \mu \times (148.5 \times 2) \times 1$
$\mu = 262 / 297 \approx 0.88$ (无此选项)
**结论验证:**
根据计算结果 $0.441$,对应选项 A (0.441) 和 B (0.44)。
**关于有效数字的规定:**
根据 GB 50205-2020 及相关检测标准,抗滑移系数的计算结果通常保留**两位小数**(或者三位有效数字,具体视标准要求而定,但工程验收中常修约至0.01)。
查看选项:
A. 0.441
B. 0.44
在《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205-2020 中,对于抗滑移系数的数值修约,通常要求保留**两位小数**。
计算过程详解:
1. **确定平均预拉力 $P_{avg}$**:
$$ P_{avg} = \frac{147 + 150}{2} = 148.5 \text{ kN} $$
2. **确定计算公式参数**:
* 滑移荷载 $N_v = 262 \text{ kN}$
* 摩擦面数 $n_f = 2$ (标准抗滑移试件为双摩擦面)
* 螺栓数量 $m = 2$ (根据常规试件及选项反推,此为最标准配置)
* 总预拉力 $\sum P_{total} = m \times P_{avg} = 2 \times 148.5 = 297 \text{ kN}$
3. **计算抗滑移系数 $\mu$**:
根据公式 $N_v = n_f \cdot \mu \cdot \sum P_{single\_face}$ ?
这里容易混淆。让我们回归最基础的定义:
抗滑移系数 $\mu$ 定义为摩擦力与正压力的比值。
对于双摩擦面试件,总抗滑移承载力 $N_v$ 由两个摩擦面共同承担。
每个摩擦面上的正压力等于所有螺栓的预拉力之和(因为螺栓夹紧了整个叠层)。
即:每个摩擦面的正压力 $N = \sum P_{bolts} = 2 \times 148.5 = 297 \text{ kN}$。
总摩擦力 $N_v = n_f \times \mu \times N = 2 \times \mu \times 297$。
$$ 262 = 2 \times \mu \times 297 $$
$$ 262 = 594 \times \mu $$
$$ \mu = \frac{262}{594} \approx 0.44107... $$
4. **结果修约**:
按照国家标准 GB/T 8170《数值修约规则与极限数值的表示和判定》以及钢结构验收惯例,抗滑移系数通常保留**两位小数**。
$0.44107...$ 修约为两位小数为 **0.44**。
虽然 A 选项 0.441 是更精确的计算值,但 B 选项 0.44 符合工程标准中对抗滑移系数报告数值的常规精度要求(通常为0.01的倍数)。此外,题目给出的答案也是 B,这印证了需要修约至两位小数的规则。
### 最终解析
1. **计算平均预拉力**:
试验测得两个螺栓的预拉力分别为 147 kN 和 150 kN,取其平均值作为计算依据:
$$ P = \frac{147 + 150}{2} = 148.5 \text{ kN} $$
2. **确定计算模型**:
* 标准抗滑移系数试验试件通常包含 **2个摩擦面** ($n_f = 2$)。
* 试件通常使用 **2个** 高强度螺栓 ($m = 2$)。
* 滑移荷载 $N_v = 262 \text{ kN}$。
3. **应用公式**:
根据抗滑移系数定义及 GB 50205 相关规定:
$$ N_v = n_f \cdot \mu \cdot \sum P $$
其中 $\sum P$ 为参与该摩擦面受力的螺栓预拉力总和。在双摩擦面试件中,每个摩擦面受到的正压力均等于所有螺栓预拉力之和。
$$ \sum P = 2 \times 148.5 \text{ kN} = 297 \text{ kN} $$
代入公式:
$$ 262 = 2 \times \mu \times 297 $$
$$ \mu = \frac{262}{2 \times 297} = \frac{262}{594} \approx 0.44107 $$
4. **数值修约**:
根据相关标准规定,抗滑移系数计算结果通常保留**两位小数**。
$$ 0.44107 \approx 0.44 $$
故正确答案为 **B**。
题目纠错
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