螺栓抗剪测试的具体操作流程和步骤是怎样的

发布时间：2026-09-21 09:59:14

最近更新：2026-09-21 09:59:14

发布来源：微析技术研究院

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螺栓作为机械连接的核心紧固件，其抗剪性能直接决定结构的安全边界，广泛应用于建筑、桥梁、航空航天等领域。螺栓抗剪测试通过模拟实际剪切工况，量化螺栓的抗剪承载力与破坏特征，是验证螺栓是否符合设计要求的关键手段。本文将从样品准备、设备校准到破坏判定，逐一拆解螺栓抗剪测试的全流程操作细节，为测试人员提供可落地的执行指南。

样品与设备的前期准备

螺栓抗剪测试的第一步是明确样品与设备的匹配性。样品层面，需根据测试标准（如GB/T 3098.1、ISO 898-1）确定螺栓规格（如M8、M16）、性能等级（如8.8级、10.9级），且平行试样数量不少于3个（确保结果重复性）。同时需准备配套连接件（如Q235B钢板、铝合金板），连接件厚度需满足剪面要求——双剪面试件的连接板厚度一般为螺栓直径的1-1.5倍，避免连接板先于螺栓破坏。

设备方面，核心工具包括：万能材料试验机（荷载量程需覆盖预计最大抗剪力的1.5倍以上，具备位移/荷载双控制模式）、专用剪力夹具（双剪/单剪夹具，需与试件尺寸匹配）、0.5级精度荷载传感器、线性度误差≤1%的位移计（如引伸计）、游标卡尺（精度0.02mm）、扭矩扳手（控制预紧力）。此外需准备样品标签、测试记录表等文档工具。

样品外观检查是前期关键：螺栓表面不得有裂纹、锈蚀或螺纹损伤；连接件需平整无变形，螺栓孔与螺栓的间隙≤0.2mm（避免加载时偏心）。若发现缺陷，需立即更换样品，防止测试结果失真。

抗剪试件的制备流程

试件制备需还原实际连接场景，常见形式为双剪面试件（螺栓穿入两块连接板，形成两个剪面）或单剪面试件（螺栓穿入一块连接板与固定基座，形成一个剪面）。以双剪面为例，步骤如下：首先切割连接板，尺寸需符合GB/T 16826要求——长度为螺栓直径的8-10倍，宽度为4-5倍，中心加工螺栓孔；然后将螺栓穿入两块连接板，若设计有预紧力（如8.8级M16螺栓预紧力120N·m），用扭矩扳手拧紧螺母，确保螺栓与连接板紧密贴合；最后测量关键尺寸（螺栓直径、连接板厚度、剪面间距），记录在测试表中。

需特别注意：螺栓的螺纹部分不得进入剪切面（螺纹会降低抗剪强度），若螺纹误入剪面，需调整连接板位置或更换更长螺栓。单剪面试件则需将连接板固定在夹具一侧，确保剪切面仅位于螺栓光杆与连接板的接触处。

设备的校准与调试

设备校准是数据准确的核心保障。首先校准荷载系统：用标准测力仪验证试验机荷载传感器，误差需≤±0.5%；其次校准位移系统：用标准量块校准位移计，线性度误差≤±1%；最后检查夹具平行度：将夹具安装在试验机上，用千分表测量上下压板的平行度，误差≤0.05mm/m（避免偏心加载）。

调试环节需模拟加载：空载运行试验机3次，检查夹具移动是否顺畅、荷载/位移显示是否正常；液压试验机需检查液压系统无泄漏，压力稳定后再进行正式测试。若发现异常（如荷载显示跳动），需立即检修，不得勉强测试。

试件的安装与对中

试件安装的关键是保证加载方向与螺栓剪面垂直。步骤如下：将剪力夹具固定在试验机上下夹头，确保夹具轴线与试验机加载轴线重合；放入试件（双剪面试件需将两块连接板靠紧夹具压板），用手轻推确认无松动；通过铅垂线或激光对中仪调整试件位置，使螺栓轴线与加载方向完全一致，对中误差≤0.5mm（偏心会导致测试结果偏低）。

位移计安装需根据测试目标调整：测量螺栓剪切位移时，将引伸计测点固定在螺栓光杆两端；测量连接板变形时，将位移计贴在连接板表面（测点远离剪面至少2倍螺栓直径）。安装后需检查位移计固定是否牢固，导线是否理顺，避免加载时拉扯影响测量。

加载过程的精准控制

加载方式为单调静力加载（缓慢连续施加荷载），速率需严格遵循标准：钢材螺栓采用0.5-2mm/min（位移控制）或5-20kN/s（荷载控制）；铝合金螺栓速率降至0.2-1mm/min（避免脆性破坏）。加载前需输入试件信息（编号、规格、速率），并进行预加载（约5%预计最大荷载），检查试件安装是否牢固、数据显示是否同步。

正式加载时需保持速率稳定，测试人员全程观察试件状态：注意螺栓是否弯曲、连接板是否变形。若发现螺栓突然偏移或荷载显示异常，需立即停止加载，检查夹具对中或样品是否有缺陷，调整后重新测试。

数据的采集与记录

数据采集需同步记录荷载与位移，采集频率≥10次/秒（保证荷载-位移曲线完整）。试验机软件需自动存储：初始预紧力、实时荷载/位移、最大破坏荷载、弹性极限点（荷载线性增长的终点）、屈服点（荷载不变但位移增加的点）。

手动记录内容包括：试件编号、螺栓规格（直径/长度/等级）、连接件材质/厚度、加载速率、环境温湿度（20±5℃，湿度≤80%）、预加载值。同时用相机拍摄试件初始状态与破坏形态，记录破坏位置（如螺栓哪个剪面断裂、连接板变形位置）。需注意：破坏荷载需记录试验机显示的最大值，而非卸载后的值；位移值需用位移计测量值，而非试验机夹头位移（夹头位移包含夹具变形）。

破坏的判定与加载终止

测试终止条件为试件发生有效破坏，常见形式有三种：螺栓剪断（双剪面时两个剪面均断裂，单剪面时一个剪面断裂）、连接板屈服（孔壁压溃或连接板弯曲）、挤压破坏（孔壁变形导致螺栓无法承载）。当观察到以下现象需立即停机：螺栓发出断裂声、荷载突然下降超过最大荷载的10%、连接板出现明显弯曲或孔壁变形。

停机后需测量破坏尺寸（如螺栓断裂面直径、连接板变形量），并区分有效与无效破坏：若破坏因样品缺陷（如螺栓裂纹）或安装错误（偏心加载），则结果无效，需重新测试；若因螺栓正常剪切或连接板正常屈服，则结果有效。

测试后的清理与归档

测试结束后，需卸载夹具并恢复试验机初始状态，清理试件碎片（避免划伤设备），整理工具（游标卡尺、扭矩扳手放回原位）。数据归档需将测试记录、荷载-位移曲线、试件照片整理成报告，内容包括：测试标准、样品/设备信息、过程细节、数据结果、破坏分析。报告需编号存档，保留时间≥5年（满足追溯要求）。