🔩 BS 7644 是英国标准协会(BSI)为直接张力指示器(direct tension indicators,DTI)制定的规范标准系列。直接张力指示器是一种通过其压缩变形量直观反映高强度螺栓预紧力(张力)的垫圈类元件,广泛用于钢结构高强度螺栓连接——拧紧螺栓时,DTI 被压扁,其凹点或凸点间隙的变化直接指示螺栓张力是否达到规定值。本批次收录两个分部:BS 7644-1:1993(压缩垫圈规范,compressible washers)与 BS 7644-2:1993(螺母面与螺栓面垫圈规范,nut face and bolt face washers)。
💡 高强度螺栓连接的可靠性取决于预紧力是否达到设计值。传统扭矩法受摩擦系数影响大,而直接张力指示器通过螺栓轴向压缩产生的可测变形来指示张力,比扭矩法更直接、更可靠,是钢结构工程中”扭矩+张力指示”双控的重要工具。
一、系列概述与适用范围 📌
该系列适用于钢结构高强度螺栓连接中使用的直接张力指示器,其用途为在安装时显示并确认螺栓达到规定预紧力。两个分部按安装位置区分:
- Part 1(压缩垫圈):规定放置在螺栓头或螺母与连接件之间的压缩式 DTI 垫圈的结构、尺寸、材料与性能,其可压缩突起在预紧时被压平,以间隙变化指示张力。
- Part 2(螺母面与螺栓面垫圈):规定用于螺母面或螺栓头下面的 DTI 垫圈,适用于不同连接构型(如螺栓头承压、螺母承压),保证指示器与连接件贴合良好。
该系列与高强度螺栓标准(如 BS EN 14399 系列、BS 4395/BS 3692)及施工规范配合使用,是钢结构工程质检的重要依据。
二、系列构成与技术要点 🔧
| 分部 | 主题 | 关键内容 |
| BS 7644-1:1993 | 压缩垫圈规范 | 压缩式 DTI 垫圈的结构、尺寸、材料、硬度、压缩变形特性与试验 |
| BS 7644-2:1993 | 螺母面与螺栓面垫圈规范 | 用于螺母面/螺栓头下的 DTI 垫圈的结构、尺寸与贴合要求 |
直接张力指示器的核心原理是:垫圈上制有若干凸点(或凹槽),当螺栓被拧紧、连接件被压紧时,凸点被逐渐压平,其残余间隙(通过塞尺检查)与螺栓张力存在对应关系。通过规定垫圈的材料、硬度、凸点数量与高度、以及”规定间隙对应规定张力”的标定关系,可保证指示器准确反映预紧力。
⚠️ 扫描版本,依据公开领域知识撰写。BS 7644-1:1993 与 BS 7644-2:1993 为扫描件,本文基于其公开标题与直接张力指示器的通用原理概括说明,具体尺寸、材料与性能条款请以 BSI 官方版本为准。
三、关键技术要求:直接张力指示器的工作原理与结构 🔍
直接张力指示器的工作特点:
- 压缩变形:DTI 置于螺栓头/螺母与连接件之间,拧紧时被轴向压缩,凸点压平。
- 间隙指示:凸点被压平后,垫圈与连接件之间的间隙通过塞尺测量,反映螺栓张力。
- 材料与硬度:通常用高强度钢材制成,硬度与连接件匹配,避免压溃或变形不均。
- 标定关系:垫圈的”间隙-张力”关系经标定,确保规定间隙对应设计预紧力。
Part 1 的压缩垫圈用于一般螺栓连接;Part 2 的螺母面/螺栓面垫圈针对需要将指示器放在螺母面或螺栓头下的构型,提供相应结构与尺寸要求。
四、关键技术要求:安装与检验 🛠️
使用直接张力指示器的安装与检验要点:
- 放置位置:DTI 应正确放置于螺栓头或螺母与连接件之间,凸点朝向受压面,保证受力均匀。
- 拧紧:按规定方式(扭矩、转角)拧紧螺栓,直至 DTI 凸点被压平。
- 间隙检查:用塞尺检查 DTI 与连接件之间的间隙,达到规定值即认为预紧力合格。
- 合格判据:间隙应满足标准规定的”合格范围”,过大(预紧不足)或过小(过紧)均需调整。
- 记录:检查结果应记录,作为连接质量验收的依据。
✅ 实践要点:DTI 的”压平间隙”是预紧力合格的直接证据,比仅看扭矩扳手读数更可靠。但应配合扭矩法进行”双控”,并注意 DTI 与连接件、螺栓的匹配,避免因尺寸不符导致误判。
五、工程实践应用 🏗️
- 钢结构高强度螺栓:桥梁、厂房、塔架、大跨度结构的高强度螺栓预紧力控制。
- 大六角与扭剪型螺栓:配合大六角头螺栓与扭剪型螺栓连接使用。
- 桥梁与塔桅:受风、地震动载作用的钢结构连接预紧力监控。
- 施工质量验收:作为钢结构连接质量验收的检测手段。
- 维护与复紧:营运中钢结构连接预紧力复检与补紧。
六、常见问题解答 ❓
❓ 问:直接张力指示器与普通垫圈有何不同?
答:普通垫圈只分散压力;DTI 通过其可压缩凸点在预紧时被压平所产生的间隙变化,直接指示螺栓张力,是”可测”的连接元件。
❓ 问:为什么 DTI 比扭矩法更可靠?
答:扭矩法受螺纹摩擦、支承面摩擦与润滑状态影响大,扭矩-预紧力关系分散;DTI 直接测量螺栓轴向压缩产生的变形,受摩擦影响小,更能反映真实预紧力。
❓ 问:如何判断预紧力是否合格?
答:用塞尺检查 DTI 凸点压平后的间隙,间隙落在标准规定的合格范围(对应设计预紧力)即合格;间隙过大说明预紧不足,间隙过小说明可能过紧。
❓ 问:DTI 能否重复使用?
答:通常不建议重复使用。DTI 的凸点在初次压紧后已发生塑性变形,再次使用会改变其”间隙-张力”关系,失去指示准确性。