08-栓焊结合钢桥高强度螺栓施工质量控制.doc

栓焊结合钢桥高强度螺栓施工质量控制文世军 黄胜 张志伟（中建钢构有限公司，广东 深圳 518040）【摘要】：高强度螺栓连接是继铆接、焊接之后发展起来的一种现代钢结构的典型连接方式，由于其具有施工简便、受力合理、耐疲劳、方便拆卸且安全可靠的优点，现已广泛地被用于大跨度结构、厂房结构、桥梁、高层建筑框架等相关钢结构的连接本文就栓焊结合型钢结构斜拉桥--重庆粉房湾长江大桥的大六角高强度螺栓施工，论述施工过程中的质量控制问题【关键词】：栓焊结合；高强度螺栓；质量控制；施工工艺 Quality Control of the High Strength Bolt Construction in Bolt Welded Combination of Steel BridgeSHIJUN WEN Huang sheng Zhang zhiwei（China Construction Steel Structure Company，Shenzhen，Guangdong 518040，China）Abstract：The high strength bolts connecting is a typical connection in the development of a modern steel structure following the riveting, welding.Because its construction is simple, reasonable force, resistance to fatigue, easy removal and secure, Now widely used for connection to the steel structures of large span structures, plant structures, bridges, high-rise building framework. This article about the large hexagonal high strength bolts construction of Bolt welded combination of steel cable-stayed bridge- Chongqing Fenfangwan Yangtze River Bridge, discusses the issue of quality control in the construction process.Key words：Combination of Bolt Welding High Strength Bolts Quality Control Construction Technology一、 概述高强度螺栓连接已经普遍的被应用到建筑钢结构、桥梁、大型起重机械等钢结构上。

常见的高强度螺栓连接方法主要有两种，一种是摩擦型连接；另一种是利用构件间产生的压紧力的承压型连接由于承压型高强度螺栓属于剪压破坏型式,螺栓孔为类似普通螺栓的孔隙型螺栓孔,在承受荷载作用时的变形远大于摩擦型,所以高强度螺栓承压型不用于抗震构件连接和承受动荷载及反复作用的构件连接因此桥梁工程结构连接主要采用摩擦型高强度螺栓连接副摩擦型高强度螺栓的分类:分为大六角头型和扭剪型两种粉房湾长江大桥钢桁梁杆件栓接采用摩擦型高强度大六角头螺栓连接副，规格有 M24、M27、M30三类，力学性能为 10.9S整体桥面板采用焊接，弦杆及桥面板横梁对接采用栓接，属于现场栓焊结合的大跨度钢结构斜拉桥二、 高强度螺栓的主要参数1、 扭矩系数高强度螺栓不同于普通螺栓不仅在于具有高强度，而且在生产管理中还要使其扭矩系数为一定值扭矩系数又不同于其它机械性能，它是螺栓、螺母、垫圈连接副的总使用性能，是保证高强度螺栓在高应力下达到一定紧固程度的重要指标目前，摩擦性高强度螺栓的轴力主要靠施加扭矩，来产生高强度螺栓的轴力，而扭矩系数，就是联系扭矩和轴力关系的纽带扭矩系数的影响因素主要有温度、湿度，且不同表面处理的高强度螺栓受温度、湿度影响的差异也很大。

国内生产的高强度螺栓表面处理主要有两种形式：一种是螺栓、螺母、垫圈磷化处理后浸油，称为“ 磷化” 螺栓；另一种是磷化处理后只在螺母、垫圈上浸一层皂化膜，称为“ 磷皂化 ”螺栓上述两种表面处理的高强度螺栓对于温度的影响，其扭矩系数的变化方向是一致的即：扭矩系数都随温度的升高而降低；对于湿度的影响，两种螺栓扭矩系数的变化则相反其中，“磷化 ”螺栓的扭矩系数随湿度的增加而变大；“ 磷皂化” 螺栓的扭矩系数却随湿度的增加而变小，且当湿度大于 90%时扭矩系数会急剧下降目前，国内的扭矩系数控制在 0.110--0.150 之间，按出厂批次，同一个批次，不大于 3000 套，取8 套连接副进行扭矩系数实验，同批次的扭矩系数平均值在 0.110--0.150 之间，且其标准差不得大于0.01 为合格2、 施工扭矩施工扭矩是根据扭矩系数计算而来，施工扭矩若设计无特别要求，大六角头高强度螺栓的施工扭矩按下式计算确定：Tc=k·Pc·dPc、d 为定值，扭矩系数 k 按照各批次试验的扭矩系数进行计算综合各种规范，本工程中使用到的三种规格的高强度螺栓的设计预拉力及施工预拉力值见表 1表 1螺纹规格 d M24 M27 M30设计预拉力 p 225 290 355施工预拉力 Pe 250 320 390根据各种规范及使用经验，一般情况下，终拧后的高强度螺栓预拉力损失值大约在 10%，所以施工预拉力一般都在设计预拉力值的 10%左右。

高强度螺栓终拧预拉力的影响因素有:(1) 高强度螺栓的扭矩系数；(2) 高强度螺栓的施工工艺； (3) 温度、湿度变化对高强度螺栓扭矩系数的影响；(4) 施拧工具输出的稳定性；(5) 电源电压变化对电动扳手输出扭矩的影响；(6) 施拧工具标定的工具及方式；(7) 施拧作业人员的熟练度；其中，扭矩系数的变化，对施工终拧预拉力的影响最大3、 试验参数根据要求，以下的参数，需要进行试验，以保证高栓施工质量的合格性1 ） 扭矩系数（2 ） 扭矩系数平均值及标准差（3 ） 螺母的保证荷载试验（4 ） 楔负荷试验（5 ） 螺母、垫圈的硬度试验（6 ） 摩擦面抗滑移系数复验三、 高强度螺栓进场验收及保管高强度螺栓进场需检查以下材料和情况：（1）质量保证证明书、出厂合格证；（2）高强度螺栓连接副扭矩系数；（3）检查高强度螺栓外观，有无裂纹、伤痕 、毛刺、弯曲、铁锈、螺纹磨损依据 GB/T1231-2006 中的有关规定，还需及时对进场高强度螺栓进行复检，检验项目包括：连接副的扭矩系数平均值和标准偏差、螺栓楔负载、螺母保证载荷、螺母及垫圈硬度高强度螺栓入库时应清点检查，按包装箱上注明的规格、批号分类存放，要作好防潮、防尘工作，底层应以木板垫高通风，垫高高度至少 30cm 以上，靠墙的地方离墙至少 50cm 远，防止高强度螺栓表面状况改变和锈蚀，引起扭矩系数变化。

四、 工地扭矩系数试验工地扭矩系数试验，是根据现场的环境状况，试验得到扭矩系数，从而应用于现场施工扭矩系数试验用轴力扭矩测定仪进行，试验过程中螺栓的预拉力应控制在设计预拉力值的±2.5%以内，否则所测的扭矩系数为无效数据扭矩系数试验，在试验过程中一定要保证所施加扭矩的匀速，不得冲击；试验环境尽量与施工现场保证一致，试验所用的机具、仪表及连接副均应放置在该环境内至少 2 h 以上从同一批次随机抽取样品 8 套高强度螺栓，螺纹有损伤者需重新抽样，存放试验室 2 小时后方可进行试验，每一套螺栓只能试验一次，不得重复使用；根据 8 套高强度螺栓试验数进行数据统计，求出扭矩系数 K 平均值和样本标准偏差如果样本标准偏差不大于 0.01，即将扭矩系数平均值作为施工扭矩的依据五、 扭力扳手的选择及使用目前桥梁领域施工普遍使用的拧紧工具是扭矩扳手，扭矩扳手又叫力矩扳手、扭力扳手，一般分为两类：定扭矩电动扳手和定扭矩手动扳手电动扭矩扳手在国内大概分两个不同的领域：大扭矩电动扳手和小扭矩电动扳手，一般以300~400Nm 为界小扭矩方面国内除了二汽下属的设备二厂做过仿 DGD 和山东电动工具厂仿 BOSCH 的外，基本是国外的产品。

大扭矩方面，国内市场占有率最高的应该是山东中兴，其他还有济南中普等，进口的分日系和德系本工程大六角高强度螺栓的施拧，主要使用大扭矩，M24 高栓的初拧值最低都在 350Nm 以上本工程采用山东中兴的电动扳手，包含 1000、1500 和 2500 三种规格（最大输出扭矩）就目前使用情况来看，M24、M27 的高强度螺栓初拧采用 1000 级别，终拧采用 1500 级别；M30 的高强度螺栓初拧采用 1500 级别，终拧采用 2500 级别，输出是比较稳定的，在正确施工的情况下，合格率都可以保持在90%以上但是，国产的电动扳手不经用，使用一段时间过后，特别的 1000、1500 级别的扳手，扭矩输出值不能调小，甚至扭矩输出控制器损坏，不能起到调节作用虽然如此，在国内桥梁施工领域，还是使用国产的比较多，因为便宜，维修比较方便进口的虽然在输出控制、质量都比国产的要好，但是价格贵、维修不方便使用前，电动扭矩板手必须标定，其扭矩误差不得大于使用扭矩值的±5%每班操作前及操作后，必须对施工扳手进行扭矩校正，电动扳手应与控制箱配套使用，并应独立供电及配置稳压电源六、 摩擦面的处理高强度螺栓连接摩擦面一般采用喷砂和抛丸处理，有些还刷富锌漆，以增强摩擦系数。

摩擦面应该保护好，不允许有泥土，油漆等附着物若存在油漆等覆着物，采用钢丝刷动力去除杂物，对于灰尘，水等覆着物，采用干净的破布擦式板面抗滑移系数试验分试件所代表的该批钢梁架设之前和架设完毕后两次进行，制造厂和安装单位应分别以钢结构制造批为单位进行抗滑移系数试验制造批可按分部工程划分规定的工程量每2000t 为一批, 不足 2000t 的可视为一批选用两种及两种以上表面处理工艺时, 每种处理工艺应单独检验一批 3 组试件，一组试件包含 4 快板，共 12 快板考虑到钢梁架设的周期性，架梁后试验的板面抗滑移系数试件应随该批钢梁发运到施工现场，在同一场地、同一气候条件下存放一段时间后，才进行试验架梁前试验的板面抗滑移系数应不小于0.45 才能架梁，架梁后试验的板面抗滑移系数不小于 0.45 方可验收七、 大六角高强度螺栓施工工艺大六角高强度螺栓的工艺流程如下图 1：图 1 高强度螺栓施工流程初拧完毕的高强度螺栓逐个用敲击法检查初拧检查合格后，用白色油漆在螺栓、螺母、垫圈及构件上作划线标记，以便于终拧后检查有无漏拧以及垫圈或螺栓是否随螺母转动 初拧和终拧一般使用电动扳手，不能使用电动扳手的部位，可用定扭矩带响扳手施拧。

使用定扭矩带响扳手施拧时，要注意施力均匀，不得冲击施拧施拧完毕后用红色油漆在螺母上作出标记无论使用何种扳手施拧，对于插入式拼接的节点，应从节点刚度大的部位向不受约束的边缘方向施拧其余均应以从螺栓群中间向四周辐射拧紧的顺序进行八、 栓焊结合型高强度螺栓施工顺序目前，栓焊结合钢结构桥梁使用比较普遍，特别是在整体桥面板的桁架体系钢结构桥梁中，桥面板一般使用焊接，弦杆使用栓接关于施工过程中，焊接与栓接的先后顺序问题，各种规范里面都没有一个明确的说法，大桥局内部出过一次规定，就是先焊接，然后才栓接，结合本工程施工情况，发现，先焊接之后，给高栓的施工造成了很大的不便在桥面板焊接过后，冲钉压紧，很难退出来，造成高栓施工进度的缓慢，同时由于冲钉不能退出，需要进行处理，无论切割还是钻冲钉，都会影响摩擦面，从而发生质量问题因此，要完成高栓施工以后，才进行桥面板的焊接另外，如何采用先焊接的方式，桥面板与弦杆连接成为一个整体后，而栓接位置的板面还没有贴紧，会降低摩擦面的密贴度，从而降低了。