公安長江大橋高強(qiáng)度螺栓施工研究

和樂

摘要：文章介紹了公安跨長江公鐵兩用特大橋高強(qiáng)度螺栓驗(yàn)收及工藝試驗(yàn)方法，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了溫度變化對高強(qiáng)度螺栓扭矩系數(shù)的影響，并闡述了本橋高強(qiáng)度螺栓施擰過程中的控制要點(diǎn)，對同類工程的施工具有啟發(fā)作用。

關(guān)鍵詞：公安長江大橋；高強(qiáng)度螺栓；工藝試驗(yàn)；溫度；扭矩 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U448 文章編號：1009-2374（2016）05-0100-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.051

1 工程概況

公安跨長江公鐵兩用特大橋采用4m×94.5m連續(xù)鋼桁梁橋和（98+182+518+182+98）m雙塔鋼桁斜拉橋，主梁為“N”字形桁式，采用焊接的整體節(jié)點(diǎn)，工地架設(shè)時(shí)，在節(jié)點(diǎn)之外用高強(qiáng)度螺栓拼接，共使用90多萬套高強(qiáng)度螺栓，全橋采用M30、M24、M22三種規(guī)格高栓，施工時(shí)間跨度大。

2 高強(qiáng)度螺栓驗(yàn)收及工藝試驗(yàn)

2.1 高強(qiáng)的螺栓的驗(yàn)收

合格的高強(qiáng)度螺栓產(chǎn)品是保證高強(qiáng)度螺栓施擰質(zhì)量的首要條件。為了確保公安長江大橋高強(qiáng)度螺栓質(zhì)量，必須對高強(qiáng)度螺栓產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)收。

2.1.1 高強(qiáng)度螺栓連接副的組成。高強(qiáng)度螺栓連接副由一個(gè)10.9S高強(qiáng)度大六角頭螺栓、一個(gè)10H高強(qiáng)度大六角螺母和兩個(gè)HRC35～45高強(qiáng)度墊圈組成。

2.1.2 高強(qiáng)度螺栓主要檢驗(yàn)項(xiàng)目。（1）外形尺寸檢查（依據(jù)GB/T1228～1230中有關(guān)規(guī)定）；（2）螺紋參數(shù)檢驗(yàn)（依據(jù)GB/T1228～1229中有關(guān)規(guī)定）；（3）表面缺陷檢驗(yàn)（依據(jù)GB/T1231-2006中有關(guān)規(guī)定）；（4）機(jī)械性能試驗(yàn)（依據(jù)GB/T1231-2006中有關(guān)規(guī)定）；（5）扭矩系數(shù)試驗(yàn)（依據(jù)GB/T1231-2006中有關(guān)規(guī)定）；（6）包裝與標(biāo)記檢驗(yàn)（依據(jù)GB/T1231-2006中有關(guān)規(guī)定）。

其中機(jī)械性能試驗(yàn)的螺栓實(shí)物楔負(fù)載和螺母保證荷載兩個(gè)項(xiàng)點(diǎn)及扭矩系數(shù)試驗(yàn)的扭矩系數(shù)平均值和扭矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差兩個(gè)項(xiàng)點(diǎn)均為逐批抽樣檢驗(yàn)，其余項(xiàng)點(diǎn)為部分批抽樣檢驗(yàn)。

高強(qiáng)度螺栓工地復(fù)驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)符合國標(biāo)《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》（GB/T1228～1231-2006）的有關(guān)規(guī)定。

2.2 高強(qiáng)度螺栓工藝試驗(yàn)

對供貨廠家-中京聯(lián)合科技有限公司產(chǎn)品第一批供貨的產(chǎn)品抽取1個(gè)批號、每批25組、每組5套高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行扭矩系數(shù)試驗(yàn)。檢驗(yàn)工廠近期產(chǎn)品的整體質(zhì)量狀況，并運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理推斷樣本扭矩系數(shù)平均值，反映整批扭矩系數(shù)平均值代表性的大小，作為施工過程中調(diào)整施擰扭矩、保證高強(qiáng)度螺栓終擰預(yù)拉力滿足設(shè)計(jì)要求的重要參考指標(biāo)。

在第一批供貨中，我們隨機(jī)從M30（規(guī)格M30×130 批號215372）高強(qiáng)度螺栓中抽取一批進(jìn)行工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度：15℃，試驗(yàn)濕度：72%，數(shù)據(jù)如表1所示：

本橋高強(qiáng)度螺栓扭矩系數(shù)測定在專用軸力計(jì)上測定，設(shè)備的精度、測試方法和測試時(shí)的環(huán)境溫度及相對濕度等都會對測試結(jié)果造成影響。國標(biāo)GB/T1228～1231-2006中規(guī)定：10.9S級高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副必須保證扭矩系數(shù)供貨，同批連接副的扭矩系數(shù)平均值為0.110～0.150，扭矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)小于或等于0.010。每一連接副包括一個(gè)螺栓、一個(gè)螺母、兩個(gè)墊圈，并應(yīng)分屬同批制造。連接副的扭矩系數(shù)是在軸力計(jì)上進(jìn)行，每一連接副只能試驗(yàn)一次，不得重復(fù)使用。

3.2 溫度對扭矩系數(shù)的影響

本橋采用扭矩法施工，用扭矩來控制高強(qiáng)度螺栓終擰的預(yù)拉力，在同一預(yù)拉力時(shí)，扭矩根據(jù)溫度變化而變化。我們?nèi)∽龉に囋囼?yàn)的同批M30高強(qiáng)度螺栓50套，分成10組，每組5套，利用溫控設(shè)備調(diào)整試驗(yàn)溫度，測定高強(qiáng)度螺栓的扭矩系數(shù)，數(shù)據(jù)如表2所示。

從上表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以得出，隨著溫度降低，同批高強(qiáng)度螺栓的扭矩系數(shù)不斷變大，這就需要我們嚴(yán)格控制高栓施工。

4 施工控制

4.1 施擰扭矩及檢查扭矩確定

因?yàn)榕ぞ胤ㄊ鞘艿胶芏嘁蛩赜绊懙?，尤其是自然環(huán)境氣候等影響較為明顯，還有高強(qiáng)度螺栓本身的質(zhì)量和施擰工具也有很多講究，所以我們必須根據(jù)進(jìn)場高強(qiáng)度螺栓扭矩系數(shù)工地復(fù)驗(yàn)、工藝試驗(yàn)、終擰試驗(yàn)、比對試驗(yàn)及近期天氣情況，在目前天氣情況下，確定近期施擰終擰扭矩，初擰扭矩按終擰扭矩一半來控制。檢查扭矩等于施擰終擰扭矩乘以緊扣比。

4.2 施擰過程中的控制要點(diǎn)

本橋高強(qiáng)度螺栓施擰全部采用扭矩法施工，分初擰和終擰兩次施擰，桁梁接頭先對位，用沖釘將板束間栓孔重合后方能進(jìn)行穿設(shè)螺栓和施擰。穿放沖釘時(shí)用小錘輪番輕擊沖釘，使桿件孔眼重合，嚴(yán)禁用大錘猛擊沖釘強(qiáng)行過孔。鋼梁拼裝時(shí)主桁桿件對位后要先在四角打入4個(gè)定位沖釘并穿4～6個(gè)工具螺栓把板縫夾緊，然后再按規(guī)定打入沖釘和穿高栓，防止打入沖釘將板縫撐開，以免擰緊螺栓時(shí)板層難以靠緊影響工程質(zhì)量。高強(qiáng)度螺栓初擰的目的是為了既可把板縫夾緊，又在終擰時(shí)無需松扣，同時(shí)使電動(dòng)扳手不能帶過大負(fù)荷啟動(dòng)。初擰值取終擰值的50%，每個(gè)螺栓初擰后須及時(shí)在螺桿頭部做點(diǎn)標(biāo)記，之后對已初擰完螺栓做點(diǎn)并劃線標(biāo)記（做點(diǎn)或劃線均用白色油漆，劃線方法為沿螺桿、螺母棱角、墊圈劃一直線，便于終擰后檢查螺母，墊圈轉(zhuǎn)動(dòng)情況）。終擰扭矩值是在保證螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力前提下，通過試驗(yàn)確定所得，考慮施工誤差及螺栓預(yù)拉力損失，高強(qiáng)度螺栓的施工預(yù)拉力為設(shè)計(jì)預(yù)拉力的1.1倍，即終擰扭矩M=1.1K·N·d。終擰采用扭矩法，使用電動(dòng)扳手完成（不能使用電動(dòng)扳手的部位可用帶響扳手或數(shù)顯扳手），自中間向四周將初擰后的螺栓擰至終擰值，終擰并檢查合格的螺栓群，在螺桿頭部劃線做出標(biāo)記（紅色油漆），以便檢查有無漏擰情況。無論使用電動(dòng)扳手或帶響扳手，均從螺栓群中心向外擴(kuò)展逐一擰緊，否則影響螺栓群的合格率。螺栓施擰過程中應(yīng)用扳手卡死螺栓頭部，防止螺桿隨扳手一齊轉(zhuǎn)動(dòng)。對不同扭矩系數(shù)使用不同扭矩值的扳手進(jìn)行施擰。對高強(qiáng)度螺栓應(yīng)加強(qiáng)管理，同一批號的高強(qiáng)度螺栓、螺母、墊圈使用于一個(gè)部位，不要混用。

5 結(jié)論及建議

我們對同批可靠穩(wěn)定的高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行了大量試驗(yàn)，并對其進(jìn)行了總結(jié)：（1）高栓施工質(zhì)量要求嚴(yán)格，建議選擇質(zhì)量可靠、穩(wěn)定的生產(chǎn)廠家；（2）早晚溫差較大的地區(qū)建議白天施工；（3）靠近江河地區(qū)，早晚濕度較大，連接副表面狀態(tài)易發(fā)生改變，造成扭矩系數(shù)離散，應(yīng)在施擰過程中加強(qiáng)控制，建議在施擰板面露水散退后進(jìn)行施工；（4）高栓施工過程中要根據(jù)現(xiàn)場溫度變化適時(shí)調(diào)整終擰扭矩，確保施擰高強(qiáng)度螺栓的終擰預(yù)拉力滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）