互通立交钢混叠合梁桥高强度螺栓施拧工艺
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摘要：本文结合工程实例，对钢桁梁施工中的关键工序——高强螺栓施拧工艺进行了全面阐述和总结。
关键词：高强螺栓 扭矩 工艺
中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：
近年来，越来越多施工企业开始“走出去”，进入非洲路桥建设市场。但是由于当地制造业水平低下及劳动力素质整体不高，国内普遍使用在中小跨径桥梁上的预应力施工难以开展。钢桁梁桥所具有的的现场施工环节少，操作简便的优势就显现了出来。本文尝试结合某非洲国家具体工程实例对高强螺栓施拧工艺这一钢桁梁桥中的关键施工工艺进行总结和分析。
桥梁上部结构为3孔25米单线铁路下承简支钢桁梁。主体结构在工地均以M22高强度螺栓连接。高强度螺栓材质为40B。螺母、垫圈为45号钢，由武汉船舶重工制造。螺杆、螺母、垫圈均磷化处理。全桥共用高强度螺栓共约5000套。
螺栓设计预拉力为196KN，钣面之间的摩擦系数为0.45。摩擦系数架梁前在工地进行复验，符合设计要求后方可架梁。工地钢桁梁接头的栓接面喷涂铝合金。
一、高强度螺栓的抽查与管理
高强度螺栓，螺母及垫圈所用材质、规格尺寸、技术条件必须符合GB1228~1231~84中的有关规定，工厂应附有螺栓出厂合格证。螺栓进场后应进行质量抽查，无出厂合格证和抽查不合格者不得使用。
螺栓入库时，应清点检查，分规格存放，建立库存明细表及发放数量表，加强螺栓管理。每个螺栓、螺母、垫圈均需进行外观检查，有弊病及锈蚀严重者不得使用；有轻微锈蚀者，要用钢丝刷除锈，有污垢者可用干净棉纱擦净，但不得用汽油、柴油等有机溶剂擦洗。
螺栓清理后应配套，每套为一个螺杆、一个螺母、两个垫圈。垫圈安放时应注意其方向，带45度斜坡的一面应贴螺栓头或螺母支承面。领取螺栓必须严格按设计图实际需要的规格，数量领取，安装时不得以长代短。
二、施拧前的一般要求
喷铝钣面有脱壳现象或在运输过程中被擦伤的，均应在组拼前进行喷铝处理。组拼时先用湿棉纱将表面抹净在钣面洁净及钣边、孔眼的飞剌处理好后方准拼装。
初拧钣层间缝隙，0.3mm插片插入钣层间深度不得大于20mm。使用螺栓应当天开箱当天使用，不得使用锈蚀，丝扣损伤或粘有灰砂的螺栓。施工时，如遇风砂飞扬，应采取必要措施，保护螺栓，以免螺栓带上砂粒，影响螺栓施拧质量。穿放螺杆前应将钉孔内污锈清除。
在预拼场拼装时，冲钉为25%，临时夹紧螺栓为75%，当节点钣定位后（即75%螺栓拧紧后）应将25%冲钉更换为螺栓。靠中心线四排留空孔，并在第一排上两个临时夹紧螺栓，拼装前拆除，四排空孔待拼装后再上螺栓。
悬臂拼装部分冲钉及螺栓各50%。
螺栓方向的规定：全桥所有立面的高强度螺栓，螺母一律安装在节点钣外侧。
三、施拧工艺
本桥高强度螺栓采用扭矩一一轴力法施工。分初拧、终拧两个阶段。
初拧：初拧用带响定扭扳手施拧。
初拧扭矩系数K=0.113
初拧扭矩M初=294NM。
终拧：终拧用经过标定的电动扳手施拧，轴力法是以螺栓终拧轴力达到标准轴力N0（施工轴力）为目标的。其原理是运用数理统计中的t检验。具体做法是：从当天要使用的螺栓中随机抽取5套螺栓，套在轴力计或压力环上，用电扳终拧，测得5套螺栓的轴力N1、N2，计算5套螺栓的平均轴力N、标准差σN用统计量t=（N-N0）/σN（=5）来作检验。取显著水平a=5%×t0.05可从数理统计表查得。当 t ＜t0.05，则认为该电扳所施拧的螺栓轴力平均值N在显著水平为5%时，等于标准轴力N。
螺栓预紧力松驰量参照有关资料定为14KN。施工前复验螺栓预紧力松驰量后再具体确定。
螺栓标准轴力N0=196+14=210KN。
施拧工序
（1）拼装 按规定数量上足螺栓及冲钉。拼装工班用套筒扳手仅作一般拧紧。螺栓与冲钉呈梅花形排列，钣的四角必须使用螺栓。
（2）初拧 螺栓工班用带响定扭扳手进行初拧，初拧前应检查节点的冲钉及螺栓数量，不足者均应补足。
待拼装螺栓初拧后，再将冲钉换成螺栓，换一个初拧一个，全部初拧完后再进行终拧。终拧后的螺栓应作标记。
预拼场施拧工序同上。但对于架梁时须插入杆件的节点，靠近节点中心线的四排螺栓孔不上螺栓。仅在边排孔的上下角孔临时用夹紧螺栓夹紧，待拼装时再拆除。当节点拼完后再上足空孔螺栓并按规定施拧。
（3）终拧 螺栓拧紧顺序应由栓群中心向四周逐个施拧，应先施拧预拼时留下的四排螺栓。主桁各大节点终拧进度不应落后于拼装进度两个节间。平联、横联等不与主桁面连接的螺栓，其终拧进度不应落后于拼装进度三个节间。
根据试验资料，高强度螺栓可以重复使用，但螺杆不得有损伤变形。若发现螺纹部分呈灰白色者不得使用。
桥上所有高强度螺栓终拧验收后，所用钢梁杆件喷铝栓接面及节点钣均应涂锌黄酚醛底漆一度，面漆三度。高强度螺栓、螺母、垫圈的外露部分应涂红丹底漆两度，面漆三度。对可能渗水、积水的缝隙应进行腻缝处理。
四、施拧质量检查
螺栓的施拧及检察工作应由经过训练的人员进行。初拧终拧后，工班应进行自检。为保证螺栓的施拧质量及检查工作的顺利进行，应成立有关部门参加的螺栓质量管理及检查小组。当天拧好的螺栓应当天检查完毕，并作好检查记录。
1. 螺栓检查的部位及数量
（1）大桁节点除预拼部分在预拼场抽查外，拼装部分抽查10个，弦杆与斜杆连接的螺栓群，弦杆与斜杆各抽查5个。
（2）预拼场弦杆部分内外侧共抽查5个。
（3）纵横梁连接处螺栓群每端4个，左右侧各2个。
（4）其余部位在确保扳手定时校正，并有记录，施拧工艺准确的情况下免检。
（5）若有记录不全或未完全按工艺要求施拧时，应加倍抽查。
（6）个别节点较多时，抽查数量应不低于5%。检查方法与要求。
2. 螺栓检查的具体做法
（1）初拧检查用3N小锤敲击螺母一侧，手按住相对的另一侧，若颤动较大者，即认为不合格应予补拧。
（2）终拧检查采用带响定扭扳手分两步进行。根据试验资料，该桥高强度螺栓松扣检查扭矩为M检=339±34NM。第一步用30NM的带响扳拧松螺母，若扳手发出响声而螺母没有开始转动则判该螺栓没有欠拧，反之，则判螺母欠拧，第二步用373NM带响扳手继续拧松螺母，若螺母已开始转动而扳手未发现响声，则判螺栓没有超拧，反之，则判螺栓超拧。
（3）终拧检查前应对检查螺栓与钣面划出相对位置标记，检查完后应将螺母拧回原位。
（4）每个节点检查的螺栓不合格数不得超过抽查总数的20%，对不合格螺栓处的节点，应继续检查其他螺栓直至累计总数有80%的合格率为止。不合格螺栓应重新施拧。
五、扳手的标定，使用及管理
扳手的标定应由专职人员进行，并作好详细记录。使用电扳的操作人员必须经过学习培训，了解电扳的性能，掌握操作要领后方可使用。并尽可能固定专人使用与保管。带响定扭扳手用弹簧称标，其多次平均值不应大于3%。
电扳每4小时标定一次。电扳用轴力计或压力环标定。其方法是：从当天要用的螺栓中随机抽取5套螺栓套在轴力计或压力环上，按施工方法，先用带响定扭扳手初拧，再用电扳终拧，计算5套螺栓的平均轴力N和标准差σN，计算统计量t = （N-N0）/σN，若t＜t0.05则认为该电扳合格。否则，应调整控制箱刻度后重复上述标定。
新购进的电扳必须经试验室进行电扳性能试验认为合格后方可用于施工。为使电扳能正常工作而不受电压波动的影响，每台电扳均应增设稳压器。每台电扳与控制箱均应编号，建立履历卡，对标定检验、维修及施工等情况作详细记录。
六、结束语
通过在实际工程中严格按照上述要求对当地员工进行培训和指导，取得了较好的施工效果，并协助当地监理建立了一套切实可行的钢梁组拼施工检查方法。
参考文献
周皓纯 赵希平 高强度螺栓设计与使用中一些问题的探讨【J】钢结构2004,1
GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范【S】
GB/T1228~1231-1991 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件【S】