公路钢桁梁斜拉桥高强度螺栓的施拧工艺与质检措施

2011-09-07广东佛山市盛建公路工程监理有限公司何锦仪

中国建设信息化 2011年9期

关键词：质量检查扳手高强度

◎ 广东佛山市盛建公路工程监理有限公司罗鹏何锦仪

0 引言

果子沟大桥位于新疆伊犁哈萨克自治州霍城县果子沟内，是国道G045线新疆赛里木湖至果子沟口段高速公路改造工程项目新建的一座双塔双索面钢桁梁斜拉桥。是我国首座公路钢桁梁斜拉桥。

1 果子沟大桥及高强度螺栓连接施工工程概况

果子沟大桥全长700m，为双塔双索面斜拉桥，斜拉索扇形布置。两座主塔为阶梯形钢筋混凝土结构。

果子沟大桥钢桁梁由主桁、纵横梁、上下平纵联和横向联结系组成。主桁架为“N”型桁架。两片主桁，左右各一片，中心间距26m，桁高6m，节间长度6m，采用焊接整体节点结构形式。纵横梁的设计为：横梁采用变高“工”形截面，纵梁采用“工”形截面。

果子沟大桥钢桁梁分59个节段安装，在工地现场采用通过393460套“钢结构用高强度大六角头螺栓连接副”进行连接。一个高强度螺栓连接副由一个10.9S高强度大六角头螺栓、一个10H高强度大六角螺母、两个HRC35～45高强度垫圈组成。

由于高强度螺栓连接处各杆件的应力都是通过磨擦力传递的，所以如果高强度螺栓连接施工时制定的施拧工艺不合理或质量控制不严格，造成某些高强度螺栓连接副的实际预拉力达不到设计预拉力，这些杆件与连接板之间的磨擦力不足以传递该杆件与相关杆件之间的应力，就会导致这些节点处的安全和稳定发生问题，桥梁无法正常使用。制定合理的施拧工艺并认真实施，既是确保高强度螺栓连接施工工程质量的关键，也是果子沟大桥施工质量控制的关键之一。

2 果子沟大桥高强度螺栓连接的施拧工艺

果子沟大桥高强度螺栓连接施工采用扭矩法拧紧工艺，分初拧和终拧两道工序。其工艺流程如下：

2.1 施拧前，分批测定高强度螺栓连接副的扭矩系数。

按照每批不少于8套的频率抽取试样，在扭矩系数试验仪上测定高强度螺栓连接副的扭矩系数。扭矩系数K按下式计算：

式中，K——扭矩系数；

T——实测扭矩（Nm）；

P——实测轴力（KN）；

d——螺栓公称直径（mm）。

在果子沟大桥高强度螺栓连接施工工程中，如果某批高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值在0.110～0.150范围内，并且标准偏差小于或等于0.010，则该批高强度螺栓连接副可用于果子沟大桥连接施工；否则该批高强度螺栓连接副不能用于果子沟大桥连接施工。

2.2 计算确定每批高强度螺栓连接副的终拧扭矩和初拧扭矩。

每批高强度螺栓连接副的终拧扭矩由下式计算确定：

式中，Tc——终拧扭矩（Nm）；

K——高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值，按流程1的方法测得；

Pc——高强度螺栓的施工预拉力，等于设计预拉力×1.1；

d——高强度螺栓公称直径（mm）。

2.3 校正施拧扳手、检查扳手的扭矩。

果子沟大桥高强度螺栓连接施工使用的扳手有三种：定扭矩电动扳手（以下简称电动扳手）、定扭矩带响扳手（以下简称带响扳手）、数显表盘扳手。前两种扳手是施拧扳手，第三种扳手是检查扳手。一般情况下，初拧和终拧都优先使用电动扳手施拧，只有遇到由于受施工空间制约不能使用电动扳手施拧的螺母，才使用带响扳手施拧。数显表盘扳手在检查高强度螺栓施拧质量时使用。

施拧扳手（包括电动扳手和带响扳手）在扭矩系数试验仪上校正输出扭矩，校正次数为每天上班前和下班后各一次。校正时的允许误差规定为：上班前校正时实测的输出扭矩不得大于规定值（规定值由实验确定）的±3%；下班后实测的输出扭矩不得大于规定值的±5%。若上班前校正时实测的输出扭矩误差大于±3%，则将该扳手的输出扭矩调整至规定值的±3%以内；若下班后校正时实测的输出扭矩误差大于±5%，则立即对该扳手当班所施拧的高强度螺栓全部进行扭矩检查。

检查高强度螺栓施拧质量时使用的数显表盘扳手，使用前必须校正。校正采用挂重法，其扭矩误差不得大于使用扭矩值的±3%。

2.4 工程部技术人员向施拧工班签发施拧技术文件。

施拧工班上班前，工程部当班的技术人员在预拼图和当日准备安装的施工图上注明施拧范围，经试验确定的电动扳手、带响扳手的施拧扭矩后，将预拼图和施工图作为当日施拧工班施工的技术文件，签发给施拧工班技术负责人。

温度与湿度对扭矩系数影响很大，工程部当班的技术人员须向施拧工班技术负责人交代当温度与湿度变化较大时，根据当天上桥的高强度螺栓的扭矩系数，调整终拧扭矩的方法及办理程序，以保证结构安全。

2.5 施拧工班领取施拧扳手、高强度螺栓等工具和材料。

为确保每一把施拧扳手的输出扭矩均处于受控状态，本项目所用的所有施拧扳手都由试验室统一保管，在每天上班前和下班后由试验人员根据施拧螺栓的扭矩系数和当日的环境条件校正和调整输出扭矩，使其输出扭矩始终处于符合施工要求的范围内。

2.6 检查栓接板面，确认板面抗滑移系数符合设计要求。

施拧工班在施拧前必须检查摩擦面有无影响或降低抗滑移系数的状况，发现有疑点时要及时向现场技术管理人员反映，由现场技术管理人员通知工地试验室进行复查试验。在确认板面抗滑移系数符合设计要求后，才能开始安装高强度螺栓连接副和展开施拧作业。

2.7 安装高强度螺栓连接副。

果子沟大桥全桥所有主桁立面的高强度螺栓连接副，其螺母一律安装在节点板外侧。全桥平面及斜面的高强度螺栓，除纵梁上翼缘（上盖板、平联、鱼形板），其螺母朝下外，其余一律朝上。

施拧工班在穿放螺栓前，将栓孔的尘土、浮锈清除干净。严禁强行穿入螺栓。对于螺栓不能自由穿入的栓孔，使用与栓孔直径相同的绞刀或钻头进行修整或扩孔，严禁气割扩孔。为防止钢屑落入板层缝中，绞孔或扩钻前将该孔四周的螺栓全部拧紧。对于经绞孔或扩钻的构件及孔眼位置，作好施工记录并备案。

2.8 对高强度螺栓连接副进行初拧和终拧。

果子沟大桥高强度螺栓施拧分初拧、终拧两道工序。施拧工班技术负责人在初拧前，用醒目的颜料在拼装部位标示出不同规格的高强度螺栓使用区域线，并分别注明规格、数量。但标示线不得侵入高强度螺栓垫圈的范围。

一般情况下，初拧使用PID-1000J型电动扳手，终拧使用PID-1500J型电动扳手。高强度螺栓施拧所用的电动扳手的电源要求电压稳定，每台电动扳手都配备了一台2000VA的专用稳压器，这些电动扳手和专用稳压器都固定配套编号，固定配套使用，不允许混杂。

对于受空间限制，不能使用电动扳手施拧的螺帽，使用带响扳手施拧。由于需要使用带响扳手施拧的螺帽的位置不一，在使用带响扳手前，应核对所施拧的高强螺栓批号是否与扳手校正时使用的螺栓为同一批号。若不是同一批号的螺栓，则将扳手送回试验室按需要施拧螺栓的批号重新校正输出扭矩。带响扳手是手动扳手，在使用带响扳手施拧时，要注意施力均匀，不允许冲击施拧。

无论使用电动扳手或带响扳手施拧，无论是初拧还是终拧，对于插入式拼接的节点，都要从节点刚度大的部位向不受约束的边缘方向施拧。其余都按从螺栓群中间向四周辐射拧紧的顺序进行施拧作业。

为防止在拧紧高强度螺栓连接副时出现卡游现象（指拧紧螺母时，螺栓跟着转动），施拧时必须用套筒扳手卡住螺栓头。

初拧完毕的高强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。