简支钢桁梁高强螺栓现场检测技术

陈汉国 史晓贞

一、前言

高强螺栓（以下简称高栓）现在已大量使用在桥梁钢结构的连接施工中，普通螺栓可重复使用，但高栓不可重复使用，一般用于永久连接，对桥梁的安全运行起到了关键作用。尽管国内早已有相关技术标准对高栓的施工和检测有所规定，但高栓在现场的检测和使用过程中，仍经常发生问题，譬如高栓断裂等，影响了施工质量和桥梁安全，在此，本文结合简支钢桁梁的工程实际案例，对高栓的检测工作进行了检测数据分析，并对其中发现的问题，提出了解决方法。

简支钢桁梁采用高栓连接，使用M24高栓70872套，M30高栓180960套。设计参数详见下表：

规格项目M24 M30螺杆材质 35VB 35VB螺母材质 45钢 45钢垫圈材质 45钢 45钢性能等级 10.9s 10.9s设计预拉力 240kN 360kN施工预拉力 252 kN 378 kN扭矩系数平均值 0.110～0.150 0.110～0.150

高栓均采用热镦生产工艺和表面磷化处理。

二、高栓检测内容与依据

高栓检测内容主要包括：力学性能检测、抗滑移系数检测、终拧检查扭矩检测、涂装厚度与附着力检测。

高栓检测依据主要包括：《铁路钢桥制造规范》(Q/CR9211-2015)、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205-2001)、《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定(TBJ 214-1992)、《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》(GB/T 228.1-2010)、《铁路钢桥栓接板面抗滑移系数试验方法》(TB 2137-90)等。

三、高栓检测分析

1.力学性能检测

抽检了12批次，均合格。按批进行抽样检测，检测项目包括连接副扭矩系数、螺栓楔负载、螺母保证荷载、螺母及垫圈的硬度，检验数量为同批号、同性能等级抽取8套（同批最大数量3000套），当螺栓长度小于等于三倍直径时，如果无法做楔负载试验，允许以拉力载荷试验或芯部硬度试验替代楔负载试验；螺栓、螺母、垫圈的尺寸、外观及表面缺陷检验应符合GB/T1231标准规定。

2.抗滑移系数检测

抽检了2批次，均合格。每批试件的抗滑移系数的最下值不得小于0.45。抗滑移系数μ的计算结果应精确到小数点后2位。构件拼装前应进行抗滑移系数检验，以2000t为一批，不足2000t视为一批，每批在出厂时和架设时各检验三组试件（二块芯板、二块盖板为一组），抗滑移试件应与钢梁同材质、同批制造、同一摩擦面处理工艺；试件出厂时抗滑移系数不小于0.55，安装时不小于0.45；现场安装前抗滑移试件，应随构件同条件下运输至现场、同条件下存放；如抗滑移系数不符合要求，应查明原因并采取相应措施直至重新处理构件，重新处理后，应再次进行抗滑移系数试验，确认抗滑移系数符合要求后方许拼装。

3.终拧检查扭矩检测

抽检了1007套，合格率99.3%，其中：欠拧5套，超拧1套，转拧1套。统计数据如下表：

欠拧 合格 超拧 转拧＜0.9 0.9～0.94 0.94～0.98 0.98～1.02 1.02～1.05 1.05～1.1 ＞1.1 1007套 5套 112套 102套 566套 110套 110套 1套 1套抽检数量

通过检测数据的统计，可知高栓的终拧检查扭矩主要集中在0.95～1.05Tch之间，标准要求为0.9～1.1Tch，是符合要求的。但在检测中，还是发现有欠拧、超拧和转拧的高栓，其中超拧的虽然只有1个，占检测比例的0.1%，但超拧容易引起高栓断裂，欠拧的需补拧，并应及时进行复检，而转拧的需更换高栓，并应及时进行复检，因此在施拧的过程中，一定要严格控制初拧、终拧的扭矩，对电动扳手要按规范进行及时校准。

四、高栓施拧检测中容易出现的问题和解决方法

1.质量管理

由于高栓施工经验的不足，导致相关施拧人员对高栓施拧的操作方法和质量管理认识的欠缺。

解决方法：集中由专业人员指导、培训。

2.工具配置

高栓施拧工具的配置如不能完全满足要求，将直接导致：

（1）施拧质量不易达标、合格率低。

（2）影响工程进度。

解决方法：应参照施拧工具的性能要求和钢梁架设施组配置施拧工具。高强螺栓的初拧、终拧均使用定扭矩电动扳手，为便于现场操作管理和施工质量控制，应使用同一生产厂家、同一型号规格的终拧质量检查扳手。初拧、终拧扳手严格分开，不能使用电动扳手的部位采用数显扳手或表盘扳手施拧。施拧扳手的标定次数为每班上班前和下班后各一次。标定误差规定为上班前标定不得大于规定值的±3%；下班后标定不得大于规定值的±5%。对每台电动扳手和控制器，应固定配套编号，不得混杂，使用过程中不得随意调节控制器的旋纽，并指定专人使用。使用扭矩系数试验仪用当天上桥螺栓标定施拧扳手，可同时测出当天上桥高强度螺栓的扭矩系数，坚持对每天测出的扭矩系数进行统计，即使温度、湿度发生较大变化，也可正确选用施拧扭矩，消除因扭矩系数发生变化而对高强度螺栓终拧预拉力的影响。

3.责任意识

由于部分施拧人员的文化素质偏低、责任意识较差，导致其工作的随意性，最终使高栓的施拧工作质量无法保证。

解决方法：应加强培训，严格采取考核制度，直至所有参与施拧人员能认识施拧的重要性，并熟悉和掌握施拧全过程，方能挂牌上岗施工。

4.高栓检测

（1）高栓扭矩系数偏高或偏低

如果高栓进场和使用时间间隔过长，随着季节的变化，其温度将相差过大，最终致使扭矩系数偏高或偏低，一般温度每上升或降低10℃，扭矩系数减少或增加6.7%。

解决方法：最好的解决方法当然是退回厂家重新表面处理，使其扭矩系数在合格范围。另外在高栓供货前，应充分考虑温度湿度因素对高栓扭矩系数的影响，给予其提前量，以免再出现该问题。

（2）高栓的样品标准差偏大

高栓其标准偏差应小于或等于0.010。但现场有时可能会超过。

解决方法：当排除人为或仪器因素后，应返回厂家重新表面处理，使其扭矩系数在合格范围，同时其标准偏差合格。

5.高栓检测的时效性

高栓数量多，其终拧检查又有时效性，《高速铁路桥涵工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号）中第15章节15.2.7要求终拧检查应在终拧4h以后开始，24h之内对全部高强度螺栓完成检查。

解决方法：现场要调控终拧的时间，以便为终拧检查提供足够的时间。

五、结语

通过对高栓检测数据的分析，发现高栓施工和检测工作中，容易出现问题的是高栓现场施拧扭矩值的控制和管理，因此高栓检测的重点内容是对高栓扭矩系数和扭矩值的测定，只有加强高栓施拧时人员、设备、温度、湿度、保存的质量管控和施拧扭矩值的检测，才能真正保证现场高栓施拧的施工质量，极大减少高栓断裂等问题的发生。