高强度螺栓连接施拧过程质量控制

党 成 刘旭光 郭嘉毅

（中交二公局第二工程有限公司，陕西西安 710065）

1 高强度螺栓材料与指标

高强度螺栓指钢结构用高强度螺栓连接副，简称高栓，高栓的组成部分包括高强度大六角头螺栓（1个）、高强度大六角头螺母（1个）、高强度垫圈（2个）。

一般情况下，螺栓与螺母分两种性能等级，性能为10.9S级的螺栓配用10H的螺母，8.8S级螺栓配用8H的螺母，垫圈一样，硬度要求均为35～45 HRC。

2 高栓扭矩系数工地复验

在工地实验室中复验试验高栓的扭矩系数（K值），每批次抽8套高栓，具体通过扭矩系数试验仪器进行试验，以轴力控制扭矩，详细记录轴力值和扭矩值，取平均值，计算标准偏差。为了保证扭矩系数有效性，必须将轴力仪显示螺栓预拉力值控制在设计范围。

工地试验室高栓验收，规范要求扭矩系数平均值应为0.110～0.150，标准偏差不超过0.010。

施拧高栓后，需要仔细检查终拧扭矩以确保高栓施拧质量受控，通常使用紧扣法和松扣复位法，目前大多采用紧扣法，紧扣法即在板面、垫圈、螺母画一条直线，沿螺母转动方向转动，待螺母微转时记录扭矩值，该扭矩值即为紧扣扭矩值，将其与做扭矩系数时测得的扭矩值进行对比，所得比值即为紧扣比。

3 高强度螺栓施拧

3.1 准备工作

（1）拴接板面清理。

拼装前应对拴接板面进行清理，防止其受到污染（一般指板边毛刺、污垢、油迹等），导致抗滑移系数降低。拴接板面暴露在施工环境时间超过6个月，相关人员必须对拴接板面摩擦面与滑移系数进行检测，如产生偏差，必须采取试验处理。若拴接板面摩擦面已经发生变质，需要根据规范内容重新处理相关流程环节。处理后的摩擦面抗滑移系数必须满足规范及设计要求。

（2）拴接板面安装。

临时螺栓和冲钉总数需要大于节点螺栓总数1/3；临时螺栓数量超过2个；与临时螺栓和冲钉总数进行对比，冲钉穿入数量超过总数2/3，即冲钉不少于节点螺栓总数的20%，临时螺栓为10%。

（3）桥上安装。

必须大于节点螺栓总数1/2；临时螺栓超过2个；冲钉数量必须大于临时螺栓和冲钉总数2/3，即冲钉不得少于节点螺栓总数的30%，临时螺栓为20%。冲钉梅花状分布，便于高栓初拧时使拴接板面均匀紧贴杆件，受力均匀。

（4）在高栓施拧前高栓开箱后摆放。

高强度螺栓开箱后根据施拧取高栓，螺栓杆朝上，安装垫片，排放整齐，便于检查垫圈是否装反。高栓安装在拴接板面时不可拧紧，预留丝口，便于施拧过程中为卡游人员传递信息。

3.2 质量控制措施

步骤分为三个阶段，分别为初拧、复拧、终拧。对于初拧与复拧阶段的扭矩数值，保证在终拧阶段显示扭矩数值约50%即可。初拧和复拧的高栓在螺栓头利用颜色标记（用白色油漆笔画横线；复拧标记线使用白色油漆笔画小三角进行标记，复拧后画横线标记）；终拧后的高栓应用另一种颜色在螺栓头进行标记（终拧标记线使用红色油漆笔画横线进行标记），三个阶段最好在1 d内完成。

接头螺栓施拧顺序如图1所示。

图1 接头螺栓施拧顺序

施拧高栓过程中，实施连接处螺栓环节施工时，应以相关施工顺序为根据。一般情况下，该顺序有两种，分别为从螺栓群中央向外以及从接头刚度大部位向约束小部位。拧紧几种常见的接头螺栓施拧顺序应满足相关要求：遵循顺序为从接头中心向两端；箱型接头顺序应按A、C、B、D逆时针实行；工字梁接头要以①～⑥为顺序；工字形柱对接顺序为先翼缘后腹板；2个或多个接头施拧顺序应先主后次进行。

3.3 注意事项

（1）初拧、复拧。

初拧时按照从中间向四周进行，对最开始初拧的20%左右螺栓进行复拧（白色油漆笔小三角符号）标记，最开始初拧的20%左右螺栓因缝隙缘故会出现不同程度的欠拧，重新用初拧扳手施拧一次。其他初拧高栓进行初拧标记线（白色油漆笔横线）标记，初拧时每施工一个螺栓标记一个，避免高栓初拧时漏拧。拴接板面最初高栓孔初拧完后，退出冲钉与临时螺栓，预留两个冲钉，防止孔位错孔。退出的孔进行高栓施工，初拧完成后退出预留的冲钉，进行高栓初拧，待拴接板面整体高栓初拧完成后，对最开始标记小三角符号的高栓进行复拧。复拧完成统一标记终拧转角线，采取用白色油漆在螺栓、螺母、垫圈及构件划线的方式，为后续检查工作中关于确认是否存在漏拧或垫圈、是否螺栓随螺母转动等环节提供便利。以螺栓施拧顺序为根据，该节点所有板面初拧完成后再统一进行终拧。

（2）终拧。

用终拧扳手对板面依次进行终拧，终拧完成后进行终拧标记线标记（红色油漆笔画横线进行标记）。终拧完成后在板面旁填写信息牌，标注施拧人、施拧扳手、施拧日期，便于后续问题追溯。

3.4 问题分析

对高强度螺栓在连接施工过程中超拧问题进行分析，查找原因，从根本上解决问题，保证高栓施拧质量控制。

现场检测发现板面出现不同程度超拧及欠拧现象，部分板面超拧严重，应检查施拧环境是否符合施拧要求。皂化高强度螺栓的扭矩系数快速降低，离散及不确定性随之增加，因此湿度较大的大雾天气、雨天不能进行高栓施工。高强度螺栓随着温度的升高扭矩系数均变小，为保证高栓施拧质量受控，高温时间禁止施工。检查试验室扳手标定记录及班后标定记录确认扳手误差符合班前3%、班后5%的要求。检查节点板面施拧信息表，对比高栓批号是否和扳手标的高栓批号一致（不一致的批号高栓扭矩系数不一样，会出现不同程度超拧、欠拧），是否用同一组初拧、终拧扳手。不同扳手初拧、终拧混用后，拴接板面出现离散型，每组扳手标定时所用高栓批次不一致，每种高栓批次扭矩系数存在差异，根据扭矩系数计算公式：

式中：P——螺栓预拉力（kN）；K——扭矩系数；D——螺栓公称直径（mm）；T——施拧扭矩（N·m）。

通过上式计算可知，大扭矩系数高栓标定的终拧扳手在小扭矩系数高拴上会造成超拧现象，相反会出现欠拧；两次施拧均使用终拧扳手，施拧结果检测会显示超拧严重。

确认无误后，追查施拧人员，询问施拧人员是否按照箱型板面施拧顺序进行，通过试验发现施拧人员存在未严格按照施拧顺序进行高栓施工，造成板面超拧、欠拧问题严重。追查的施拧人员未按照施拧顺序进行施拧的所有箱型板面高栓、连接板，并进行更换，被追查的施拧人不得再从事箱型板面施拧工作。

3.5 高栓终拧扭矩检查

终拧扭矩检查按照相关规定进行，安全专人检查施拧质量，当天施拧的高强度螺栓于终拧完成4 h后、24 h内检查完毕。《钢结构工程施工质量验收标准》（GB 50205—2020）[1]要求高栓终拧完成后48 h内完成，并完成相应的关于检查相关记录登记处理。

在终拧阶段检查扭矩时，从总节点数中随机抽取10%节点进行检查（节点数量必须超过10个）；选取完成后，以10%套螺栓为标准抽查节点，螺栓数量应超过2套。

在初拧进行检查过程中，用手按稳螺栓另一侧的同时，对已初拧完成螺母一侧使用0.3 kg小锤敲击。如果出现振动幅度较大的情况，则判断螺栓为不合格，应再次初拧[2]。

终拧扭矩检查一般分为目测法检查、工具法检查，目测法检查是对终拧标记线划线错开的情况进行检查。高栓终拧扭矩检查一般分为松扣复位法和紧扣法，目前普遍使用紧扣法，在终拧高栓的螺母、垫圈上标记一条细直线，沿拧紧的方向转动螺母，检查螺母开始转动时的紧扣扭矩数值。检查合格，在螺栓末端点以绿色油漆画横线进行标记，记录检查扭矩数值。

4 结语

高强度螺栓摩擦型连接目前已广泛应用在大跨度的钢结构桥梁、钢结构厂房、高层建筑框架等部位，摩擦型连接具有施工便捷、受力合理、耐疲劳、安全可靠等优势。为确保高栓连接施工质量，需要做好高栓进场K值复验工作、施拧扳手标定工作、高栓施拧过程质量控制。施拧人员必须具有高度责任心，落实施拧环节的质量保证措施，保证和提高高栓连接的施工质量，确保结构安全。