呂治國

(湖南省高速公路管理局)

1 高強度螺栓施工控制要素

表1 高強度螺栓施工控制要素

2 高強度螺栓施工控制要點

2.1 出廠檢驗

合格的高強度螺栓是保證其施工質量的前提條件，出廠時應核對廠家提供的產品合格證書、質量保證書，還應對螺栓的化學成分、機械性能、扭矩系數等項目委托有資質單位進行抽樣檢查，檢查結果應符合設計及相關規(guī)范、標準的要求。此外，根據對以往高強度螺栓的斷裂失效和斷口分析，還應注意檢查原材料是否存在一定夾雜物導致材料脆性增大、是否因滾齒加工能力下降導致在部分螺栓根部產生裂紋、是否在螺栓桿部與頭部交接處存在難以用機械加工去除的脫碳層導致邊緣強度降低等。

2.2 工地現場試驗

高強度螺栓運抵工地現場后，為確保施工質量須在鋼梁拼裝前做好以下試驗工作:按出廠批號逐批檢驗并記錄該批次高強度螺栓連接副的扭矩系數，扭矩系數的平均值應在0.11～0.15范圍內，標準差應小于或等于0.01;按某批次隨機抽取25組，每組5套共125套高強度螺栓進行檢查扭矩系數的工藝試驗，以驗證工廠近期產品的整體質量狀況;根據拼接構件層數、板厚及摩擦面的不同組合，應進行對應各規(guī)格螺栓的預拉力損失試驗，根據試驗結果確定高強度螺栓在不同組合情況下應施加的施工預拉力;板面抗滑移試驗，試驗結果應大于等于0.45。

2.3 確定終擰扭矩

式中:Tc為終擰扭矩，N·m;K為高強度螺栓連接副的扭矩系數平均值(根據工地復驗結果確定，并針對不同條件下溫度、濕度的影響對扭矩系數進行適當的修正);Pc為高強度螺栓的施工預拉力，kN;(根據設計預拉力，及拼接構件層數、板厚及摩擦面的不同組合所對應各規(guī)格螺栓的預拉力損失情況確定);d為高強度螺栓公稱直徑，mm。

確定正確的終擰扭矩是確保高強度螺栓施工質量的重要環(huán)節(jié)，是根據工地實際情況，通過調整施擰扭矩來達到設計預拉力的必要條件。

2.4 施擰作業(yè)

施擰作業(yè)的主要質量控制要點有:施擰扳手的標定，施擰扳手每天上班前和下班后各標定一次，上班前的誤差應控制在±3％以內，下班后誤差不應超過±5％，否則應對該扳手當班所施擰的高強度螺栓全部進行緊扣檢查;施擰順序，對于插入式拼接的節(jié)點應從節(jié)點剛度大的部位向不受約束的邊緣方向施擰，對于密集螺栓群節(jié)點應從中心向四周擴散方向施擰，對于焊接和高強度螺栓并用的連接一般應按先栓后焊的順序施工;螺栓的穿放;穿放螺栓前，應將栓孔的浮銹和塵土清理干凈并防止鋼屑等雜物落入拼接的板層夾縫中，確保連接面板緊密貼實和高強度螺栓自由進入;在栓焊并用的連接中，應使栓焊的不直度和支承面不垂直度在國標允許值之內，否則附加的彎矩所產生的彎曲應力會超過軸向應力，造成螺栓斷裂;做好施工記錄，包括高強度螺栓安裝連接檢查記錄、隱蔽工程檢查記錄、扭矩系數復驗記錄、工地現場試驗記錄等，作為質量問題查找和質量責任追溯的依據。

2.5 施擰質量檢查

施擰質量檢查是高強度螺栓施工質量控制的最后一環(huán)。對主桁節(jié)點及板梁主體及縱、橫梁連接處，每栓群以高強度螺栓連接副總數的5％進行抽檢，其不合格者不得超過抽檢總數的20％，如超過，則應繼續(xù)抽檢，直到累計總數80％的合格為止。檢查中應對欠擰的螺栓補擰，超擰的更換螺栓后補擰。

2.6 人員培訓

從高強度螺栓施工質量控制的各環(huán)節(jié)來看，人的因素對高強度螺栓施工質量的影響很大。在施工準備及施工過程中應加強有關人員的培訓學習和經驗交流，使有關各方明確高強度螺栓施工的控制要素、控制流程和控制要點。施擰作業(yè)人員還須進行施擰操作和施擰工具使用的培訓和考核，合格方可進行高強度螺栓施擰作業(yè)。

3 工程實踐

3.1 出廠驗收

螺栓楔負載:最小值391kN;最大值420kN且斷口位置均在螺紋處;螺母保證荷載:持荷15s后均能用手自由旋下;螺母硬度:最小值22HRC最大值27HRC;GB/T1231-2006規(guī)定為28HRB～32HRC;墊圈硬度:最小值38HRC最大值43HRC。所抽檢高強度螺栓連接副的化學成分、機械性能、扭矩系數等所檢測項目性能均符合《鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術條件》(GB/T1231-2006)標準中有關技術要求，合格率達100％。

3.2 扭矩系數工地復驗

扭矩系數工地復驗見表2。

表2 扭矩系數工地復驗表

3.3 扭矩系數工藝試驗

隨機從M24×110，批號為1101-46高強度螺栓中抽取25組、每組5套共125套進行高強度螺栓工藝試驗，試驗結果:扭矩系數最小值 0.118、最大值 0.150、平均值 0.134、標準差0.0089。通過計算，該工藝試驗的抽樣平均誤差Ux為0.000770 4;抽樣極限誤差△x為0.002338，根據區(qū)間推斷公式

式中:X為樣本平均值;X為整體平均值;t為概率度(取值為3)。

可推斷出該批(整批)高強度螺栓扭矩系數平均值所在的范圍在0.1317～0.1363之間，由于概率度取值3，推斷的可靠程度為99.73％。推斷的該批(整批)高強度螺栓扭矩系數平均值所在的范圍很小，可以根據驗收所得的扭矩系數平均值制定施擰扭矩。

3.4 采取的新措施

針對矮寨大橋高強度螺栓數量多、氣候條件復雜、高空作業(yè)等不利條件，為確保高強度螺栓的施工質量控制采取了以下措施:(1)委托了一家有資質且在國內多座橋梁有經驗的單位進行高強度螺栓的第三方檢驗、施工工藝指導及施擰質量檢查;(2)參建各方有關人員就高強度螺栓施工的控制要素、控制流程、控制要點等進行技術交流并形成共識，施工操作人員進行了施擰操作、施擰工具使用的培訓和考核，并在每日班前針對當天的具體工作和須注意事項進行技術交底;(3)在大橋的吉首和茶洞兩岸的拼梁現場均安排了施工指導人員、施擰質量檢查人員及施擰工具的標定設備，并對不同溫度、濕度條件下高強度螺栓的扭矩系數進行即時監(jiān)測和調整，及時發(fā)現和處理施工中遇到的問題;(4)采用電動扭矩測試扳手進行高強度螺栓終擰質量檢查，電動扭矩測試扳手全自動模擬手動扭矩扳手，自動顯示檢測結果，能儲存檢測數據及檢測時間，數據可上傳至計算機。電動扭矩測試扳手僅需一人操作，免去在螺母上劃線的工序，大大減少了檢查人員，不僅省時省力、節(jié)約了檢查成本，還能極大的提高檢查精度，消除人為因素，避免因誤判而給結構帶來的安全隱患，使矮寨大橋高強度螺栓得施工質量更有保證。

4 結語

高強度螺栓施工質量控制須對其控制要素、控制流程、控制要點有正確的認識;高強度螺栓的扭矩系數須在工地進行復驗和工藝試驗，并在不同溫度、濕度條件下對扭矩系數進行監(jiān)測和調整;高強度螺栓的施工質量受人為因素影響大，通過施工工藝指導、人員培訓考核、采用電動扭矩測試扳手等措施可減少人為因素的影響。

[1] 鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術條件(GB/T 1231-2006)[S].

[2] 公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ041-2000)[S].

[3] 張洪玉等.高栓試驗研究及施擰質量控制.