楊忠興

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 概 述

深圳港西部港區(qū)疏港道路工程的月亮灣立交N匝道橋第 4聯(lián)主梁(鋼箱梁)由底板、板腹、頂板組成單箱 6室截面,箱梁高 1.8 m,箱寬 7.5 m,外挑 1.5 m,此聯(lián)在工廠加工后分 7段,同時縱向分成兩半,共計(jì) 14片梁。片梁運(yùn)到現(xiàn)場后,通過高強(qiáng)螺栓將各段栓連接成整體。高強(qiáng)螺栓的安裝位置分布在開口箱梁分段位的底板、腹板和上翼板,分為 M 27、M24兩種螺栓,共計(jì) 32 064套。高強(qiáng)螺栓為摩擦型大六角頭螺栓,出廠時摩擦系數(shù)不小于 0.55。高強(qiáng)螺栓的緊固力、預(yù)拉力分別是 :M 27為 290 k N,M24為 240 k N。

2 高強(qiáng)螺栓檢測及施工工具校驗(yàn)

高強(qiáng)螺栓及其施工工具在施工前必需進(jìn)行檢測與校驗(yàn),檢測、校驗(yàn)合格后方可施工。

(1)高強(qiáng)螺栓檢測。

①高強(qiáng)螺栓連接副扭矩系數(shù)復(fù)檢。施工前,高強(qiáng)螺栓連接需按出廠批號復(fù)檢副扭矩系數(shù)。將不同批次的高強(qiáng)螺栓的出廠時間、批號、規(guī)格按規(guī)范要求抽樣送檢(每批號送檢 8顆螺栓),并做好送檢螺栓的登記,不同批號的螺栓嚴(yán)禁混放。未經(jīng)檢驗(yàn)和檢驗(yàn)不合格的螺栓嚴(yán)禁混放。

②高強(qiáng)螺栓連接抗滑系數(shù)檢驗(yàn)。在抗滑系數(shù)檢驗(yàn)前,需對連接摩擦面的表面和節(jié)點(diǎn)連接板進(jìn)行噴砂處理,噴砂等級需達(dá)到設(shè)計(jì)要求,同時清除摩擦面的飛邊、毛刺、焊接飛濺物、氧化鐵皮及污垢等,對摩擦面進(jìn)行噴鋁處理?？够禂?shù)檢驗(yàn)用的節(jié)點(diǎn)板試件由制造廠加工,試件與所代表的構(gòu)件應(yīng)為同一材質(zhì)、同一摩擦面處理工藝、同批制作,使用同一性能等級、同一直徑的高強(qiáng)螺栓連接副,并在相同條件下同時發(fā)送。節(jié)點(diǎn)板抽樣送檢每批三組,每 2 000 t為一制造批,不足者視為一批。需滿足摩擦系數(shù)要求后方可使用。

③高強(qiáng)螺栓楔負(fù)載試驗(yàn)及螺母、墊圈維氏硬度試驗(yàn)。按施工規(guī)范要求對高強(qiáng)螺栓的楔負(fù)載及螺母、墊圈維氏硬度進(jìn)行檢測。

(2)扭力扳手校驗(yàn)。

扭力扳手作為初擰和終擰扭矩的檢測工具,使用前送市級計(jì)量檢定站檢測合格后方能使用。

3 鋼箱梁構(gòu)件的安裝施工

鋼箱梁構(gòu)件緊固螺栓前,應(yīng)復(fù)測鋼箱梁的縱距、中線、標(biāo)高,以保證幾何尺寸符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,鋼構(gòu)件的連接接頭必須經(jīng)檢查合格后方可擰螺栓。

鋼箱梁構(gòu)件安裝施工包括兩個階段:第一階段鋼箱梁構(gòu)件初始就位時用臨時沖釘固定,第二階段鋼箱梁構(gòu)件校正后用高強(qiáng)螺栓栓接。

(1)沖釘?shù)陌惭b。沖釘對準(zhǔn)連接板孔位,用榔頭將沖釘穿過母板與對面連接板進(jìn)行定位,沖釘?shù)牟贾脼檫B接板外側(cè)和中部,成正反等腰三角形布置,沖釘數(shù)量約為螺栓數(shù)量的 10%。

(2)普通螺栓的臨時栓接。沖釘定位后,用普通螺栓進(jìn)行栓接,使連接板與母板緊貼,普通螺栓與沖釘位也成輻射型正反等腰三角形布置,普通螺栓數(shù)量約為螺栓數(shù)量的 20%。

(3)高強(qiáng)螺栓栓接。

①將高強(qiáng)螺栓穿入未裝沖釘?shù)目字?安裝時由中間向四周擴(kuò)散,安裝時注意墊圈有圓倒角的一面朝螺栓頭方向,螺母帶圓臺一側(cè)朝墊圈方向安裝。穿入方向以施工便利為準(zhǔn),但力求一致。

②螺栓初擰后退出沖釘,補(bǔ)齊高強(qiáng)螺栓。當(dāng)未安裝沖釘和普通螺栓的栓接孔安裝完高強(qiáng)螺栓后,用手動扳手將高強(qiáng)螺栓帶緊,然后由連接節(jié)點(diǎn)的中部向四周逐步用高強(qiáng)螺栓替換沖釘和普通螺栓,并依次用手動扳手將高強(qiáng)螺栓帶緊,進(jìn)入下道初擰工序。

③鋼箱梁構(gòu)件校正后用高強(qiáng)螺栓栓接,先用普通扳手?jǐn)Q緊,然后用氣動扳手緊固,氣動扳手氣壓控制在 6～8 k g f/c m2。用氣動扳手緊固時,先將整個節(jié)點(diǎn)連接板上的高強(qiáng)螺栓全部緊固一遍,氣動次數(shù)約 6～8 s,達(dá)到初擰值,再進(jìn)行終擰。終擰時氣動次數(shù)約為 14～16 s,再用扭矩測力扳手進(jìn)行檢測。終擰值不足,再氣動點(diǎn)動使緊固力達(dá)到規(guī)范要求;若終擰值過大,用氣動扳手反轉(zhuǎn)點(diǎn)動,將螺母稍微松動,使緊固力達(dá)到施工規(guī)范要求,終擰完畢。

4 高強(qiáng)螺栓施擰

高強(qiáng)螺栓分初擰、復(fù)擰和終擰。初擰、復(fù)擰和終擰在同一個工作日完成。第一次初擰達(dá)到終擰的 50%,第二次終擰達(dá)到計(jì)算值的 100%,控制誤差在 ±5%以內(nèi)。

4.1 高強(qiáng)螺栓的初擰和終擰扭矩計(jì)算。

(1)終擰值計(jì)算。

①設(shè)計(jì)施工預(yù)拉力:M 27為 290 k N;M24為240 k N;

②高強(qiáng)螺栓連接幅的扭矩系數(shù)平均值:M 27為0.123,M24為0.125;

③終擰扭矩計(jì)算(施工預(yù)拉力按設(shè)計(jì)施工預(yù)拉力 1.1計(jì))。

(2)初擰扭矩計(jì)算。

根據(jù)施工規(guī)范要求,施工初擰扭矩一般為終擰扭矩值的 50%,其初擰扭矩值如下:

4.2 高強(qiáng)螺栓施擰

(1)初 擰。當(dāng)鋼箱梁調(diào)整到位后,將螺栓穿入孔中(注意不要使雜物進(jìn)入連接面)。為確保對初擰值的控制,先對氣動扳手氣壓進(jìn)行調(diào)整,使得在初擰過程中當(dāng)扭矩達(dá)到初擰設(shè)計(jì)值時氣壓不再上升,然后再用氣動扳手進(jìn)行試擰緊螺栓,并用標(biāo)定后的手動扳手去檢驗(yàn)其是否達(dá)到設(shè)計(jì)的初擰值,若不滿足,應(yīng)更新調(diào)整氣后再進(jìn)行緊固,使連接面接合緊密。為防止漏擰,對初擰的螺栓加以標(biāo)識。初擰值:M 27高強(qiáng)螺栓為 529.7(N?m);M24高強(qiáng)螺栓為 392(N?m)。

(2)復(fù) 擰。初擰完后,對節(jié)點(diǎn)螺栓全部進(jìn)行復(fù)擰,復(fù)擰值同初擰值。在復(fù)擰之前,應(yīng)用標(biāo)記筆作好標(biāo)示,然后用檢測力矩扳手進(jìn)行緊固,使其達(dá)到初擰值。復(fù)擰和初擰一樣,應(yīng)從節(jié)點(diǎn)連接處中間成輻射型向四周進(jìn)行。

(3)終 擰。螺栓終擰氣動扳手調(diào)試的過程同初擰,其終擰強(qiáng)度由力矩控制設(shè)備控制,確保其達(dá)到要求的最小力矩。當(dāng)預(yù)先設(shè)置的力達(dá)到后,其力矩控制開關(guān)即自動關(guān)閉,剪力扳手的力矩設(shè)置好后只能用于指定的地方。為防止漏擰,對終擰的螺栓用與初擰時顏色不同的油漆加以標(biāo)識。終擰值:M 27高強(qiáng)螺栓為 1 059.4(N?m);M 24高強(qiáng)螺栓為 796(N?m)。

(4)高強(qiáng)螺栓的施擰需按一定順序進(jìn)行,同一連接面上的螺栓應(yīng)由接縫中部向兩端或由剛度大的部位向剛度小的部位進(jìn)行加固。工字形構(gòu)件的緊固順序:底板→腹板→底板加勁肋板。同一段梁上各梁節(jié)點(diǎn)的緊固順序:先緊梁底板節(jié)點(diǎn),再緊固腹板節(jié)點(diǎn),最后緊固梁底板加勁肋節(jié)點(diǎn)圖 1。

圖 1 螺栓緊固順序圖

5 高強(qiáng)螺栓的檢查

高強(qiáng)螺栓緊固后采用松扣、回扣法檢查,先在螺栓與螺母上做標(biāo)記,然后將螺母退回 30°,再用檢查扭矩扳手把螺母重新擰至原來位置測定扭矩,該值不小于規(guī)定值的 10%時為合格。

專業(yè)質(zhì)檢人員按照規(guī)范要求對整個高強(qiáng)螺栓安裝工作的完成情況進(jìn)行認(rèn)真檢查。如果檢驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)螺栓緊固強(qiáng)度未達(dá)到要求,則需要檢查擰固該螺栓所使用的扳手的擰固力矩(力矩的變化幅度在 0.9～1.1 Tch以內(nèi)視為合格)。

對節(jié)點(diǎn)連接栓群以高強(qiáng)螺栓連接副總數(shù)的10%進(jìn)行終擰扭矩抽檢,每個栓群或節(jié)點(diǎn)檢查的螺栓其不合格數(shù)不得超過抽驗(yàn)總數(shù)的 20%,如超過此值,則應(yīng)繼續(xù)抽驗(yàn),直至達(dá)到累計(jì)總數(shù) 80%的合格率為止,然后對欠擰者補(bǔ)擰,超過者更換后重新補(bǔ)擰。

高強(qiáng)螺栓的復(fù)測應(yīng)在終擰后 1～24 h之間完成,以免扭矩系數(shù)發(fā)生變化而影響檢查的準(zhǔn)確性,否則需有節(jié)點(diǎn)封閉措施。節(jié)點(diǎn)封閉可采用厚漆或防銹漆。

6 高強(qiáng)螺栓連接施工的注意事項(xiàng)

(1)高強(qiáng)螺栓應(yīng)按包裝箱上注明的批號、規(guī)格分類保管,在室內(nèi)存放,且堆放不宜過高。安裝前嚴(yán)禁隨意開包,使用時應(yīng)防止生銹和污染臟物。高強(qiáng)螺栓在安裝使用前嚴(yán)禁任意開箱。

(2)領(lǐng)取高強(qiáng)螺栓時,要按使用部位領(lǐng)取相應(yīng)規(guī)格、數(shù)量、批號的連接副。當(dāng)天用多少領(lǐng)多少,嚴(yán)禁在現(xiàn)場隨意堆放。當(dāng)天安裝剩余的連接副應(yīng)將同一規(guī)格、批號配套后放入相應(yīng)的包裝箱內(nèi),妥善保管。高強(qiáng)螺栓在使用時應(yīng)輕裝、輕卸,防止損壞螺紋。

(3)高強(qiáng)螺栓連接的板疊接觸面應(yīng)平整。當(dāng)接觸有間隙時,對于小于 1 m m的間隙可不處理;1～3 m m的間隙應(yīng)將高出的一側(cè)磨成 1∶10的斜面,打磨方向與受力方向垂直;對于大于 3 m m的間隙應(yīng)加墊板,墊板兩面需做噴砂處理,以滿足摩擦系數(shù)要求。

(4)安裝高強(qiáng)螺栓時,構(gòu)件要干燥,連接副不得在雨中安裝,并要注意氣候變化對高強(qiáng)螺栓的影響。對于摩擦面表面的浮銹,吊裝前應(yīng)用鋼絲刷手工除銹,再用漆刷將銹塵掃凈。

(5)高強(qiáng)螺栓應(yīng)順暢穿入孔內(nèi),當(dāng)高強(qiáng)螺栓不能自由穿入孔時不得強(qiáng)迫敲入,應(yīng)用沖桿或鉸刀修正擴(kuò)孔后再裝入,修擴(kuò)后的螺栓孔最大直徑應(yīng)小于 1.2倍螺栓公稱直徑,高強(qiáng)螺栓穿入方向按照工程施工圖紙的規(guī)定執(zhí)行。

(6)裝配和緊固接頭時,應(yīng)從安裝好的一端或剛性端向自由端進(jìn)行;高強(qiáng)螺栓的初擰和終擰均要按照緊固順序進(jìn)行,從螺栓群中央開始,依次由中間向兩邊對稱進(jìn)行。當(dāng)天安裝的高強(qiáng)螺栓應(yīng)當(dāng)天完成初檸、終擰。

7 結(jié) 語

由于在整個鋼箱梁的高強(qiáng)螺栓連接施工中加強(qiáng)了控制,施工質(zhì)量較好,縮短了施工工期,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,同時也為類似工程提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。