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        高強(qiáng)度螺栓連接施擰過程質(zhì)量控制

        2021-11-16 11:03:10劉旭光郭嘉毅
        智能城市 2021年19期

        黨 成 劉旭光 郭嘉毅

        (中交二公局第二工程有限公司,陜西西安 710065)

        1 高強(qiáng)度螺栓材料與指標(biāo)

        高強(qiáng)度螺栓指鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度螺栓連接副,簡稱高栓,高栓的組成部分包括高強(qiáng)度大六角頭螺栓(1個(gè))、高強(qiáng)度大六角頭螺母(1個(gè))、高強(qiáng)度墊圈(2個(gè))。

        一般情況下,螺栓與螺母分兩種性能等級,性能為10.9S級的螺栓配用10H的螺母,8.8S級螺栓配用8H的螺母,墊圈一樣,硬度要求均為35~45 HRC。

        2 高栓扭矩系數(shù)工地復(fù)驗(yàn)

        在工地實(shí)驗(yàn)室中復(fù)驗(yàn)試驗(yàn)高栓的扭矩系數(shù)(K值),每批次抽8套高栓,具體通過扭矩系數(shù)試驗(yàn)儀器進(jìn)行試驗(yàn),以軸力控制扭矩,詳細(xì)記錄軸力值和扭矩值,取平均值,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差。為了保證扭矩系數(shù)有效性,必須將軸力儀顯示螺栓預(yù)拉力值控制在設(shè)計(jì)范圍。

        工地試驗(yàn)室高栓驗(yàn)收,規(guī)范要求扭矩系數(shù)平均值應(yīng)為0.110~0.150,標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過0.010。

        施擰高栓后,需要仔細(xì)檢查終擰扭矩以確保高栓施擰質(zhì)量受控,通常使用緊扣法和松扣復(fù)位法,目前大多采用緊扣法,緊扣法即在板面、墊圈、螺母畫一條直線,沿螺母轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng),待螺母微轉(zhuǎn)時(shí)記錄扭矩值,該扭矩值即為緊扣扭矩值,將其與做扭矩系數(shù)時(shí)測得的扭矩值進(jìn)行對比,所得比值即為緊扣比。

        3 高強(qiáng)度螺栓施擰

        3.1 準(zhǔn)備工作

        (1)拴接板面清理。

        拼裝前應(yīng)對拴接板面進(jìn)行清理,防止其受到污染(一般指板邊毛刺、污垢、油跡等),導(dǎo)致抗滑移系數(shù)降低。拴接板面暴露在施工環(huán)境時(shí)間超過6個(gè)月,相關(guān)人員必須對拴接板面摩擦面與滑移系數(shù)進(jìn)行檢測,如產(chǎn)生偏差,必須采取試驗(yàn)處理。若拴接板面摩擦面已經(jīng)發(fā)生變質(zhì),需要根據(jù)規(guī)范內(nèi)容重新處理相關(guān)流程環(huán)節(jié)。處理后的摩擦面抗滑移系數(shù)必須滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

        (2)拴接板面安裝。

        臨時(shí)螺栓和沖釘總數(shù)需要大于節(jié)點(diǎn)螺栓總數(shù)1/3;臨時(shí)螺栓數(shù)量超過2個(gè);與臨時(shí)螺栓和沖釘總數(shù)進(jìn)行對比,沖釘穿入數(shù)量超過總數(shù)2/3,即沖釘不少于節(jié)點(diǎn)螺栓總數(shù)的20%,臨時(shí)螺栓為10%。

        (3)橋上安裝。

        必須大于節(jié)點(diǎn)螺栓總數(shù)1/2;臨時(shí)螺栓超過2個(gè);沖釘數(shù)量必須大于臨時(shí)螺栓和沖釘總數(shù)2/3,即沖釘不得少于節(jié)點(diǎn)螺栓總數(shù)的30%,臨時(shí)螺栓為20%。沖釘梅花狀分布,便于高栓初擰時(shí)使拴接板面均勻緊貼桿件,受力均勻。

        (4)在高栓施擰前高栓開箱后擺放。

        高強(qiáng)度螺栓開箱后根據(jù)施擰取高栓,螺栓桿朝上,安裝墊片,排放整齊,便于檢查墊圈是否裝反。高栓安裝在拴接板面時(shí)不可擰緊,預(yù)留絲口,便于施擰過程中為卡游人員傳遞信息。

        3.2 質(zhì)量控制措施

        步驟分為三個(gè)階段,分別為初擰、復(fù)擰、終擰。對于初擰與復(fù)擰階段的扭矩?cái)?shù)值,保證在終擰階段顯示扭矩?cái)?shù)值約50%即可。初擰和復(fù)擰的高栓在螺栓頭利用顏色標(biāo)記(用白色油漆筆畫橫線;復(fù)擰標(biāo)記線使用白色油漆筆畫小三角進(jìn)行標(biāo)記,復(fù)擰后畫橫線標(biāo)記);終擰后的高栓應(yīng)用另一種顏色在螺栓頭進(jìn)行標(biāo)記(終擰標(biāo)記線使用紅色油漆筆畫橫線進(jìn)行標(biāo)記),三個(gè)階段最好在1 d內(nèi)完成。

        接頭螺栓施擰順序如圖1所示。

        圖1 接頭螺栓施擰順序

        施擰高栓過程中,實(shí)施連接處螺栓環(huán)節(jié)施工時(shí),應(yīng)以相關(guān)施工順序?yàn)楦鶕?jù)。一般情況下,該順序有兩種,分別為從螺栓群中央向外以及從接頭剛度大部位向約束小部位。擰緊幾種常見的接頭螺栓施擰順序應(yīng)滿足相關(guān)要求:遵循順序?yàn)閺慕宇^中心向兩端;箱型接頭順序應(yīng)按A、C、B、D逆時(shí)針實(shí)行;工字梁接頭要以①~⑥為順序;工字形柱對接順序?yàn)橄纫砭壓蟾拱澹?個(gè)或多個(gè)接頭施擰順序應(yīng)先主后次進(jìn)行。

        3.3 注意事項(xiàng)

        (1)初擰、復(fù)擰。

        初擰時(shí)按照從中間向四周進(jìn)行,對最開始初擰的20%左右螺栓進(jìn)行復(fù)擰(白色油漆筆小三角符號)標(biāo)記,最開始初擰的20%左右螺栓因縫隙緣故會(huì)出現(xiàn)不同程度的欠擰,重新用初擰扳手施擰一次。其他初擰高栓進(jìn)行初擰標(biāo)記線(白色油漆筆橫線)標(biāo)記,初擰時(shí)每施工一個(gè)螺栓標(biāo)記一個(gè),避免高栓初擰時(shí)漏擰。拴接板面最初高栓孔初擰完后,退出沖釘與臨時(shí)螺栓,預(yù)留兩個(gè)沖釘,防止孔位錯(cuò)孔。退出的孔進(jìn)行高栓施工,初擰完成后退出預(yù)留的沖釘,進(jìn)行高栓初擰,待拴接板面整體高栓初擰完成后,對最開始標(biāo)記小三角符號的高栓進(jìn)行復(fù)擰。復(fù)擰完成統(tǒng)一標(biāo)記終擰轉(zhuǎn)角線,采取用白色油漆在螺栓、螺母、墊圈及構(gòu)件劃線的方式,為后續(xù)檢查工作中關(guān)于確認(rèn)是否存在漏擰或墊圈、是否螺栓隨螺母轉(zhuǎn)動(dòng)等環(huán)節(jié)提供便利。以螺栓施擰順序?yàn)楦鶕?jù),該節(jié)點(diǎn)所有板面初擰完成后再統(tǒng)一進(jìn)行終擰。

        (2)終擰。

        用終擰扳手對板面依次進(jìn)行終擰,終擰完成后進(jìn)行終擰標(biāo)記線標(biāo)記(紅色油漆筆畫橫線進(jìn)行標(biāo)記)。終擰完成后在板面旁填寫信息牌,標(biāo)注施擰人、施擰扳手、施擰日期,便于后續(xù)問題追溯。

        3.4 問題分析

        對高強(qiáng)度螺栓在連接施工過程中超擰問題進(jìn)行分析,查找原因,從根本上解決問題,保證高栓施擰質(zhì)量控制。

        現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)板面出現(xiàn)不同程度超擰及欠擰現(xiàn)象,部分板面超擰嚴(yán)重,應(yīng)檢查施擰環(huán)境是否符合施擰要求。皂化高強(qiáng)度螺栓的扭矩系數(shù)快速降低,離散及不確定性隨之增加,因此濕度較大的大霧天氣、雨天不能進(jìn)行高栓施工。高強(qiáng)度螺栓隨著溫度的升高扭矩系數(shù)均變小,為保證高栓施擰質(zhì)量受控,高溫時(shí)間禁止施工。檢查試驗(yàn)室扳手標(biāo)定記錄及班后標(biāo)定記錄確認(rèn)扳手誤差符合班前3%、班后5%的要求。檢查節(jié)點(diǎn)板面施擰信息表,對比高栓批號是否和扳手標(biāo)的高栓批號一致(不一致的批號高栓扭矩系數(shù)不一樣,會(huì)出現(xiàn)不同程度超擰、欠擰),是否用同一組初擰、終擰扳手。不同扳手初擰、終擰混用后,拴接板面出現(xiàn)離散型,每組扳手標(biāo)定時(shí)所用高栓批次不一致,每種高栓批次扭矩系數(shù)存在差異,根據(jù)扭矩系數(shù)計(jì)算公式:

        式中:P——螺栓預(yù)拉力(kN);K——扭矩系數(shù);D——螺栓公稱直徑(mm);T——施擰扭矩(N·m)。

        通過上式計(jì)算可知,大扭矩系數(shù)高栓標(biāo)定的終擰扳手在小扭矩系數(shù)高拴上會(huì)造成超擰現(xiàn)象,相反會(huì)出現(xiàn)欠擰;兩次施擰均使用終擰扳手,施擰結(jié)果檢測會(huì)顯示超擰嚴(yán)重。

        確認(rèn)無誤后,追查施擰人員,詢問施擰人員是否按照箱型板面施擰順序進(jìn)行,通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施擰人員存在未嚴(yán)格按照施擰順序進(jìn)行高栓施工,造成板面超擰、欠擰問題嚴(yán)重。追查的施擰人員未按照施擰順序進(jìn)行施擰的所有箱型板面高栓、連接板,并進(jìn)行更換,被追查的施擰人不得再從事箱型板面施擰工作。

        3.5 高栓終擰扭矩檢查

        終擰扭矩檢查按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行,安全專人檢查施擰質(zhì)量,當(dāng)天施擰的高強(qiáng)度螺栓于終擰完成4 h后、24 h內(nèi)檢查完畢?!朵摻Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50205—2020)[1]要求高栓終擰完成后48 h內(nèi)完成,并完成相應(yīng)的關(guān)于檢查相關(guān)記錄登記處理。

        在終擰階段檢查扭矩時(shí),從總節(jié)點(diǎn)數(shù)中隨機(jī)抽取10%節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢查(節(jié)點(diǎn)數(shù)量必須超過10個(gè));選取完成后,以10%套螺栓為標(biāo)準(zhǔn)抽查節(jié)點(diǎn),螺栓數(shù)量應(yīng)超過2套。

        在初擰進(jìn)行檢查過程中,用手按穩(wěn)螺栓另一側(cè)的同時(shí),對已初擰完成螺母一側(cè)使用0.3 kg小錘敲擊。如果出現(xiàn)振動(dòng)幅度較大的情況,則判斷螺栓為不合格,應(yīng)再次初擰[2]。

        終擰扭矩檢查一般分為目測法檢查、工具法檢查,目測法檢查是對終擰標(biāo)記線劃線錯(cuò)開的情況進(jìn)行檢查。高栓終擰扭矩檢查一般分為松扣復(fù)位法和緊扣法,目前普遍使用緊扣法,在終擰高栓的螺母、墊圈上標(biāo)記一條細(xì)直線,沿?cái)Q緊的方向轉(zhuǎn)動(dòng)螺母,檢查螺母開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的緊扣扭矩?cái)?shù)值。檢查合格,在螺栓末端點(diǎn)以綠色油漆畫橫線進(jìn)行標(biāo)記,記錄檢查扭矩?cái)?shù)值。

        4 結(jié)語

        高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接目前已廣泛應(yīng)用在大跨度的鋼結(jié)構(gòu)橋梁、鋼結(jié)構(gòu)廠房、高層建筑框架等部位,摩擦型連接具有施工便捷、受力合理、耐疲勞、安全可靠等優(yōu)勢。為確保高栓連接施工質(zhì)量,需要做好高栓進(jìn)場K值復(fù)驗(yàn)工作、施擰扳手標(biāo)定工作、高栓施擰過程質(zhì)量控制。施擰人員必須具有高度責(zé)任心,落實(shí)施擰環(huán)節(jié)的質(zhì)量保證措施,保證和提高高栓連接的施工質(zhì)量,確保結(jié)構(gòu)安全。

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