摘要：羊宝山特大桥高强螺栓是在工程量大、湿度温差大的条件下施工的。 为此，笔者详细讲解了高位螺栓连接拧紧的过程控制和预防措施，确保高位螺栓拧紧质量受控。 。
一、项目概况
贵黄高速公路第六标段位于贵州省黔南布依族苗族自治州贵定县新坝镇，海拔850.8~1205.2m。 属亚热带季风湿润气候区，多年平均气温15℃，年际变化小，年内变化较大。 其中，1月最冷，极端最低气温-8.7℃； 7月最热，极端最高气温34.8℃。 多年平均降水量1120毫米，降水量年内分布不均。 5月至8月降水量占全年水量的60%，4月至10月降水量占全年水量的86%，11月至次年3月降水量。 正值降雨量少的时期，降水量占年降水量的14%。 多年平均阴雨天数242天，多年平均湿度80%。
其中羊宝山特大桥为单跨钢桁架悬索桥，主跨650 m。 主梁采用板桁架结构。 钢桁架梁宽 36 m，由 57 个梁段组成。 钢桁架梁采用高强螺栓（简称“高螺栓”）连接，高螺栓数量约为801200根。由于高螺栓是钢桁梁的核心受力结构，因此质量控制高位螺栓拧紧的问题成为了工程中的一个关键点，影响高位螺栓拧紧质量的因素有很多，它的材质、环境温度、湿度、拧紧工艺等都对高位螺栓拧紧有影响，笔者来讲解一下基于这些影响因素，羊宝山特大桥全景图如图1所示。
2、高位螺栓工作原理
高位螺栓是采用优质碳素钢或中碳合金钢制成的特种螺栓。 该螺栓强度高。 高位螺栓的连接形式分为摩擦连接、拉力连接和压力连接三种。 摩擦连接是一种抗剪连接。 剪切力通过摩擦板与构件板之间的抗滑移力传递。 承载能力的极限状态是整个节点板之间的滑动。 高位螺栓本身不承受剪力，而是依靠高位螺栓的紧固（即螺栓预紧力产生的摩擦力传递）使被连接件之间产生摩擦阻力来传递剪力，组件、零件或面板连接成一个整体。
在没有预紧力或预紧力不足的情况下，高位螺栓连接无法发挥真正的连接作用。 预紧力不足一般是由于螺栓拧得不够紧或螺栓扭矩系数增大，导致高位螺栓受到剪力。 高位螺栓拧紧后，高位螺栓会长期处于高应力状态。 在这种状态下，高位螺栓一旦受到剪力作用，很容易造成延迟断裂，从而对钢结构连接造成危害。 由于高位螺栓预紧力大多是通过扭矩或旋转角度来控制的，预紧力过大，即拧得过紧，也会造成高位螺栓连接失效。
3、影响高位螺栓拧紧质量的因素分析
从高位螺栓的进入到最后的终拧检查，整个过程中影响终拧预紧力的因素比较复杂。 主要因素包括以下几个方面。
(1)高螺栓扭矩系数
高位螺栓扭矩系数的变化是影响高位螺栓最终拧紧预紧力的最重要因素。 高螺栓扭矩系数的平均值和标准差值应符合表1的规定。
(2)温度、湿度对扭矩系数的影响
温度和湿度对扭矩系数影响很大。 不同表面处理的高螺栓受温度、湿度的影响不同。 例如，经过“磷化”和“磷皂化”处理的螺栓将具有不同的扭矩系数。 随着温度升高而降低。 但受湿度影响，两者的扭矩系数变化相反。 经过“磷化”处理的螺栓扭矩系数会随着湿度的增加而增大； 经过“磷皂化”处理的螺栓扭矩系数会随着湿度的增加而降低； 当湿度大于90%时，扭矩系数和系数都会急剧下降。
(3)拧紧扳手的校准方法
通常，轴向力和扭矩计用于校准初始和最终拧紧扳手。 在高螺栓施工现场实验室校准拧紧扳手时，采用高螺栓轴向力来控制扭矩，因为不能在施工现场使用。 要直接检测轴向力，只需使用止回扳手进行扭矩检测即可。 最终紧固扭矩可根据以下公式计算。
(4)高位螺栓的施工工艺因素
当使用高位螺栓结构时，垫圈和螺母都有正反面。 如果垫圈或螺母装反，会影响高螺栓扭矩系数。 高螺栓扭矩系数实验是根据垫圈和螺母的摩擦和扭转进行计算的。 扭矩值，但垫片反装会导致扭矩系数与高位螺栓自身的测试结果不一致，从而无法估算其扭矩值，这意味着高位螺栓不合格。 因此，在高位螺栓施工过程中，施工方必须对每个步骤进行标记。 初次拧紧、重新拧紧和最终拧紧过程中的任何部分如果没有标记，将导致高螺栓扭矩系数无法控制。 如果初次拧紧时没有标记，就会出现漏拧的情况。 那么高位螺栓最终拧紧后，高位螺栓就会拧得不够紧。 当最终拧紧角线没有标记时，无法检测高位螺栓垫圈是否与螺母一起旋转。 、螺栓是否与螺母一起旋转等，无法判断高位螺栓是否拧紧合格。 最终的紧固扭矩测试是检测施工步骤正确时的扭矩值，以确保轴向力得到控制。 如果垫圈中途旋转，则无法通过检测到的扭矩值反算出轴向力，则判定高位螺栓不合格。
(5)拧紧人员素质因素
施工人员高强度螺栓拧紧的质量意识和责任感也会对施工起到关键作用。 由于施工的每个环节都至关重要，工人的素质、责任心等因素直接影响泄漏的数量。 如果施工时工人不划线，分不清是进行初拧还是终拧，那么高位螺栓拧紧就会不合格，给工程施工进度、工期、成本造成不可估量的损失。
4、影响高位螺栓拧紧质量因素的措施
(1)高位螺栓扭矩系数一般影响高位螺栓扭矩系数的因素很多，其中主要有两点。
1.螺栓现场制造因素高。 高位螺栓厂家在制造高位螺栓时无法保证每个螺栓的扭矩系数相同。 一般一个批号为3000套，每个批号选取8套进行测试。 测量高位螺栓扭矩系数后，取平均值作为该批高位螺栓的扭矩系数，一般高位螺栓扭矩系数满足设计要求0.11~0.15。 若进场规格为M24的高位螺栓有3批，其平均扭矩系数分别为0.119、0.131、0.141。 那么实际操作时需要根据高位螺栓的扭矩系数确定的三个扭矩值分别是714、786、846。 校准扳手时，也需要单独校准。 这样很容易导致扳手和高位螺栓混合使用。 这样一来，高位螺栓就会不合格，无法检验。 以羊宝山特大桥为例，该工程共使用高位螺栓81万套，使用量较大。 首先将初、终拧紧扳手校准成大、中、小扭矩扳手。 其次，高位螺栓的外观是一样的。 现场施工时，工作面扩大后，管理人员和扳手较多，比较困难。 一旦扳手或高位螺栓的批次号混淆，高位螺栓拧紧质量就无法保证，只能更换，而且无法检测结果，存在固有的隐患。 为了避免这种情况的发生，项目部对规范中的中、高螺栓扭矩系数范围进行了严格的内控调整，要求开机时高螺栓扭矩系数控制在0.12至0.14之间。现场制造时，由于高螺栓检测扭矩检验范围为±10%，0.12和0.13的扭矩系数相差7.6%。 则选取0.13作为施工扭矩。 0.12~0.14范围内的扭矩差为±7.6%，符合规范的±10%检测范围。
2、螺栓扭矩值高影响进场的因素。 由于高螺栓施工量大，入库批次数量较多，且每批高螺栓扭矩系数为随机抽查8套得到的平均K值，故入库高螺栓K值为不同的。 为了便于施工并能统一分类。 例如，0.12的高螺栓K值是通过对这批高螺栓的8组值进行平均得到的。 其中一些必须是关键的或超出规范要求。 为了更好地控制高螺栓施工质量，保证合格率，项目部进行了重新分级，扭矩系数分别制定为0.12~0.13和0.13~0.14。 但扭矩值并不是一个固定值，而是以进入现场的8套全批次高位螺栓抽查后测得的K值为依据，然后整体进行类似的复合要求。 平均，得到的扭矩K值如表3所示。
这减少了施工过程中因扳手混淆或高螺栓批号混淆而导致的最终故障，大大提高了施工效率和施工质量。
(2)温度和湿度对扭矩系数和扳手校准的影响
关于环境温度对高强螺栓的影响，根据TJB214-92《铁路钢桥梁高强螺栓连接施工规范》规定，“每升高10℃，高强螺栓的扭矩系数将下降6.7%”温度升高。” 面对贵州湿度大、气候影响大、昼夜温差大等问题，贵黄高速公路采取的控制方法有以下四点。 1、高螺栓施工现场实验室必须建立在施工现场附近，且通风良好，保证高螺栓实验室的测试温度与施工现场的温度一致，从而保证扳手和测试结果的校准实验室满足现场施工的需要。 2、由于现场施工时只能检测扭矩，因此只能使用高螺栓实验室的轴力测量仪检测轴力。 因此，在校准扳手的同时钢结构用高强度垫圈，必须按TJB 214-92《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规范》进行试验，要求扳手在移前的校准范围为± 3%，移后检查±5%，按施工轴力标定。 规范还指出，温度每升高10°C，扭矩系数就会减少6.7%，因此每天都会在扭矩系数因温差变化而变化时动态调整扭矩。 扭矩系数计算如下：
根据上面的公式，可以计算出一个例子。 早上校准扳手时，温度为10℃。 据天气预报，当天最高气温16℃。 为保证轴向力在±3%范围内，早上应校准扳手并调整轴向力。 在0～-3%范围内进行标定，这样当温度达到当天最高值时，拧紧轴向力将超过标定扳手轴向力+1%，如表4所示。
根据表4计算，扳手标定在允许范围内，且温度升高，扳手的拧紧轴向力仍在拧紧范围内。 温度每升高10℃，扭矩系数下降6.7%。 可见，该方法适用于温差在10℃以内的情况。
3、随时关注天气变化。 一旦温差超过10℃，应立即回收扳手并重新校准，使拧紧轴向力在可控范围内，或施工现场采取防晒措施并保持通风，防止其受力。受天气影响。 曝晒保证环境温差不超过10℃。
4、湿度对高位螺栓影响巨大。 当湿度在85%以内时，对高螺栓施工的影响相对较小。 但当湿度超过90%时，高位螺栓扭矩系数会急剧下降，导致高位螺栓拧紧结果不可控，无法检测高位螺栓拧紧的轴向力。 为了避免此类情况的发生钢结构用高强度垫圈，施工方应对施工区域进行遮盖，设置防雨棚，内部采取除湿或烘烤措施，降低施工环境的湿度，确保优质螺栓的质量得到控制。 雨天若无措施，严禁高位螺栓施工。
(3)高位螺栓施工工艺流程
为了统一高位螺栓施工标准，高位螺栓施工应按以下流程进行。
高挂装置安装。 在安装高位螺栓之前，应对高位螺栓拧紧工人进行多次培训。 第一次培训完成后，工人应自行配备高位螺栓连接设施。 匹配无误后，应进行现场实际安装。 对于配套设备出现错误的，将给予培训和解释。 如果再次出现错误，施工人员将不被允许进行高螺栓施工。
2. 初次拧紧和重新拧紧。 初次拧紧应从中心向四周进行。 对20%左右的螺栓进行初拧标记（白色油漆笔小三角符号），在其他初拧紧的高位螺栓上标记初拧线（白色油漆笔小三角符号）。 白色油漆笔（横线）标记，初拧时每个螺栓标记一个螺栓，防止高位螺栓初拧时漏水。 螺栓板面高位螺栓孔初步拧紧完毕后，拆除冲钉和临时螺栓，并预留两个冲钉，防止孔错位。 然后对冲钉和临时螺栓退出的高位螺栓孔进行高位螺栓施工。 初次拧紧完成后，撤回最后保留的冲钉，对最后退出冲钉的高位螺栓孔进行初次高位螺栓固定。 板上所有待螺栓连接的高位螺栓均已初步拧紧。 拧紧完成后，重新拧紧一开始标有小三角符号的高位螺栓的20%左右。 重新拧紧完成后，在螺栓板表面均匀标记高位螺栓的最终扭角线（用白色油漆笔在螺栓、螺母、垫圈和螺栓板表面画线标记），以便最后紧固施工完成后检查是否有泄漏。 拧紧情况，以及垫圈或螺栓是否随着螺母旋转而旋转。
3.最后的转折。 使用最终拧紧扳手对板面依次进行最终拧紧。 最终拧紧完成后，标记最终拧紧标记线（用红色油漆笔画一条水平线）。 最后拧紧完成后，填写板子旁边的信息牌，并标记进行拧紧的人员、使用的扳手以及拧紧的日期，以便于后续问题的追踪。
（四）人员责任
高螺栓施工过程主要依靠人员操作。 因此，在对拧紧人员进行技术讲解和拧紧培训时，应根据人员名单进行多次培训教育，并在日常培训前多次强调高位螺栓拧紧工艺。 划线的重要性。 人员值班后，应对拧紧工作进行不定期的检查。 面板的每个已完成的施工部分必须配备人员施工信息表。 当发现工人在施工过程中画错标线或未按工艺画标线3次以上时。 ，屡教不改的，将被开除。
5、高位螺栓的最终拧紧检查及故障排除
高位螺栓最终拧紧扭矩的检查应由专人在高位螺栓最终拧紧后4小时内和24小时内进行，并保存检查记录。 高位螺栓的最终拧紧扭矩检查应按节点数进行抽查，节点数不应少于10个。 每个抽查的节点，应按螺栓总数抽查10%的螺栓，且不少于2组螺栓。
(1)初次拧紧检查
用0.3公斤的锤子敲击螺母的一侧，用手握住螺栓的另一侧。 若振动较大，则判定为不合格，应重新紧固。
(2)最终拧紧扭矩检查最终拧紧扭矩检查一般分为目视检查和最终拧紧扭矩检查。
1、目视检查：首先检查最终拧紧标记线是否错位（如果部件、螺栓、螺母、垫圈上的线没有错位，则为漏拧；如果螺栓、螺母上的线没有错位，则为漏拧）。是跟随螺母的螺栓）旋转； 如果螺母和垫圈的画线不交错，则垫圈随螺母旋转）。 确定最终拧紧时是否有泄漏，垫圈或螺栓是否随螺母旋转，如有泄漏或后续旋转，应予以更换。
2、最终拧紧扭矩检查：最终拧紧检查一般采用拧紧检查法。 拧紧检查是在最后拧紧的高位螺栓上再次沿拧紧方向旋转螺母，检查螺母刚旋转时的拧紧扭矩。 拧紧检查前，应在螺母和垫圈上画一条细直线，观察螺母的转动情况。 检查合格的螺栓，用绿色油漆在螺栓末端标出水平线，并在旁边记录扭矩值。 现有智能数显扭力检查扳手。 当螺母轻微转动时，扳手自动停止，显示屏显示扭矩值，方便快捷。 所有检查扳手应在高螺栓施工现场实验室定期校准。 各节点或螺栓组抽查的螺栓中，高位螺栓不合格数量不得超过抽查总数的20%。 对不合格的螺栓组继续进行抽检，直至累计合格率达到80%以上。 然后重新拧紧那些拧得不够的（包括漏拧的），更换那些拧得过紧的（包括有垫圈旋转的）。
(3)高螺栓施工不合格的分析及措施
高位螺栓最终拧紧扭矩检查后，会出现同一螺栓板的个别过紧、个别过紧、个别过紧或过紧的情况。 具体原因分析如下。
1、个别过紧一般是人为因素造成的。 有时，高位螺栓因卡松松动而反复拧紧，进而导致高位螺栓过紧。 严重时螺纹变细，高位螺栓延迟断裂。
2、个别拧紧不足一般是由于高位螺栓初拧时重拧太少，没有再拧紧，或者漏拧，直接进行终拧，或者在拧紧时没有按要求标记拐角标记线。施工或未标线、画线，都会造成高位螺栓拧紧不足或松动。 为了减少以上两类情况的发生，在高螺栓施工前，应加强施工人员的培训，对施工要点进行专项培训。 犯三级以上错误且未改正错误的工人应立即撤职，不得从事高螺栓施工。
3、大量出现过紧或过紧的情况。 这种现象一般不是人为施工因素造成的。 因此，首先检查扳手的稳定性和扭矩值的校准，检查扳手扭矩值误差是否满足预移±3%、±5%以内。 其次检查高螺栓施工时是否使用了错误的高螺栓批号。 例如，M24高位螺栓方法的批号为1，其扭矩系数K值为0.121，则得到的扭矩为726； 批号为2，其扭矩系数K值为0.143，则得到的扭矩为858。现场使用时，将批号2的高螺栓系数视为批号1，施工时扭矩为726。 然后检查的时候，按照2批号的高位螺栓检查扭矩，结果是拧得不够紧，施工后没有损失。 理论高螺栓轴力=T 1 Shi/K 2/P=726/0.143/250=211.5 N。当高螺栓轴力损失时，显然不符合要求。 高位螺栓严重拧紧不足。 同理，1也应视为2，如果用2，结果将是严重的过紧。
为了避免这种情况的发生，高螺栓实验室在发放扳手时都会进行标记，并向施工队说明该扳手可以用于哪些批号的高螺栓。 在分配高位螺栓时，也会说明和标记应使用哪些高位螺栓。 扳手，可增加高位螺栓施工的质量控制。
六，结论
高螺栓摩擦连接已广泛应用于大跨度钢结构或钢结构厂房、桥梁等，具有施工简单、受力合理、耐疲劳、安全可靠等优点。 为保证高位螺栓连接的施工质量，需要进行高位螺栓现场检查、准确的扳手校准、施工过程的质量控制，并确保拧紧人员具有高度的责任感。落实各项质量保证措施，确保高螺栓连接施工质量得到有效控制，确保结构安全。
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