談關于高強度螺栓

吳先友

貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001

高強度螺栓在鋼結構鐵路中已廣泛應用，取代了部分鉚釘。它具有受力性能好、耐疲勞、抗震性能好， 連接剛度高，旌工簡單，但其技術條件也很嚴格，受環境溫度、濕度及儀器設備、生產工藝等技術條件因素影響。目前我國在公路橋梁施工中雖然也使用不少，但仍然存在著很多問題沒有引起足夠的重視，規范中的規定從理解程度上仍存在著一些問題，現對在施工遇到的一些問題作簡要分析論述。

1 高強度大六角頭螺栓扭矩系數的確定

在扭矩法施擰中影響高強度大六角頭螺栓擰緊預拉力的主要因素是高強度螺栓連接副的扭矩系數和施擰扭矩，為此在施擰前必須測定高強度大六角頭螺栓連接副的扭矩系數，確認其是否符合要求，并以此扭矩系數平均值來確定終擰扭矩和檢查扭矩。根據公式理解，其扭矩系數應是一定值或扭矩與軸力成正比關系，但高強度螺栓在實際檢測過程中，在《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/T12312006規定的預拉力范圍內，高強度螺栓扭矩系數并不是一定值，在該范圍內，預拉力與扭矩也不成正比關系，而且沒有規律，隨預拉力的增加扭矩系數時大時小。針對高強螺栓在應用過程中一些注意事項以及影響高強螺栓扭矩系數的因素及影響程度，本著科學的態度，我們對同批、同規格的螺栓，在不同的試驗室、不同的環境、不同預拉力進行了扭矩系數比較。

《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；《公路橋涵旅工技術規范》JTJO4卜2000：《鋼結構高強度螺栓連接的設計、施工及驗收規程》JGJ8291；《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001；規定高強度大六角頭螺栓在施工前應按出廠批號復驗扭矩系數，每批號抽驗不少于8套，其平均值和標準偏差應符合設計要求，設計無要求時平均值應在0.11～0.15范圍內，其校準偏差應小于或等于0.01，復驗數據作為施擰的主要參數。大六角頭螺栓的施工扭矩可由下式計算確定：

Tc=k· Pc·d

式中： TC一終擰扭矩（N.m）;

K一扭矩系數平均值;

Pc一施工預拉力（kN）;

d一螺栓螺桿直徑（mm）;

2 高強度螺栓設計軸力的確定

對抗滑型高強度螺栓接頭，在板面抗滑移系數確定的情況下。螺栓軸力越大，抗滑力就越大，傳遞荷載能力就越強。然而螺栓有一定的強度。若軸力超過其所能承受的破壞荷載，就會斷裂。只有在可靠度理論分析基礎，確定的螺栓有效擰緊軸力才是經濟合理的。

2.1 高強度螺栓(簡稱螺栓)強度

根據工廠復驗和實地試驗及出廠質量保證書的螺栓拉斷強度資料，統計分析了螺栓破斷強度F。結果10.9級螺栓的材料屈服強度取為0.9倍的抗拉強度。螺栓在擰緊的過程中，螺栓力與拉應力復合成主應力.一般采用軸向應力乘以復臺應力系數η表示。

螺栓材料所允許的軸向拉力NF=0.9F·η，根據隨機變量F和η分布，通過蒙特卡羅法隨機模擬得到NF的分布。隨機變量NF即為螺栓軸力的上限值.在可靠度分析中作為抗力項。

2.2 螺栓設計有效軸力的確定

螺栓設計軸力的確定，主要是保證螺栓擰緊過程中。在復合應力影響下不至于使主應力超過屈服點為前提.盡量選擇大的軸力，以充分發揮螺栓連接作用以NF=0.9F/η， 作為抗力項再考慮超擰10n后作為效應項N=X·NH，求算螺栓擰緊過程中螺拴強度的可靠度，以此來確定螺栓的設計有效軸。

3 高強螺栓連接施擰技術管理審經常遇到幾個問題：

3.1 高強螺栓副施擰中螺栓欠擰和超擰

在GB1228-1231-84標準中當高強螺栓連接終擰后其予拉力小于（標準）規定最小值時為欠擰，當予拉力大于表審最大者為超擰。如10.9S級高強螺栓規格為M22者當螺栓予拉力小于18t為欠擰，而大于22t為超擰。

3.2 10.9s級保扭矩系數高強螺栓初擰和終擰后能否標下重復使用

一般不允許重復使用由于螺紋磨擦和變形扭矩系數K發生變化， 軸力也變化一般不允許重復使用。

3.3 高強螺栓如何向廠家定貨

虛按設計圖紙所需規格數量定貨，應注明高強螺栓強度等級（8.8級或10.9S級），高強螵栓副材質及引用標準。如定貨10.9s級高強螺栓副為保扭矩系數高強螺栓須在定貨表中注明。

3.4 如訂貨時購買10.9S級高強螺栓用戶方未提出保扭矩系數要求而工地復驗高強，螺栓副扭矩系數標準偏差超差過大對廠方有何責任

由于定貨高強螺栓是不保扭矩系數， 因此無法向廣方追查責任。

3.5 不保扭矩系數高強螺栓廠方應負責任

工地對高強螺栓復驗螺栓楔負載，螺母保載， 墊圈和螺母硬度檢驗應符合國標要求。螺栓副幾何尺寸應滿足有關標準要求。

3.6 對10.9s級保扭矩系數高強螺栓廠方出廠時已給出扭矩系數K和扭矩系數標準偏差σn-1值為什么工地還要進行復驗K和σn-1值

由于高強螺栓出廠到工地后經過長途運輸搬運保管汽油條件變化而對和σn-1，值影響較大，故在工地施擰高強螺栓前必須對夏和σn-1值復驗。

3.7 幾種高強螺栓連接施擰的方法以及所適用的條件

高強螺栓連接施擰有扭矩控制法和轉角法。當工地復驗高強螺栓系數標準偏差在允許范圍之內可用扭矩探制法施擰高強螺栓方法簡便易掌握。但當復驗高強螺栓扭矩系數離散過大用扭矩探制法施擰則螺栓予拉力過于分散也易造成欠擰或超擰在這種情況下用扭角法L或稱轉角法）施擰較為合適。扭角法采用二次線性回歸方程式計算轉角。但一般不易掌握。銅街子工程鋼梁高強螺栓施擰是用螺栓探制法施擰。

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