高强度螺栓连接施工技术讲座

1、高 强 度 螺 栓 连 接 施 工技术讲座上海长江大桥总监理工程师办公室二00六年五月目 录一、执行标准二、产品检查验收三、储存与管理四、抽验复验1、扭短系数K值和标准差2、机械性能复验（1）螺栓楔负荷复验；（2）螺栓芯部硬度复验；（3）螺母、垫圈硬度复验；（4）螺母保证载荷复验；（5）螺杆冲击韧性复验。五、杻矩系数标准差与扭矩系数平均值K分布检查判定1、分布；2、K分工布；3、施工扭矩M施的确定；4、电动扳手扭矩的检定方法。六、施工前应做的施拧试验1、板面抗滑动摩擦系数试验；2、高强度螺栓扭短系数K值工艺试验；3、温度与湿度对扭矩系数的影响试验；4、复合应力作用下屈服轴力和破坏轴力试验。七、

2、拼装要点八、施拧的有关规定九、高强度螺栓施工程序框图十、质量检查十一、涂装要点十二、高强度螺栓施拧记录表格n-1复验一、执行标准1、钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈与技术条件（GB/T12281231-91）2、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）3、铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定（TBJ214-92）4、高强度螺栓栓接面抗滑移系数试验方法（JGJ041-2000）5、铁路钢桥保护涂装（TB1527-84）二、产品检查验收1、采用扭矩法施工的高强度螺栓进场验收时，供货商应按批提交扭矩系数、材质、质量报告单和出厂质量保证书。并应符合（GB/T12281231-91）的规定

3、。2、采用扭矩法施工的高强度螺栓，应保证扭矩系数K值达到设计（K=0.110.15）和合同(K=0.120.14)的要求。3、验收时，应对进场的高强度螺栓进行逐批、逐个检查验收。4、交货验收时，应以同一性能等级、同一种工艺、同一批号生产的产品为单位。一个连接副均由一个螺杆、一个螺母、两个垫圈所组成。5、验收时，应对每套高强度螺栓连接副进行下列检查验收。（1）螺杆的螺蚊精度检查；（2）螺杆头部与螺杆的垂直度检查；（3）螺母螺纹的精度与支承面的垂直度检查；（4）垫圈的平整度与表面光洁度检查；（5）对螺杆、螺母、垫圈表面的裂纹、尺寸、形位公差进行外观检查；（6）对每套连接副能否自由配套旋上检查；（7

4、）有严重弊病影响使用者，须挑出退还厂家；（8）有轻微锈蚀者可用16号铜丝刷清除，有污垢者可用轻质柴油清洗后用棉纱擦干、凉干。6、高强度螺栓形位公差允许值及图示（见下表）12三、储存与管理1、螺杆、螺母、垫圈入库时应仔细清点，并分批号、分规格、分厂家进行存放，不得混淆。2、作好防潮、防尘、防雨、通风工作，以防止锈蚀和表面状态改变。3、为加强管理，入库时，要建立完整的明细库存台帐和发放登记领用制度。4、螺杆、螺母、垫圈使用前应成套配好，两垫圈有45°倒角面分别贴向栓头及螺母支承面。5、配套后螺母至少应旋入螺杆1/4螺距，并用白色铅笔在栓头上注明螺杆长度与批号。6、高强度螺栓发放必须按值班

5、技术人员的签字领料条办理，库房不得随便发放。7、当天未用完的螺栓要及时收回妥善保管。若栓杆表面干燥无油或丝扣有损伤者，须作处理，并经试验扭矩系数合格后才准使用。8、必须按施拧部位节点图上实际需用数量、规格发放领用，不得以短代长更不得以长代短。9、库房必须用纸箱或木箱等规定的容器装运螺栓到现场，以防碰伤丝扣或粘污泥砂。10、以3000套为一个批号，并附有厂方出厂的产品质量检验报告书和出厂合格证，以作为交桥验收的原始技术资料。由库房妥善保存备查。3四、抽样复验1、按桥规第17.2.10-2条之规定，高强度螺栓运到工地后，除检查出厂合格证外，还应从每批号中抽验8套，但不得少于3套作扭矩系数K值和标准

6、n-1的抽查复验。2、高强度螺栓机械性能复验 （1）螺栓楔负荷复验：在每批螺栓中任意抽取8只进行楔负荷试验，将螺栓拧在带有内螺纹的专用夹具上，（必须6扣丝），栓头下置一个倒角为10°的斜垫圈，装在拉力机上进行楔负荷试验。其拉力应满足下表要求：注：当螺栓长度L与直径d之比3时，（L/d3，只允许做芯部HRC硬度试验作为强度的弥补措施。 （2）螺栓芯部硬度复验：在每批螺栓中任意抽取不少于8只做芯部硬度试验，即在螺杆的末端等于栓径d的截面上，进行对该截面距离中心1/4栓径处任测四点，取三点的平均值。应满足洛氏HRC3339范围内，如有争议以维氏硬度（HV30）试验内仲裁。(3)螺母及垫圈硬

7、度复验：4在每批螺母及垫圈中任意各抽8只做硬度试验，首先用砂布将螺母及垫圈表面磨光，然后分别在其表面上任测四点，取其三点平均值应满足下表：螺母硬度注：垫圈表面硬度为：HV：329463 HRC：3545 （4）螺母保证载荷复验：在每批任意抽取不少于8个做保载试验，采用特别夹具在试验机上进行。将螺母拧入特制夹具螺纹芯棒，试验时夹头的移动速度不超过3mm/ min，对螺母施加的保证载荷。其试验数据应满足下表中荷载。（5）螺杆冲击韧性复验： 试验方法与上（4）相同：五、扭矩系数标准差n-1与扭矩系数平均值K分布检查判定nn-11、扭矩系数标准差 (k-k)²/n-1=121扭矩系数标准差的

8、计量5抽样检验质量保证水平如下表：（1）由生产厂家提出或抽查检验 得出同一批制造批量扭矩系数标 准差。（2）抽查检验，m=25组，每 组试验螺栓n=5套，共计检验 25³5=125套。（3）根据标准差分布图示得出系式：(m²)(d3/d2)=1/25²(0.864/2.326)=0.0748%。 （4）合格判定值：u=0.010/(1+1.645²1/²d3/d2)=0.0089 m 12 0.0089，或=+1.645²1/²d3/d2²0.010 2n-1 /m）即：u=（a1式中：m抽样检验试样组数，同一制造

9、批量（m组）扭矩系数标准差 n-1每组试样扭矩系数标准差，n-1=n 1 2 （K-K）/n-1/n-1 21a当a5%时，1/²d3/d28%时；同一制造批量（m组）扭矩系数标准差 K扭矩系数试验值 K每组试样扭矩系数平均值 d2,d3按n确定的系数，其值分别由下表所示：（5）离散率：CV=n-1/ K0.08 2、扭矩系数平均值（K） （1）扭矩系数平均（K）值分布图示如右：KKK（2）扭矩系数平均值 K的计量抽样检验质量 保证水平规定如下：''u1Lu''0'u0uu16其中：0合格批量平均值的质量指标上限；0合格批量平均值的质量指标下限

10、；1不合格批量平均值的质量指标上限；1不合格批量平均值的质量指标下限；合格批量错判为不合格的概率。抽检试样螺栓套数：n=（Ka+K）/( + 1 )²²²=(1.64485+1.28115)/0.010 ²²² 0=8.56³104²²n取进位整数，其值5时，采用n=5+1.645²1/d3/d2²=Su=0.010(3)合格判定值上限：Ku=0+K²/1-K²/²/即:KKu(4)合格判定值下限: KL=0- K²/1+K²/

11、8;/即：KKL式中：同一制造批量的扭矩系数标准差；K抽样试验扭矩系数平均值；K扭矩系数试验值；n试样螺栓套数。3、施拧扭矩值的确定：M施=K²N²d（式中N=1.1P设）式中：M施施拧扭矩（N-m）；K扭矩系数平均值（按）试验的数理统计值、抽检试样螺栓套数，当标准差为未知时，取25组，每组5套，共计25³5=125套。当标准差为已知时，取一组，n=8.56³104²,但不少于5套；7N高强度螺栓施工预拉力（为设计预拉力的1.1倍）见下表； d高强度螺栓公称直径（mm）。国标标准（GB/T12231231-91）注：设计预拉力可取(max+mi

12、n)/2最大值。中华人民共和国铁路钢桥行业标准（TBJ214-92） 按桥规规定每批用8套高强度螺栓试验后确定扭矩系数，如果按此规定就必须3000套定一次扭矩系数（K）和施工扭矩（M施）。而每一个节段钢箱梁拼装超过3000套或4000套以上，就可能出现23个扭矩系数和23个施工扭矩。而电动扳手相应要标定23种。这样会给施工管理、施拧及质量带来相当大的麻烦，也容易出现错误。因此，按已施工过的经验，建议工地的工艺抽样试验，应从每个批号中抽取25套连接副，共计抽取5个批号，（5³25=125套），用数理统计方法求出平均K值，以作为施拧依据。数据应由有资质单位作工艺试验。4、电动扳手扭矩检定

13、方法： （1）A法：利用人力扳手、测力计、螺栓拉力校准器（轴力计）检测高强度螺栓25组，每组5套，得出扭矩系数K=M/P²d（式中P为设计预拉力），批量扭矩系数平均值K及其标准差n-1，（其中M为测力计读数，d为螺栓公称直径）。利用电动扳手、螺栓拉力校准器（轴力扭矩仪），测试已知批量，扭矩系数平均值K的同批量高强度螺栓至少一组5套，由螺栓拉力校准器示出的预紧轴力P。求其平均值P，于是可得电动扳手标定扭矩计算式。 M标=KPd8扭矩系数及预紧轴力，应符合国家标准GB/T1231-84的规定及相应的检验方法。 （2）B法：利用电动扳手、电子称、螺栓拉力校准器（轴力扭矩仪），测试高强度螺栓

14、至少一组5套，根据电子称读数，可以换算出每次施拧扭矩平均值。即为电动扳手标定扭矩M标。（标定时偏差5%） （3）C法：利用电动扳手、轴力扭矩监控仪，在施拧高强度螺栓过程中，实时记录施拧扭矩，当电动扳手单独使用时，取上述扭矩平均值。即为标定扭矩M标。（标定时偏差5%） 六、施工前应做的施拧试验 1、板面抗滑动摩擦系数试验：（1）钢梁制造厂发送钢箱梁时，必须提供出厂时测试的栓接板面抗滑系数试验数据（f0.55）和随梁发送的抗滑系数试件（每批3组），供工地复验。（2）抗滑系数工地复验时，按不同生产的钢箱梁分别在工地进行板面抗滑系数复验。先清除试板的毛刺、油污，然后按设计图拼装。打上冲钉定位，逐个更换

15、螺栓装上压力环。施工时，测出每个螺栓的预拉力，然后用拉力机测出每个试件的滑动荷载，算出滑动摩擦系数。若f0.45，即认为合格。（3）抗滑移系数测试方法：拉力试验图示： 抗滑移画线位置NNNN抗滑移画线位置9抗滑移系数计算方法：工厂：f=N/n²m²P施=0.55工地：f=N/n²m²P=0.45式中：n为一端螺栓数3m为摩擦板面数2P施为螺栓施工预拉力（1.1P设）N为试验机测得的滑动荷载2、高强度螺栓扭矩系数K值工艺试验：施工前应按生产厂家提供的批号选择使用品种规格比较多的812种高栓，每种25组，每组5套，分别测定扭矩系数K值，并用数理统计法计算出扭

16、矩系数平均值K，以此数据作为施拧的主要参数。要求试验的平均K值应在0.120.14范围内。其试验标准应n-1 = （K-K）²/ n-10.10，离散率CV=1 n-1/K0.08。同时应记录环境温度与湿度，以提供施拧时随温度变化调整使用。3、温度与湿度对扭矩系数的影响试验，此项试验须由有资质的专业科研院在保持恒温、恒湿的情况下进行试验。4、复合应力作用下屈服轴力和破坏轴力试验：选择使用数量较多的规格各8套，在试验室用指针扳手或日本电动扳手测出扭矩，用压力环测出螺栓的轴力，绘出扭矩、轴力曲线图形，从而确定屈服轴力和破坏轴力。根据以上测试结果，综合整理分析上述试验资料，从而确定高强度螺

17、栓的施拧扭矩（M施）与检查扭矩（M检）。七、拼装要点1、对喷铝表面进行清理：组拼前，首先应对其表面有油污的地方用丙酮或香蕉水擦洗干净，同时并对有毛刺的其他缺陷地方采用同一种工艺进行修补。如果表面发黑变质有疑点时，须再进行试验处理。2、高强度螺栓穿放前，应将孔内浮锈、毛刺、泥砂、用铜丝刷清除干净。3、高强度螺栓的垫圈穿放须片意方向性，没有45°倒角的垂直面应紧贴板10束表面。4、螺栓应当天领用，当天使用，不得使用生锈和螺纹损坏以及有泥砂、油污的高强度螺栓。5、高栓重复使用，应根据试验资料确定，但不得超过2次，若发现螺纹已呈灰白色者，就不得再使用。6、拼装节点应按厂家提供的螺栓、螺母、垫

18、圈配套使用。且不得混用。 7、螺栓的长度应符合（板束厚度（+）螺母厚度（+）二个垫圈厚度（+）14扣丝扣长度），国家标准GB/T12231231-91的规定，但配套长度不得14扣丝扣的要求。见下表：8、当拼装出现摩擦面间隙1mm时，不予处理；当间隙出现13 mm时，应将拼接板面磨成1：10过渡坡；当间隙3mm时，应加垫板。过渡坡面及垫板面均应按摩擦面涂装工艺涂装，以确保摩擦面达到设计要求。9、为保证钉孔的过孔率，悬臂拼装时所用冲钉数量须1/2孔眼总数。在排架上拼装时须1/3孔眼总数。10、拼装时，螺栓应能自由穿入孔内，严禁强行穿入，更不得敲击穿入，以免损伤丝扣，影响施拧质量。若需扩孔应征得监理

19、工程师同意，但扩孔孔径不应设计孔径2mm。11、悬臂拼装时，冲钉与高强螺栓须各按50%梅花形排列，安装部位高栓的有效长度必须符合板束厚度的要求，不得以长代短，更不得以短代长。12、拼装所用的冲钉直径应满足中段圆柱部分较设计孔径d0.2mm0.3mm，其有效长度应板束厚度的1.5倍，冲钉两端各钻一个6mm的限位销钉孔。8销孔8销孔11八、施柠的有关规定1、高强度螺栓连接时的施工预拉力，应为设计预拉力的110%，即N施=1.1P设。2、每批高强度螺栓终拧施工扭矩应为：M施=K²N施²d3、施工扭矩应根据温度变化，按温度每上升10，扭矩系数相应减小6.7%的规定进行调整。4、高强

20、度螺栓的施工应按初拧、终拧的先后顺序进行，并应在同一工作日内完成。但终拧合格4小时后应进行质量检查验收。5、高强度螺栓初拧前，可以采用普通梅花套筒扳手进行一般拧紧。6、高强度螺栓的初拧，一般可使用带响扳手调至50%的施工扭矩值进行初拧。7、高强度螺栓初拧完成后，用重量约0.3g的小锤，以手指按住螺母的一侧，敲击螺母的对边一侧进行敲击检查，合格后用白色油漆作出标记，以防漏拧。8、高强度螺栓的终拧，采用PIOZX150180定扭矩电动扳手，预先将电动扳手标定为规定的终拧扭矩值。其允许标定偏差控制到±5%（即M标=M施±5%M施），每台电动扭矩扳手应建立履历薄，详细登记并设专人检

21、查校正。9、终拧完毕后要用红油漆在螺母上作出标记，防止重复施拧或漏拧。10、待50%的高强度螺栓终拧完成后，再将剩余的冲钉分批按25%退出更换成高栓后再进行初拧和终拧。11、高强度螺栓的施拧顺序，不论是初拧还是终拧，均须从栓群中心板件刚度最大的部分，向不受约束的板件边缘进行。12、高强螺栓施拧时，均须使用普通梅花扳手卡住栓头不让其发生转动，以防板面摩擦面受到破坏，影响施拧扭矩。13、施拧时，应设置专用的电源线路，并配置稳压器以保证电动扳手所使用的电源电压达到相对的稳定。以减少电压的波动。14、参加拼装的特种操作人员，必须经过专门的技术培训，取得合格后持证上岗。15、电动扳手校验标定要求。12（1）每班施拧前、后，须由专职、专业人员对施工扳手进行一次校验标定。（2）校验标定必须使用当天所施拧的高强度螺栓。（3）班前、班后校验的扳手，其误差均施拧扭矩的±5%。班前校验，如果扭矩超过±5%，则该扳手必须重新标定校验，符合要求后方可投入使用。班后校验，如果扭矩超过±