高强度螺栓应用

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2006年5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бn-1复验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б与扭矩系数平均值K—分布检查判定1、б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、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/T1228～1231-91）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/T1228～1231-91）的规定。

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=0.11～0.15）和合同(K=0.12～0.14)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）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）螺母螺栓垫圈三、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。

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бn-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/d ＜3﹚，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HRC33～39范围内，如有争议以维氏硬度（HV 30）试验内仲裁。

(3)螺母及垫圈硬度复验：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 ：329～463 HRC ：35～45 （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бn -1与扭矩系数平均值K —分布检查判定1、扭矩系数标准差 бn -1=[∑(k-k —)²/n-1] 扭矩系数标准差б的计量n 112—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б。

（2）抽查检验，m=25组，每 组试验螺栓n=5套，共计检验 25×5=125套。

（3）根据标准差б分布图示得出其关系式：(1/√m ·)(d3/d2)=1/√25·(0.864/2.326)=0.074＜8%。

（4）合格判定值：бu =0.010/(1+1.645·1/√m ·d3/d2)=0.0089 即：бu=（∑б2n-1 /m ）≤0.0089，或бa=б+1.645·1/√m ·d3/d2·б≤0.010 式中：m ——抽样检验试样组数，б——同一制造批量（m 组）扭矩系数标准差 бn-1——每组试样扭矩系数标准差，бn-1=[∑（K-K —）2/n-1/n-1]бa ——当a ≤5%时，1/√m ·d3/d2≤8%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 d 2,d3——按n 确定的系数，其值分别由下表所示：（5）离散率：C V =бn-1/ K ＜0.08 2、扭矩系数平均值（K —） （1）扭矩系数平均（K —）值分布图示如右：（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：m 112— n 11 2— б分布u ''1u ''0K LnnKαKβnαββαnKβKαnnu 'K uu '1其中：μ0ˊ——合格批量平均值的质量指标上限； μ0＂——合格批量平均值的质量指标下限； μ1ˊ——不合格批量平均值的质量指标上限； μ1＂——不合格批量平均值的质量指标下限； α————合格批量错判为不合格的概率。

抽检试样螺栓套数：n=[（K a +K β）/(μˊ1 +μ＂0 )]²·б²=[(1.64485+1.28115)/0.010] ²·б² =8.56×104·б² n 取进位整数，其值＜5时，采用n=5 бμ+1.645·1/√m ·d3/d2·бμ=S u =0.010(3)合格判定值上限：K —u =μ0ˊ+K α·б/√n=μ1ˊ-K β·б/√n=0.150+1.645·б/√n即:K —≤K —u(4)合格判定值下限: K —L =μ0＂- K α·б/√n=μ1＂+K β·б/√n=0.110-1.645·б/√n即：K —≥K —L式中：б————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=K —·N ·d （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б为未知时，取25组，每组5套，共计25×5=125套。

当标准差б为已知时，取一组，n=8.56×104б²,但不少于5套；N ————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/T1223～1231-91）[注]：设计预拉力可取(max+min)/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2～3个扭矩系数和2～3个施工扭矩。

而电动扳手相应要标定2～3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，（5×25=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、电动扳手扭矩检定方法： （1）A 法：①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/P ·d （式中P 为设计预拉力），批量扭矩系数平均值K —及其标准差бn-1，（其中M 为测力计读数，d 为螺栓公称直径）。

②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=K —•P —•d③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。