高強度螺栓施擰施工工法

1高強度螺栓施擰施工工法進的發(fā)展。我國高栓連接技術(shù)的發(fā)展包括以下四個方面：術(shù)的發(fā)展，安裝施工技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)標準的發(fā)展，展示了我國高栓栓的研究已愈發(fā)成熟。高栓是用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)種特殊螺栓，可傳遞比普通螺栓更大荷載。摩擦型高栓連接屬橋梁高強度螺栓連接施工中，緊固連接均是通過電動扳手的施擰來完成，施擰質(zhì)量是通過對電動扳手施加扭矩的控制來實現(xiàn)。在現(xiàn)場施擰之前，需要對定扭矩扳手進行校準，通過班前、班后扳手標定的工作進行高栓施擰。而隨著越來越多的橋梁向著山響，且關(guān)于高栓施工的的規(guī)定過于粗糙，無法有針對性的指導(dǎo)危害性。由于延遲斷裂具有延遲性，無法通過正常檢查程序發(fā)現(xiàn)，同時為確保不同環(huán)境條件下高栓施擰能精確達到設(shè)計預(yù)拉力，中鐵大橋科學(xué)研究院有限公司通過總結(jié)經(jīng)驗，改進施擰工具，改善施工工藝，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗總結(jié)形成本工法。該工法關(guān)鍵技術(shù)成熟，總體上達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，為后續(xù)橋梁高栓施工提供寶貴的經(jīng)驗。2.1本工法使用一種自動實時檢測扭矩的電動扳手，用于橋梁高栓實際施2.2本工法針對高栓扭矩檢查在復(fù)雜栓接節(jié)點施加扭矩困難、準確度低，采用了便攜2式扭矩檢測儀，省時省力，操作精度高。也可采檢查，并且在施工時可以監(jiān)控扭矩法施工情況2.3本工法引入對環(huán)境溫度和濕度的管控手段，通過調(diào)整施工時間、進行電動扳手標2.4本工法建立高強度螺栓全壽命周期質(zhì)量控制體系，從全產(chǎn)業(yè)鏈進行控制，把控好產(chǎn)品源頭，降低高栓延遲斷裂產(chǎn)生的幾率，提高和保證高栓施工本工法適用于不同環(huán)境條件下橋梁高強度螺栓投入少，精細化程度高，施工過程控制成熟，質(zhì)量控制體系完善進行更加精細化的管控。尤其在復(fù)雜山區(qū)、河流海洋等地勢復(fù)雜，環(huán)4.1本工法綜合了高強度螺栓施工的特點，采用高栓進場檢驗、高栓施擰、終擰檢查相結(jié)合的方式，在原有高栓施擰控制的基礎(chǔ)上，利用過程信息化、智能化、控制化、精細化，從而4.2對高栓施擰過程進行精細化管控，引入一種自動實時檢測扭矩的電動扳手，通過傳感器實時采集施擰扭矩，對施擰扭矩進行儲存、記錄和4.3針對現(xiàn)有施擰檢查技術(shù)存在的不足，通過量角器設(shè)備和便攜式扭矩檢測儀用于高4.4根據(jù)環(huán)境溫度和濕度對扭矩系數(shù)離散型的影響，一方面考慮扭矩系數(shù)隨溫度或濕度的變化規(guī)律，調(diào)整高栓施工時間；另一方面引入對環(huán)行電動扳手標定和對高栓扭矩系數(shù)進行隨環(huán)境的調(diào)4.5工法建立高強度螺栓全壽命周期質(zhì)量控制體系，從全產(chǎn)業(yè)鏈進行控制，把控好產(chǎn)3圖5.1-1工藝流程框圖作為唯一主要考慮因素。由于形位偏差是高栓延遲斷位能夠?qū)嵤┑臋z查項目，在驗收高栓時對檢查標準特4高強度螺栓栓接摩擦板要求出廠時栓接板面抗滑移系數(shù)值≥0.55，工地復(fù)驗時≥0.45。嚴格控制出廠檢驗，符合要求的鋼梁桿件方可出廠風(fēng)險。栓接板面抗滑移系數(shù)試驗送樣至檢測單位進的桿件同條件運至工地，工地現(xiàn)場根據(jù)鋼梁架設(shè)進度而分階段境溫度、濕度的變化而改變，導(dǎo)致所施擰高強度螺比對試驗、電動扳手標定時標定用高強度螺栓終擰預(yù)拉力變化圖5.2-1現(xiàn)場試驗室扭矩系數(shù)試驗驗、施擰，到最后的管養(yǎng)階段，期間不同的單位都會介入。而高栓延遲斷裂是材料-環(huán)境-應(yīng)力相互作用的一種氫致脆化結(jié)果，與回火溫度和形位偏差密切相關(guān)。高栓的失效脫落會危及結(jié)構(gòu)性能和設(shè)施運營安全，必高栓延遲斷裂的機率，從失效病害機理分析出發(fā)，以高栓制造工藝高栓質(zhì)量管理體系從安全生產(chǎn)依法治理、工程及產(chǎn)品質(zhì)量管控、人員素質(zhì)、技術(shù)保障、應(yīng)5圖5.3-1高栓全壽命周期質(zhì)量控制體系扳手、扭矩測量傳感器、信號處理器及數(shù)據(jù)顯示器組成。置一個扭矩測量傳感器，由扭矩測量傳感器實時采集電動感值，該扭矩傳感值傳輸給與電動扳手配套設(shè)置的信號處感器實時采集的扭矩傳感值轉(zhuǎn)換處理為對應(yīng)的施加扭矩數(shù)的施加扭矩數(shù)據(jù)值傳輸至數(shù)據(jù)顯示器進行實時顯示，實現(xiàn)制，無需在試驗室中對電動扳手做大量的試驗和分圖5.4-1定扭矩電動扳手原理圖由于環(huán)境溫度和濕度對高栓扭矩系數(shù)影響較大，如果僅按溫度、濕度修正的模式6進行工作，實施難度較大。因此，我們采用扭矩系數(shù)試驗儀進行電動扳手的標定，在標定電動扳手的同時可監(jiān)控螺栓的軸力。當施工現(xiàn)栓軸力的變化情況調(diào)整終擰扭矩，從而有效地減少了溫度、濕度變化對高強度螺栓施擰預(yù)拉力的影響，保證所施擰高強度螺栓終擰預(yù)拉力的穩(wěn)定性和可靠性。圖5.4-2現(xiàn)場試驗室扳手標定提高和保證施工質(zhì)量；并且能夠在高強度螺栓終擰圖5.4-3量角器工作原理圖驗，這也是控制高栓質(zhì)量的前提。在完成準備工作之后度螺栓的施擰工作。根據(jù)現(xiàn)場高栓批次的相關(guān)試驗，出7的是控制好每個批次高栓的施擰扭矩值，這關(guān)系到后續(xù)地施工環(huán)境不同，且每個項目的環(huán)境溫度和濕度都存在變化，場和實驗室均需放置溫濕度計，準確控制施擰作業(yè)的溫濕度，可根據(jù)利用當天上橋的高強度螺栓，在扭軸力儀測試系數(shù)平均值，調(diào)整終擰扭矩。或按各種溫度和濕度組合時的扭矩確保結(jié)構(gòu)安全。當然，在實際施工過程中，可以避開溫度和濕螺母、墊圈及構(gòu)件上作劃線標記，以便于終擰圖5.6-1試驗室初擰控制試驗狀態(tài)圖5.6-2現(xiàn)場初擰控制狀態(tài)照8施擰預(yù)拉力影響較小。但終擰電動扳手穩(wěn)定性和離散程性能良好的終擰電動扳手與終擰結(jié)果關(guān)系緊密圖5.7-1試驗室終擰控制試驗狀態(tài)圖5.7-2現(xiàn)場終擰控制狀態(tài)照（1）質(zhì)量檢查在終擰后4~24h內(nèi)進行，觀察全部終擰后的高強度螺栓連接副，檢查（2）對主桁（板梁主梁）及縱、橫梁連接處，每栓群高強度螺栓檢查的數(shù)量不低于圖5.8-1緊扣檢查前圖5.8-2緊扣檢查后（3）國內(nèi)大型橋梁高強度螺栓終擰檢查廣泛采用“緊扣法9扣檢查扭矩由試驗確定，并在測定緊扣檢查（4）每個栓群或節(jié)點檢查的螺栓，其不合格者比例不得超過抽查總數(shù)的20%，超過（5）施擰質(zhì)量檢查按照《鋼結(jié)構(gòu)高強度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》(JGJ82-2011)和《公路通常高強度螺栓終擰扭矩檢查需要3-5人進行，檢查數(shù)據(jù)由操作人員讀取，檢查扭矩大且高空作業(yè)時施加扭矩困難，檢查的準確度低。為了提高檢查精鐵大橋科學(xué)研究院有限公司與山東中興電動工具有限公司合作研制出了便攜式扭矩測試儀，該儀器的特點是：角度傳感器自動控制施擰轉(zhuǎn)角、矩，消除了人為因素；內(nèi)置20倍力矩倍增器，施力均勻平穩(wěn)，測量精度高；僅需一人操以貴州遵余飛龍湖烏江大橋為例，高強度螺栓施擰質(zhì)量檢查采用了便攜式扭矩測試儀。該扭矩檢查扳手僅需一人就可輕松、簡便智能操作，還省圖5.8-3便攜式扭矩測試儀終擰檢查應(yīng)用例照標記點”就是零刻度線和角的刻度，這個角度數(shù)就是初擰至終擰轉(zhuǎn)角法。量角器轉(zhuǎn)角法檢查就是高強度螺栓從初擰到終擰過試驗室試驗獲取該角度的統(tǒng)計參數(shù)，然后利用該擰到終擰時螺母相對螺栓轉(zhuǎn)動角度的統(tǒng)計參數(shù)。比圖5.8-4試驗室螺栓初擰轉(zhuǎn)角監(jiān)測圖5.8-5試驗室螺栓終擰轉(zhuǎn)角監(jiān)測相對板面標記點轉(zhuǎn)動角度，若該角度處在試驗所得統(tǒng)計度不在試驗所得統(tǒng)計區(qū)間內(nèi)，則認為該高強度螺栓的施擰宜更換，角度較小屬欠擰宜補擰。另外，也可以只用記號筆擰，待施工完成后，用量角器快速測量螺母轉(zhuǎn)角，分析和圖5.8-6螺栓初擰到位待終擰照圖5.8-7螺栓終擰到位照序名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1高強螺栓M22~M30套根據(jù)項目情況而定10.9S級2數(shù)顯電動扳手M22~M30把20高栓施擰用3便攜式扭矩測試儀M22~M30把2終擰檢查用4扭矩軸力儀SDZX-3000-500臺1工藝試驗/扳手標定5錘子0.3kg個5初擰檢查用6量角器M22~M30個4終擰檢查用7手動扳手M22~M30把4工藝試驗/質(zhì)量檢查注：設(shè)備具體數(shù)量需根據(jù)項目高栓數(shù)量、型號，工程進度等實際情況進行相應(yīng)調(diào)整。（1）施工前認真作好技術(shù)交底，使每個施工人員熟悉和掌握主梁主塔中鋼結(jié)構(gòu)架設(shè)施工流程、高強度螺栓施擰工藝、質(zhì)量標準。上崗前進行考核（2）每班組設(shè)專職質(zhì)檢員，高強度螺栓施擰的初擰檢查、終擰檢查必須在質(zhì)檢員的（3）架設(shè)前詳細檢查拼接接頭處有無污染、變形、摩擦面是否受損或霉變、栓孔重合率資料、拼接板是否變形，將影響高強度螺栓施擰質(zhì)量（4）施工扳手堅持班前、班后標定。施擰扭矩、檢查扭矩由試驗室根據(jù)施工環(huán)境綜（5）嚴格控制高強度螺栓產(chǎn)品質(zhì)量，不合格者堅決不用。高強度螺栓連接副組合時（6）鋼結(jié)構(gòu)架設(shè)前，技術(shù)人員現(xiàn)場示范講解電動扳手、檢查扳手的操作方法，保證每個高強度螺栓施擰操作人員能夠掌握扳手的操作方法。設(shè)好電動扳手、穩(wěn)壓電源等設(shè)備的維護保養(yǎng)工（7）初擰檢查、終擰檢查扭矩不合格的高強度螺栓，應(yīng)及時標記并立即補擰（或更），使用帶響手動扳手施擰時，要注意施力均勻，不得（2）高強度螺栓的擰緊順序，應(yīng)從節(jié)點剛度大的部位向不受約束的邊緣方向進行，（3）穿放螺栓前，需將栓孔的塵土、浮銹清除干凈。嚴禁強行穿入螺栓；對于螺栓不使自由穿入的栓孔，應(yīng)查明原因，及時進行或擴鉆應(yīng)防止鋼屑落入板層縫中，處理前應(yīng)將（4）為防止螺栓在施擰時出現(xiàn)卡游現(xiàn)象，施擰時必須用套簡扳手卡住螺栓帽(卡游現(xiàn)（5）溫度與濕度對扭矩系數(shù)影響很大，現(xiàn)場放置一個溫濕度計，準確控制施擰作業(yè)的溫濕度，當溫度與濕度變化較大時，可根據(jù)利用當試系統(tǒng)上標定電動扳手時所得的扭矩系數(shù)平均值，調(diào)整終擰T(℃)和各種相對濕度V(%)組合時的扭矩系（6）橋上當天穿入節(jié)點板中的高強度螺栓必須當天初擰或終擰完畢。終擰扭矩檢查（1）安裝開始前，對使用的材料、工具等應(yīng)經(jīng)有關(guān)人員驗收合格后方能使用，并應(yīng)（2）各操作人員必須嚴格遵守有關(guān)安全規(guī)程，提高安全意識，進入施工現(xiàn)場必須戴（3）施擰小工具、扳手、沖釘、螺栓等物要用工具袋裝好，嚴禁上拋下擲，多余料（4）桿件拼裝對孔時，應(yīng)用沖釘和拼裝撬棍的尖端探孔，嚴禁用手指伸進孔眼內(nèi)檢查，嚴禁用大錘猛擊單個沖孔過孔，造成孔眼變形。（5）打沖釘時不要用力過猛，對面不準站人，防止沖釘飛出傷人。每班要清除一次腳手架，沖釘及時回收交庫。在更換沖釘錘擊時沖釘時層布袋或者麻袋在另一端進行阻擋及回收以防高空墜落傷人。平面拼裝孔眼應(yīng)用安全沖釘，防止沖釘墜落傷人或者使用雙層布袋或者麻袋在另（2）貫徹落實國家關(guān)于環(huán)境保護的專項法律法規(guī)，有針對性的制定專項環(huán)保方案，本工法所用設(shè)備除數(shù)顯扳手和便攜式扭矩檢測制或購買特殊的施擰、檢測設(shè)備，可節(jié)約大量的設(shè)備費用。工設(shè)備投入少，極大的避免了機械設(shè)備資源浪費，工藝成熟。本施工質(zhì)量，確保構(gòu)件連接效果，相比傳統(tǒng)施擰工藝，可以大大減少同環(huán)境條件下高栓施擰的預(yù)期目標。在橋梁復(fù)雜，通過采用數(shù)顯電動扳手、便攜式扭矩力的投入，還保證了工程質(zhì)量，提高了施工體系，從全產(chǎn)業(yè)鏈進行控制，提高和保證高栓施工上述措施均取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效本施工工法已在公路橋和鐵路橋中均得到多次本工法應(yīng)用于遵義至余慶高速公路TJ-V標飛龍湖烏江大橋高栓施工，施工