谈关于高强度螺栓

摘要 高强度螺栓在钢结构铁路中已广泛应用，取代了部分铆钉。目前我国在公路桥梁施工中虽然也使用不少，但仍然存在着很多问题没有引起足够的重视，规范中的规定从理解程度上仍存在着一些问题，不能指导现场施工中的应用，如扭矩系数、电动扳手的使用、安装的顺序、仪器的标定、终拧后的检查等，现对在施工遇到的一些问题作简要分析论述。

关键词 高强度螺栓；扭矩系数；轴力确定；常见问题

中图分类号U41 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0200-02

高强度螺栓在钢结构铁路中已广泛应用，取代了部分铆钉。它具有受力性能好、耐疲劳、抗震性能好， 连接刚度高，旌工简单， 但其技术条件也很严格，受环境温度、湿度及仪器设备、生产工艺等技术条件因素影响。目前我国在公路桥梁施工中虽然也使用不少，但仍然存在着很多问题没有引起足够的重视，规范中的规定从理解程度上仍存在着一些问题，现对在施工遇到的一些问题作简要分析论述。

1 高强度大六角头螺栓扭矩系数的确定

在扭矩法施拧中影响高强度大六角头螺栓拧紧预拉力的主要因素是高强度螺栓连接副的扭矩系数和施拧扭矩，为此在施拧前必须测定高强度大六角头螺栓连接副的扭矩系数，确认其是否符合要求，并以此扭矩系数平均值来确定终拧扭矩和检查扭矩。根据公式理解，其扭矩系数应是一定值或扭矩与轴力成正比关系，但高强度螺栓在实际检测过程中，在《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231 2006规定的预拉力范围内，高强度螺栓扭矩系数并不是一定值，在该范围内，预拉力与扭矩也不成正比关系，而且没有规律，随预拉力的增加扭矩系数时大时小。针对高强螺栓在应用过程中一些注意事项以及影响高强螺栓扭矩系数的因素及影响程度，本着科学的态度，我们对同批、同规格的螺栓，在不同的试验室、不同的环境、不同预拉力进行了扭矩系数比较。

《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231-2006；《公路桥涵旅工技术规范》JTJO4卜2000：《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82 9 1；《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001；规定高强度大六角头螺栓在施工前应按出厂批号复验扭矩系数，每批号抽验不少于8套，其平均值和标准偏差应符合设计要求，设计无要求时平均值应在0.11~0.15范围内，其校准偏差应小于或等于0.01，复验数据作为施拧的主要参数。大六角头螺栓的施工扭矩可由下式计算确定：

Tc=k・ Pc・d

式中： TC一终拧扭矩（N．m）;

K一扭矩系数平均值;

Pc一施工预拉力（kN）;

d一螺栓螺杆直径（mm）;

2 高强度螺栓设计轴力的确定

对抗滑型高强度螺栓接头，在板面抗滑移系数确定的情况下。螺栓轴力越大，抗滑力就越大，传递荷载能力就越强。然而螺栓有一定的强度。若轴力超过其所能承受的破坏荷载，就会断裂。只有在可靠度理论分析基础，确定的螺栓有效拧紧轴力才是经济合理的。

2.1高强度螺栓(简称螺栓)强度

根据工厂复验和实地试验及出厂质量保证书的螺栓拉断强度资料，统计分析了螺栓破断强度F。结果10.9级螺栓的材料屈服强度取为0.9倍的抗拉强度。螺栓在拧紧的过程中，螺栓力与拉应力复合成主应力．一般采用轴向应力乘以复台应力系数η表示。

螺栓材料所允许的轴向拉力NF=0.9F・η，根据随机变量F和η分布，通过蒙特卡罗法随机模拟得到NF的分布。随机变量NF即为螺栓轴力的上限值．在可靠度分析中作为抗力项。

2.2螺栓设计有效轴力的确定

螺栓设计轴力的确定，主要是保证螺栓拧紧过程中。在复合应力影响下不至于使主应力超过屈服点为前提．尽量选择大的轴力，以充分发挥螺栓连接作用以NF=0.9F/η， 作为抗力项再考虑超拧10n后作为效应项N=X・NH，求算螺栓拧紧过程中螺拴强度的可靠度，以此来确定螺栓的设计有效轴。

3 高强螺栓连接施拧技术管理审经常遇到几个问题：

3.1高强螺栓副施拧中螺栓欠拧和超拧

在GB1228-1231-84标准中当高强螺栓连接终拧后其予拉力小于（标准）规定最小值时为欠拧，当予拉力大于表审最大者为超拧。如10.9S级高强螺栓规格为M22者当螺栓予拉力小于18t为欠拧，而大于22t为超拧。

3.2 10.9s级保扭矩系数高强螺栓初拧和终拧后能否标下重复使用

一般不允许重复使用由于螺纹磨擦和变形扭矩系数K发生变化， 轴力也变化一般不允许重复使用。

3.3高强螺栓如何向厂家定货

虚按设计图纸所需规格数量定货，应注明高强螺栓强度等级（8.8级或10.9S级），高强螵栓副材质及引用标准。如定货10.9s级高强螺栓副为保扭矩系数高强螺栓须在定货表中注明。

3.4如订货时购买10.9S级高强螺栓用户方未提出保扭矩系数要求而工地复验高强，螺栓副扭矩系数标准偏差超差过大对厂方有何责任

由于定货高强螺栓是不保扭矩系数， 因此无法向广方追查责任。

3.5不保扭矩系数高强螺栓厂方应负责任

工地对高强螺栓复验螺栓楔负载，螺母保载， 垫圈和螺母硬度检验应符合国标要求。螺栓副几何尺寸应满足有关标准要求。

3.6对10.9s级保扭矩系数高强螺栓厂方出厂时已给出扭矩系数K和扭矩系数标准偏差σn-1值为什么工地还要进行复验K和σn-1值

由于高强螺栓出厂到工地后经过长途运输搬运保管汽油条件变化而对和σn-1，值影响较大，故在工地施拧高强螺栓前必须对夏和σn-1值复验。

3.7几种高强螺栓连接施拧的方法以及所适用的条件

高强螺栓连接施拧有扭矩控制法和转角法。当工地复验高强螺栓系数标准偏差在允许范围之内可用扭矩探制法施拧高强螺栓方法简便易掌握。但当复验高强螺栓扭矩系数离散过大用扭矩探制法施拧则螺栓予拉力过于分散也易造成欠拧或超拧在这种情况下用扭角法L或称转角法）施拧较为合适。扭角法采用二次线性回归方程式计算转角。但一般不易掌握。铜街子工程钢梁高强螺栓施拧是用螺栓探制法施拧。

参考文献

[1]田中雨.高强度大六角头螺栓扭矩系数在桥梁施工中的确定及其它注意问题[J].科技博览，2009，11.

[2]江峰.高强度螺栓及其接头可靠度的研究[J].铁道学报，2001，12.

[3]Takashi Yamaguchi，Yasuo Suzuki，Toshiyuki Kitada，Kunitomo Sugiur 拉力和剪力对高强度受拉螺栓节点力学性能的影响[J].Progress in Steel Building Structure 2010，3.

[4]赵兰轩.铜街子工程施工桥梁钢梁高强螺栓连接及其在施工中有关问题探讨[J].长沙铁道学院学院，2008，6.

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”