坝陵河大桥高强度螺栓质量控制关键技术

摘 要：随着国民经济的发展及科学技术的进步，国内大型钢结构桥梁采用越来越多，桥梁钢结构杆件通过厂内加工焊接制作完成，再运输至工地通过栓焊结合的方式将各杆件连接起来形成整体。文章重点介绍坝陵河大桥钢结构高强度螺栓施工中厂内制孔、螺栓连接材料、抗滑移系数及螺栓选择等几个关键环节的关键控制技术，以期能为以后大型钢桥高强度螺栓施工借鉴。

关键词：坝陵河大桥；高强度螺栓；质量控制

1 工程概况

坝陵河特大桥位于贵州省关岭县，主桥为1088米，属当时“国内第一，世界第六”的大跨径山区公路钢桁梁悬索桥，桥梁全长2237米，本桥钢桁加劲梁包括钢桁架和正交异性钢桥面板两部分。钢桁架采用整体节点新技术，由主桁架、主横桁架、上下平联组成。主桁架采用华伦式，桁高10米，桁宽28m，标准节间长度10.8米。工地上杆件之间连接、桥面板的U肋、纵梁、横隔梁之间的连接采用高强度大六角头螺栓来实现。全桥使用各类钢材约6.5万吨，80万副高强螺栓。

2 厂内制孔质量控制

为了保证孔与孔之间、孔群与孔群之间的精度，采用整体覆盖式模板钻孔。模板采用Q345C钢，钻孔套采用T8A钢。经热处理，钻孔套的硬度为HRc58～62。杆件钻孔采用摇臂钻床，拼接板钻孔采用数控钻床。

坝陵河大桥钢结构使用高强度螺栓孔径有三种：M22螺栓，孔径Φ24；M24螺栓，孔径Φ26；M27螺栓，孔径Φ30。

螺栓孔径允许偏差为孔径加0.7mm，孔壁表面粗糙度Ra不得大于25μm，孔缘无损伤不平，无刺屑。

3 螺栓连接材料质量控制

坝陵河大桥高强度螺栓连接面采用喷砂处理，清洁度Sa3级，粗糙度Rz70～100μm，涂料采用沈阳颜丰涂料有限公司生产的HES-2无机硅酸锌防锈防滑漆1道，干膜厚度80～160μm。

无机富锌防锈防滑涂料由硅酸钾水溶液（或水解硅酸乙酯溶液）、锌粉、铝粉、金刚砂等组成。锌粉应满足：总锌含量大于98%，金属锌含量大于94%，细度不低于325目。无机富锌防锈防滑涂料属自固型涂料，为双组分，甲组分（干粉）：乙组分（基料）=4：1（重量比）。配比要求十分严格，施工时一定要严格遵照说明书的要求进行配比。

高强度大六角头螺栓是由安徽芜湖铸造厂提供的，性能等级为10.9S。螺栓的材质按设计要求，≤M24以下是20MnTiB，M27是35VB，螺母和垫圈的材质均为15MnVB。高强度螺栓、螺母、垫圈、连接副分别符合GB/T1228～1231的规定。

4 抗滑移系数控制

抗滑移系数：高强度螺栓连接中，使连接件摩擦面产生滑动瞬间的外力与垂直施加于摩擦面间的高强度螺栓预拉力之和的比值。

式中，N―滑移载荷，KN；n―摩擦面数量，n=2；∑Pi―试件滑移一侧高栓预拉力，KN。

栓焊梁抗滑移系数检验以2000吨为一批，不足2000吨视为一批，每批在出厂时和架设时各检验一套三组试件（二块芯板、二块盖板为一组）。试件出厂时抗滑移系数最小值不小于0.55，安装时不小于0.45。

试验方法和试件尺寸，采用标准TB2137-90《铁路钢桥栓接板面抗滑移系数试验方法》和GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》。

坝陵河大桥共做11套抗滑移系数试验，其中最小数值为0.550，最大数值为0.756。坝陵河大桥施工过程中，做了HFS-2无机硅酸锌防滑防锈漆抗滑移系数随时间衰减的科学试验。M24和M27高强度螺栓各做抗滑移系数试板10套，每月做一套。试验结果表明，HFS-2无机硅酸锌防滑防锈漆抗滑移系数随时间衰减的现象并不十分明显。同施工等同条件存放10个月，M24高栓抗滑移系数由0.66降至0.52，M27高栓抗滑移系数由0.64降至0.49，满足架设时抗滑移系数不小于0.45的要求。

5 螺栓使用长度控制

坝陵河大桥使用高强度螺栓，其使用严格按照下列控制标准计算：

L=L′+L

式中，L―螺栓的使用长度（mm）；L′―连接板束的厚度（mm）；L―附加长度（mm）。

L=m+2s+ip

式中，m―高强度螺母公称厚度（mm）；s―垫圈厚度；i―螺纹扣数，取2～3；p―螺纹的螺距（mm）。

当L≤100mm时，按螺栓长度以5mm为一个规格的规定，将其个位数按2舍3入、7舍8入的原则，计算出使用长度；当L>100mm时，可按螺栓长度以10mm为一个规格的规定将其个位数按4舍5入的原则，计算出使用长度。

当然，高强度螺栓的附加长度也可以通过规范查表取值，但经对比，查表得到的数据仍然要进行2舍3入、7舍8入或4舍5入，得到最终的使用长度。

6 结语

坝陵河大桥使用的高强度螺栓通过厂内制孔、螺栓连接材料、抗滑移系数及螺栓使用长度等几个关键环节的质量控制，同时在现场施工与验收中严格按照国家规范TBJ214-92《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定》和GJ82-91《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》等规定实施，使得大桥高强度螺栓施工质量优良，一次抽检合格率95%以上，二次抽检合格100%，为大桥钢结构施工质量提供了有力保障。

参考文献

[1] 铁路钢桥制造规范[TB10212-2009].

[2] 铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定[TBJ214-92].

[3] 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程[GJ82-91].