高强度螺栓试验研究及施拧质量控制.docx
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高强度螺栓试验研究及施拧质量控制
高强度螺栓试验研究及施拧质量控制
⏹一、概述
⏹二、高强度螺栓研究进程
⏹三、高强度螺栓终拧预拉力的影响因素
⏹四、高强度螺栓的技术要求
⏹五、高强度螺栓管理流程
⏹六、高强度螺栓的验收和检验
高强度螺栓试验研究
及施拧质量控制
⏹七、高强度螺栓施拧工艺试验
⏹八、高强度螺栓储存管理
⏹九、施拧扳手标定及管理
⏹十、高强度螺栓施拧
⏹十一、施拧质量检查
一、概述
高强度螺栓（HIGHSTRENGTHBOLT）连接是继铆接、焊接之后发展起来的一种现代钢结构的典型连接方式，由于其具有施工简便、受力合理、耐疲劳、方便拆卸且安全可靠的优点，现已广泛地被用于大跨度结构、厂房结构、桥梁、高层建筑框架等相关钢结构的连接，逐步取代了铆接和部分焊接，成为钢结构工程现场安装的主要连接手段。
一、概述
常见的高强度螺栓连接方法主要有两种，一种是在安装时旋紧高强度螺栓，通过螺杆产生的预拉力压紧构件接触面，在板件间产生摩擦力来传递内力的摩擦型连接；另一种是利用构件间产生的压紧力的承压型连接。
在建筑工程及钢结构桥梁工程安装中，摩擦型连接成为被广泛采用的主要连接形式。
一、概述
⏹高强度螺栓主要参数如下：
二、高强度螺栓研究进程
我院从一九七六年开始成立专门小组对高强度螺栓进行研究，取得了大量科研成果，在施拧工艺研究方面，指导施工的大型铁路钢桥主要有：
九江长江大桥、孙口黄河大桥、芜湖长江大桥、重庆长寿长江大桥、重庆万州长江大桥、菜园坝长江大桥和重庆朝天门长江大桥等，其中重庆朝天门长江大桥正在施工中。
二、高强度螺栓研究进程
⏹通过对上述大桥高强度螺栓施拧的工地指导，在解决大量施工中突发问题的同时，也积累了丰富的经验，使高强度螺栓施拧工艺更加完善；在终拧预拉力控制方面也逐渐由平均预拉力的控制向单栓预拉力控制迈进。
二、高强度螺栓研究进程
⏹从上述桥梁运营的情况看，芜湖长江大桥2001年通车运营及重庆长寿长江大桥2003年建成通车后，至今还未发现高强度螺栓因超拧而产生延迟断裂的现象。
重庆万州长江大桥、菜园坝长江大桥施工过程中，因为悬臂拼装的需要，在已架设完的第一孔钢梁上堆放了数千吨的集中荷载而未发现因螺栓欠拧而产生节点滑移的现象，得到了施工单位的高度评价。
三、高强度螺栓终拧预拉力的影响因素
影响因素有:
（1）高强度螺栓的扭矩系数；
（2）高强度螺栓的施工工艺；
（3）温度、湿度变化对高强度螺栓扭矩系数的影响；
（4）施拧工具标定的准确度；
（5）电源电压变化对电动扳手输出扭矩的影响；
（6）施拧工具标定的方法；
三、高强度螺栓终拧预拉力的影响因素
（7）施拧工具标定设备的稳定性；
（8）施拧人员的素质；
（9）技术人员对高强度螺栓的认识等。
其中高强度螺栓扭矩系数的变化是影响高强度螺栓终拧预拉力的主要因素。
三、高强度螺栓终拧预拉力的影响因素
⏹温度、湿度对扭矩系数影响很大，且不同表面处理的高强度螺栓受温度、湿度影响的差异也很大。
⏹目前，国内生产的高强度螺栓表面处理主要有两种形式：
一种是螺栓、螺母、垫圈磷化处理后浸油，称为“磷化”螺栓；另一种是磷化处理后只在螺母、垫圈上浸一层皂化膜，称为“磷皂化”螺栓。
三、高强度螺栓终拧预拉力的影响因素
⏹上述两种表面处理的高强度螺栓对于温度的影响，其扭矩系数的变化方向是一致的。
即：
扭矩系数都随温度的升高而降低；对于湿度的影响，两种螺栓扭矩系数的变化则相反。
其中，“磷化”螺栓的扭矩系数随湿度的增加而变大；“磷皂化”螺栓的扭矩系数却随湿度的增加而变小，且当湿度大于90%时扭矩系数会急剧下降。
三、高强度螺栓终拧预拉力
的影响因素
⏹温度和湿度是大气环境中两个紧密相关的气象指标。
随着天气的变化，两者之间会产生无数个组合形式，且自然环境中，天气的变化是反复无常的。
比如，同样是15℃、80%的天气，这个温、湿度的组合有可能是连续阴雨造成的，也可能是天气骤变造成的。
由于产生的条件不同，对高强度螺栓扭矩系数影响的程度也就会有很大的差异。
因此，根据温、湿度修正公式，修正扭矩系数的方法是不可行的。
三、高强度螺栓终拧预拉力
的影响因素
⏹从芜湖长江大桥开始，采用了扭矩、轴力测试仪标定电动扳手，随时观察扭矩系数实际变化情况，根据扭矩系数的变化及时调整施拧扭矩。
从而有效地减少了温度、湿度变化对高强度螺栓扭矩系数的影响。
⏹这一方法，在随后施工的重庆长寿长江大桥，菜园坝长江大桥、万州长江大桥及正在安装的重庆朝天门长江大桥高强度螺栓施工中得到了验证，且在实际操作过程中通过不断地总结、提高，效果更加明显。
四、高强度螺栓的技术要求
⏹1、高强度大六角头螺栓的技术要求
高强度大六角头螺栓的型式尺寸、技术条件、及标志符合“GB/T1228-2006《钢结构用高强度大六角头螺栓》”的规定。
⏹2、高强度大六角螺母的技术要求
高强度大六角螺母的型式尺寸、技术条件、及标志符合“GB/T1229-2006《钢结构用高强度大六角螺母》”的规定。
四、高强度螺栓的技术要求
⏹3、高强度垫圈的技术要求
⏹高强度垫圈的型式尺寸、技术条件、及标志符合“GB/T1230-2006《钢结构用高强度垫圈》”的规定。
⏹4、高强度螺栓连接副的技术条件
⏹
（1）高强度螺栓连接副的技术条件：
⏹执行GB/T1231-2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》的有关规定。
四、高强度螺栓的技术要求
⏹
（2）性能等级、材料及使用配合：
⏹a.螺栓、螺母、垫圈的性能等级和材料按照表1的规定。
四、高强度螺栓的技术要求
⏹
（2）性能等级、材料及使用配合：
b.螺栓、螺母、垫圈的使用配合按下表规定
四、高强度螺栓的技术要求
⏹a.螺栓机械性能
⏹（ⅰ）试件机械性能
⏹生产厂家必须将制造螺栓的材料制成试件，进行拉力试验，其结果符合表3的规定：
四、高强度螺栓的技术要求
⏹（ⅱ）楔负荷试验
⏹进行螺栓实物楔负荷试验时，拉力符合表4的要求，断裂应发生在螺纹部分或螺纹与螺杆交接处。
⏹表4
四、高强度螺栓的技术要求
⏹（ⅲ）硬度试验
⏹当螺栓l/d≤3时，如不能做楔负载试验，允许做拉力载荷试验或芯部硬度试验，芯部硬度试验应符合表5的规定。
⏹表5
四、高强度螺栓的技术要求
⏹（ⅳ）脱碳层试验
⏹脱碳层按照GB3098.1中表3的有关规定。
⏹b、螺母机械性能
⏹（ⅰ）螺母保证荷载试验
⏹螺母保证荷载应符合表6规定。
四、高强度螺栓的技术要求
⏹（ⅱ）螺母硬度
⏹螺母硬度应符合表7规定。
⏹表7
四、高强度螺栓的技术要求
⏹（4）高强螺栓连接副扭矩系数
⏹a、对于铁路大桥使用的高强度螺栓连接副必须按照保证扭矩系数供货，同批连接副的扭矩系数平均值必须控制在0.110～0.150之间，扭矩系数标准差控制在0.010以下。
四、高强度螺栓的技术要求
⏹（4）高强螺栓连接副扭矩系数
⏹b、高强度螺栓连接副，由一个10.9S高强度大六角头螺栓、一个10H高强度大六角螺母、和两个HRC35~45高强度垫圈组成。
⏹c、高强度螺栓连接副扭矩系数保证期为自出厂之日起6个月。
四、高强度螺栓的技术要求
⏹（5）螺栓、螺母的螺纹
⏹a、螺纹的基本尺寸按照GB196粗牙普通螺纹的规定。
螺栓螺纹公差带按照GB197的6g，螺母螺纹公差带按照GB197的6H。
⏹b、螺纹牙表面粗糙度的最大参数Ra应为12.5um。
四、高强度螺栓的技术要求
⏹（6）螺栓的螺纹末端
⏹螺栓螺纹的末端按照GB2的规定
⏹（7）表面缺陷
⏹a、螺栓、螺母的表面缺陷分别按照GB5779.1、GB5779.2规定。
⏹b、垫圈不允许有裂缝、毛刺、浮锈和影响使用的凹痕、划伤。
四、高强度螺栓的技术要求
⏹（8）其他尺寸及形位公差
⏹螺栓、螺母、垫圈的其他尺寸和形位公差应符合GB3013.1、GB3013.3C级产品的规定。
⏹（9）表面处理
⏹螺栓、螺母、垫圈均应进行表面防锈处理，表面处理工艺及配方由制造厂选择，但经表面处理工艺后的10.9S级高强度螺栓连接副扭矩系数应符合第4.4.4条规定。
五、高强度螺栓管理流程：
⏹详见教材64页图
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹1、高强度螺栓验收的要求
⏹
（1）、高强度螺栓连接副由一个10.9s高强度大六角头螺栓、一个10H高强度大六角螺母和两个HRC35～45高强度垫圈组成。
本材料中所称“高强度螺栓”系指“高强度螺栓连接副”。
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹1、高强度螺栓验收的要求
⏹
（2）、高强度螺栓的规格尺寸、技术条件，除应符合国标GB/T1228～1231－2006的规定外，还应满足供货协议书关于扭矩系数平均值为0.120～0.140的要求。
验收时制造厂应以批为单位供货，并提供产品质量检验报告书及出厂合格证，施工单位对产品进行抽查验收，并作好检验记录，不合格者不得使用。
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹1、高强度螺栓验收的要求
⏹（3）、制造厂应按国标GB/T1231－2006第6.3条之规定包装，在包装箱醒目的位置注明规格、批号、数量、生产日期等，以便于施工单位储存保管。
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹2、产品的检验规则
⏹
（1）、出厂检验按批进行，同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、长度（当螺栓长度≤100mm时，长度相差≤15mm，螺栓长度>100mm时，长度相差≤20mm,可视为同一长度）、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺栓为同一批。
同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺母为同一批。
同一性能等级、材料、炉号、规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的垫圈为同一批。
分别由同批螺栓、螺母、垫圈组成的连接副为同批连接副。
对保证扭矩系数供货的高强度螺栓连接副最大批量为3000套。
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹2、产品的检验规则
⏹
（2）、螺栓、螺母、垫圈的尺寸、外观、机械性能和表面缺陷的检验按照GB90规定。
⏹（3）、连接副扭矩系数的检验按批抽取8套，8套连接副的扭矩系数平均值及标准偏差均应符合GB/T1231-2006第3.5.3条的规定。
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹2、产品的检验规则
⏹（4）、生产厂家应以批为单位，提供产品质量检验报告，内容如下：
⏹a）.规格、数量；
⏹b）.性能等级；
⏹c）.材料、炉号、化学成分；
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹2、产品的检验规则
⏹（4）、生产厂家应以批为单位，提供产品质量检验报告，内容如下：
⏹d）.试件拉力试验和冲击韧性试验数据;
⏹e）.机械性能试验数据;
⏹f）.连接副的扭矩系数平均值、标准偏差、测试环境温度；
⏹g）.出厂日期和批号；
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹3．试验方法
⏹
（1）螺栓试验方法
⏹a）.试验内容:
拉力试验、冲击韧性试验、楔负载试验、芯部硬度试验、脱碳试验
⏹b）.试验方法：
按照“GB/T1231-2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》”要求进行。
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹
（2）螺母试验方法
⏹a）.试验内容:
保证荷载试验、硬度试验
⏹b）.试验方法：
按照“GB/T1231-2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》”要求进行。
六、高强度螺栓的验收和检验
⏹（3）垫圈硬度试验
⏹a）.试验内容:
硬度试验
⏹b）.试验方法:
按照“G
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