城市橋梁管理論文淺析大橋高強度螺栓質量控制

　　本篇文章是由《低溫建筑技術》發表一篇論文，1979年創刊，由中國建筑學會建筑施工學術委員會冬季施工專業委員會、黑龍江省土木建筑學會、黑龍江省寒地建筑科學研究院主辦。

　　摘要:隨著國民經濟的發展及科學技術的進步，國內大型鋼結構橋梁采用越來越多，橋梁鋼結構桿件通過廠內加工焊接制作完成，再運輸至工地通過栓焊結合的方式將各桿件連接起來形成整體。本文重點介紹壩陵河大橋鋼結構高強度螺栓施工中廠內制孔、螺栓連接材料、抗滑移系數及螺栓選擇等幾個關鍵環節的關鍵控制技術，以期能為以后大型鋼橋高強度螺栓施工借鑒。

　　關鍵詞：壩陵河大橋;高強度螺栓;質量控制

　　1 工程概況

　　壩陵河特大橋位于貴州省關嶺縣，主橋為1088米，屬當時“國內第一，世界第六”的大跨徑山區公路鋼桁梁懸索橋，橋梁全長2237米，本橋鋼桁加勁梁包括鋼桁架和正交異性鋼橋面板兩部分。鋼桁架采用整體節點新技術，由主桁架、主橫桁架、上下平聯組成。主桁架采用華倫式，桁高10米，桁寬28m,標準節間長度10.8米。工地上桿件之間連接、橋面板的U肋、縱梁、橫隔梁之間的連接采用高強度大六角頭螺栓來實現。全橋使用各類鋼材約6.5萬噸， 80萬副高強螺栓。

　　2 廠內制孔質量控制

　　為了保證孔與孔之間、孔群與孔群之間的精度，采用整體覆蓋式模板鉆孔。模板采用Q345C鋼，鉆孔套采用T8A鋼。經熱處理，鉆孔套的硬度為HRc58~62。桿件鉆孔采用搖臂鉆床，拼接板鉆孔采用數控鉆床。

　　壩陵河大橋鋼結構使用高強度螺栓孔徑有三種：M22螺栓，孔徑Φ24;M24螺栓，孔徑Φ26;M27螺栓，孔徑Φ30。

　　螺栓孔徑允許偏差為孔徑加0.7mm，孔壁表面粗糙度Ra不得大于25μm，孔緣無損傷不平，無刺屑。

　　3 螺栓連接材料質量控制

　　壩陵河大橋高強度螺栓連接面采用噴砂處理，清潔度Sa3級，粗糙度Rz70～100μm ,涂料采用沈陽顏豐涂料有限公司生產的HES-2無機硅酸鋅防銹防滑漆1道，干膜厚度80~160μm。

　　無機富鋅防銹防滑涂料由硅酸鉀水溶液(或水解硅酸乙酯溶液)、鋅粉、鋁粉、金剛砂等組成。鋅粉應滿足：總鋅含量大于98%，金屬鋅含量大于94%，細度不低于325目。無機富鋅防銹防滑涂料屬自固型涂料,為雙組分，甲組分(干粉)：乙組分(基料)=4：1(重量比)。配比要求十分嚴格，施工時一定要嚴格遵照說明書的要求進行配比。

　　高強度大六角頭螺栓是由安徽蕪湖鑄造廠提供的，性能等級為10.9S。螺栓的材質按設計要求，≤M24以下是20MnTiB,M27是35VB，螺母和墊圈的材質均為15MnVB。高強度螺栓、螺母、墊圈、連接副分別符合GB/T1228～1231的規定。

　　4 抗滑移系數控制

　　抗滑移系數：高強度螺栓連接中，使連接件摩擦面產生滑動瞬間的外力與垂直施加于摩擦面間的高強度螺栓預拉力之和的比值。

　　N-滑移載荷，KN;

　　n-摩擦面數量，n=2;

　　∑Pi-試件滑移一側高栓預拉力, KN。

　　栓焊梁抗滑移系數檢驗以2000噸為一批，不足2000噸視為一批，每批在出廠時和架設時各檢驗一套三組試件(二塊芯板、二塊蓋板為一組)。試件出廠時抗滑移系數最小值不小于0.55，安裝時不小于0.45。

　　試驗方法和試件尺寸，采用標準TB2137-90《鐵路鋼橋栓接板面抗滑移系數試驗方法》和GB50205-2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》。

　　壩陵河大橋共做11套抗滑移系數試驗，其中最小數值為0.550，最大數值為0.756。

　　壩陵河大橋施工過程中，做了HFS-2無機硅酸鋅防滑防銹漆抗滑移系數隨時間衰減的科學試驗。M24和M27高強度螺栓各做抗滑移系數試板10套，每月做一套。試驗結果表明，HFS-2無機硅酸鋅防滑防銹漆抗滑移系數隨時間衰減的現象并不十分明顯。同施工等同條件存放10個月，M24高栓抗滑移系數由0.66降至0.52,M27高栓抗滑移系數由0.64降至0.49，滿足架設時抗滑移系數不小于0.45的要求。

　　5 螺栓使用長度控制

　　壩陵河大橋使用高強度螺栓，其使用嚴格按照下列控制標準計算：

　　L=L′+△L

　　L--螺栓的使用長度(mm);

　　L′-連接板束的厚度(mm);

　　△L-附加長度(mm);

　　△L=m+2s+ip

　　m-高強度螺母公稱厚度(mm);

　　s-墊圈厚度;

　　i-螺紋扣數，取2～3;

　　p-螺紋的螺距(mm)。

　　當L≤100mm時，按螺栓長度以5mm為一個規格的規定，將其個位數按2舍3入、7舍8入的原則，計算出使用長度;當L>100mm時，可按螺栓長度以10mm為一個規格的規定將其個位數按4舍5入的原則，計算出使用長度。

　　當然，高強度螺栓的附加長度也可以通過規范查表取值，但經對比，查表得到的數據仍然要進行2舍3入、7舍8入或4舍5入，得到最終的使用長度。

　　6 結束語

　　壩陵河大橋使用的高強度螺栓通過廠內制孔、螺栓連接材料、抗滑移系數及螺栓使用長度等幾個關鍵環節的質量控制，同時在現場施工與驗收中嚴格按照國家規范TBJ214-92《鐵路鋼橋高強度螺栓連接施工規定》和GJ82-91《鋼結構高強度螺栓連接的設計、施工及驗收規程》等規定實施，使得大橋高強度螺栓施工質量優良，一次抽檢合格率95%以上，二次抽檢合格100%，為大橋鋼結構施工質量提供了有力保障。

　　[參考文獻]

　　[1] TB10212-2009《鐵路鋼橋制造規范》

　　[2]TBJ214-92《鐵路鋼橋高強度螺栓連接施工規定》