高強(qiáng)度螺栓緊扣法檢查在港珠澳大橋上的應(yīng)用
港珠澳大橋是連接香港、珠海和澳門的跨海大橋,全橋總長55 公里,屬箱型梁結(jié)構(gòu),每段鋼箱梁連接,主橋面是焊接連接,橋面下面U 肋部分是螺栓連接。所用高強(qiáng)度螺栓80 多萬套,主要由M22*70 和M22*95 兩種規(guī)格螺栓構(gòu)成,高強(qiáng)度螺栓檢查分為松扣-回扣法檢查和緊扣法檢查,松扣-回扣法檢查是指,用檢查扳手使螺栓擰松約30°,再用檢查扭矩扳手把螺母重新擰緊到原來的位置,測出此時(shí)的扭矩,而緊扣法檢查是指,用檢查扭矩扳手直接擰緊螺母,螺母出現(xiàn)微小轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),測得的扭矩,由于該橋?qū)傧湫徒Y(jié)構(gòu),U 肋螺栓連接處于箱型中,空間狹小,使用松扣-回扣法檢查不方便操作,因此本橋經(jīng)和監(jiān)理溝通,采用緊扣法質(zhì)量檢查。
目前我國鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓施工后,一般情況下采用松扣-回扣法進(jìn)行扭矩檢查,本橋由于受空間限制的影響,故而采用緊扣法檢查,TBJ214 中關(guān)于松口-回扣法檢查的具體操作步驟給的很詳細(xì),但對于緊扣法描述相對簡單籠統(tǒng),導(dǎo)致對緊扣法的理解出現(xiàn)偏差,具體操作步驟存在差異,所以,如何規(guī)范緊扣法施工質(zhì)量檢查是一個(gè)重要研究課題。
二、緊扣檢查扭矩確定方案
要使用緊扣法檢查需要確定緊扣檢查扭矩,引用TBJ214 中的規(guī)定“當(dāng)有足夠、準(zhǔn)確的實(shí)測試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),本規(guī)定也允許采用緊扣法進(jìn)行檢查,此時(shí)緊扣檢查扭矩必須在現(xiàn)場確定,在測定緊扣檢查扭矩時(shí)應(yīng)確認(rèn)此時(shí)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力誤差在設(shè)計(jì)預(yù)拉力的+-2%范圍內(nèi)”。可以理解為緊扣檢查扭矩需要在現(xiàn)場施工環(huán)境下確定,需要在螺栓上加裝壓力感應(yīng)器,用來控制設(shè)計(jì)預(yù)拉力誤差,再用檢查扭矩扳手緊扣檢查此時(shí)的扭矩,就是緊扣檢查扭矩,此方法要求過于高,不易控制預(yù)拉力,而且每個(gè)批號(hào)的螺栓都需要測定,所需實(shí)測數(shù)據(jù)量太大,不易操作,因此可以考慮另一種方案。該方案是:在試驗(yàn)室里測定緊扣檢查扭矩,把螺栓安裝在扭矩系數(shù)試驗(yàn)儀上,用電動(dòng)扳手把螺栓施擰到預(yù)拉力為設(shè)計(jì)預(yù)拉力誤差+-2%以內(nèi),此時(shí)扭矩測量儀上顯示的扭矩值,就是該螺栓的檢查扭矩,從GB50205-2017中,我們得知高強(qiáng)度螺栓終擰1h 時(shí),螺栓預(yù)拉力的損失已大部分完成,因此等待一個(gè)小時(shí),螺栓預(yù)拉力的損失已大部分完成,此時(shí)采用緊扣擰緊,測得衰減后的扭矩,本文用緊扣比A 來表示衰減比值,根據(jù)TBJ214 條文規(guī)定“考慮到預(yù)拉力損失約為10%,所以高強(qiáng)度螺栓連接副的施工預(yù)拉力為設(shè)計(jì)預(yù)拉力的1.1 倍”,即螺栓的預(yù)拉力已經(jīng)從施工預(yù)拉力衰減到了設(shè)計(jì)預(yù)拉力,也即終擰扭矩衰減后是檢查扭矩,故用終擰扭矩乘以緊扣比A 就是緊扣檢查扭矩。
三、緊扣比試驗(yàn)
以該橋G1 梁段U 肋連接所用1405-62 M22*70 螺栓為例,詳述試驗(yàn)過程。1)抽取8 套螺栓連接副樣品進(jìn)行試驗(yàn),首先正確安裝在扭矩系數(shù)試驗(yàn)儀上,然后使用電動(dòng)扳手進(jìn)行初擰、終擰,使螺栓預(yù)拉力達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)拉力誤差+-2%以內(nèi),記錄此時(shí)的預(yù)拉力P1 和扭矩T1,并且在螺栓和螺母相對位置畫一條細(xì)直線,如圖1 所示。2)靜止1 個(gè)小時(shí),再用檢查扭矩扳手?jǐn)Q緊螺母,使螺母發(fā)生微小轉(zhuǎn)動(dòng),旋轉(zhuǎn)角度大約2-3°,記錄此時(shí)的預(yù)拉力P2 和扭矩T2,如圖2 所示。3)依次做完剩余的螺栓,記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù),根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1231-2006 中的公式計(jì)算出扭矩系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差,根據(jù)TBJ 214-1992 中的公式Tc=K·Pc·d(該橋施工預(yù)拉力Pc=220kN)計(jì)算出終擰扭矩,緊扣比A 等于緊扣扭矩T2 除以扭矩T1,終擰扭矩Tc 乘以緊扣比A 即是緊扣檢查扭矩,見表1。
四、緊扣法檢查和松扣-回扣檢查對比試驗(yàn)
通過實(shí)測數(shù)據(jù)分析得知,緊扣法檢查扭矩值比松扣-回扣法檢查扭矩值大20Nm 左右,緊扣比試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)相符,因此,通過緊扣比試驗(yàn)確定緊扣檢查扭矩的方案,具有準(zhǔn)確性、可行性。
五、緊扣法質(zhì)量檢查
G1 梁段U 肋螺栓連接部分,經(jīng)過扳手標(biāo)定、螺栓初擰和終擰后,在4 到24 小時(shí)內(nèi),由專職質(zhì)量檢查員用緊扣法對螺栓質(zhì)量進(jìn)行檢查,檢查方法是在螺母與螺栓相對位置畫一條細(xì)直線,用檢查扭矩扳手?jǐn)Q緊螺母,使螺母發(fā)生微小轉(zhuǎn)動(dòng),讀出此時(shí)扭矩值,記錄此時(shí)的檢查扭矩值,做好終擰檢查記錄,其合格范圍為0.9Tjch-1.1Tjch,該環(huán)口總共1200 套螺栓抽查數(shù)量為14 個(gè),全部合格如圖4,如果有不合格的,不合格數(shù)量不得超過抽查總數(shù)的20%,如超過此值,則繼續(xù)抽查至累計(jì)總數(shù)的80%合格為止,然后對欠擰者補(bǔ)擰,超擰者更換螺栓重新擰緊。
結(jié)語
目前,高強(qiáng)度螺栓檢查有松扣-回扣法和緊扣法檢查兩種,一般情況下,選擇松扣-回扣法檢查,如果遇到操作空間窄小,或者高空作業(yè),不易使用松扣-回扣法檢查,可以考慮采用緊扣法檢查,要使用緊扣法檢查,應(yīng)該測定緊扣檢查扭矩,應(yīng)當(dāng)編制緊扣法檢查工藝,使緊扣法檢查規(guī)范化。
[1]GB/T1231-2006,鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件[S].
[2]TBJ 214-1992,鐵路鋼橋高強(qiáng)度螺栓連接施工規(guī)定[S].
[3]GB50205-2017,鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].
[4]JBJ82-2011,鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)結(jié)規(guī)范[S].
掃碼關(guān)注


