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沪通长江大桥高强螺栓质量控制

来源:北京艾法斯特公司 2020-01-18 浏览:115

一、工程概况


沪通长江大桥为沪通铁路的控制性工程,与通苏嘉城际铁路、锡通高速公路共通道建设。全长11.072 km,大桥北岸为南通市,南岸为张家港。正桥部分包括跨南岸大堤3孔1 12 m简支钢桁梁桥、跨主航道(140+462+1 092+462+140)m斜拉桥、跨横港沙浅水区21孔112 m简支钢桁梁桥、跨天生港(140+336+140)m钢桁梁柔性拱专用航道桥、跨北大堤2孔112 m简支钢桁梁桥。


主航道桥采用斜拉桥方案,主跨1 092 m,采用钢桁梁结构,上层通行公路,下层通行铁路,桁高16 m,节间长14 m,横向为三主桁结构,桁宽35 m,见图1。



铁路桥面采用钢箱结构,公路桥面采用钢正交异性板结构。钢桁梁在工厂采用全焊接方式制造成两节间一段,运至桥位吊装栓接。


天生港专用航道桥跨度布置为(140+336+140)m,全长616 m。采用刚性梁柔性拱方案,主梁采用钢桁梁结构,主桁及拱肋均为三片式,桁高15.7 m,桁宽34.5 m,节间长14 m,见图2。主桁采用栓焊结合的整体节点结构。公路和铁路桥面均采用钢正交异性板结构,上置拱肋为箱形截面,矢高60 m,吊杆采用平行钢丝拉索。



112 m简支钢桁梁桥为带竖杆的华伦式桁架,三片主桁结构,主桁中心间距2×14.5 m,节点间距11 m,桁高16 m,见图3。上层公路桥面由纵横梁及混凝土桥面板组成,下层铁路桥面由横梁和混凝土槽型梁组成。仅铁路端横梁与端下弦杆采用焊接连接,其余杆件之间均采用高强度螺栓连接副连接[1] 。


二、高强螺栓检验


(一)高强螺栓母材化学成分和力学性能检验


为了加强高强螺栓质量控制,从源头上保证高强螺栓质量,建设单位分别委托第三方中钢集团郑州金属制品研究院有限公司材料实验室国家金属制品质量监督检验中心和武汉华中科大土木工程检测中心对母材化学成分和抗拉强度、延长率、冲击功等5项力学性能进行检测,母材合格后的高强螺栓才容许使用[2]。


主航道桥每5万套高强度螺栓复验1次,专用航道桥、112 m简支梁桥每20万套高强度螺栓复验1次。截止2016年底,委托第三方专业实验室检测10次,高强螺栓母材化学成分和力学性能全部合格,见表1和表2。


(二)高强度螺栓进场验收


按照《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/T 1231—2006),委托专业检测单位,对高强螺栓扭矩系数等5项内容进行检测,见表3。检测合格后方可使用。扭矩系数等5项指标检测分2个层次进行,高强螺栓进场后首先由施工单位检测或者委托专业检测机构检测扭矩系数等5项指标,监理单位全程见证[3]。施工单位自检每批次检测8套,不合格批次的高强螺栓全部退场;检验合格的批次,监理单位再随机进行抽检,送专业检测机构检测,监理单位抽查每批次检测2套。截止2016年底,HTQ-1标监理单位抽检12批次,全部合格;HTQ-2标监理单位抽查7个批次,全部合格。



三、高强螺栓施拧工艺和设备


(一)高强螺栓施拧工艺


施工单位编制合理的高强螺栓施拧工艺,经监理单位审查,建设单位组织召开专家评审会,邀请行业内相关专家,对高强螺栓施拧工艺进行评审。施工单位按照专家意见修改完善,经过建设单位批复后,按照工艺组织施工。沪通长江大桥高强螺栓施拧采用扭矩法拧紧工艺,检查、验收采用“松扣、回扣法”[4] 。

A、抗滑移系数试验


杆件拼装前必须进行高强螺栓拼接摩擦面抗滑移系数试验,试验方法符合《铁路钢桥栓接板面抗滑移系数试验方法》(TB/T 2l37—1990)的规定。按照规范和设计规定,杆件出厂时栓接表面抗滑移系数试验值不小于0.55,安装时抗滑移系数最小值不小于0.45。如不符合要求,要及时查明原因,采取相应措施,重新试验,符合要求后方容许正式拼装。


B、工地扭矩系数复验


每班施工前,对当班所需要施拧的高强螺栓按批进行工地扭矩系数复验,以试验平均值作为当班该批螺栓的扭矩系数来计算终拧扭矩。试验在轴力计上进行,每批8套。


C、施拧设备


高强螺栓施拧采用电动扳手,对于电动扳手无法施拧的螺栓采用扭力扳手施拧,电动扳手和扭力扳手每班使用前必须经检测合格后方可使用,每班使用后要再次进行扳手标定。


检查扳手采用表盘扳手,使用前必须经检测合格后方可使用。按照建设单位标准化管理要求,桥下搭设工地高强螺栓实验室和材料库,工地高强螺栓实验室能够进行高强螺栓扭矩系数检测和扭矩扳手、检查扳手标定。加强扭力扳手和检查扳手的统一保管、专人使用,建立扳手标定和领用登记制度[5] 。


四、高强螺栓施拧过程控制


(一)构件检查


钢结构杆件出厂前需要经过驻场监造、驻场监理和第三方检测单位分别检查合格,试拼装合格,每个螺栓孔通孔合格,摩擦面合格后方可装船运至桥梁现场,进行吊装架设,保证钢梁架设质量。


(二)初拧


沪通长江大桥钢梁架设采用支架拼装和悬臂拼装2种方式。采用支架拼装时冲钉和高强螺栓数量不得小于孔眼总数的1/3,其中冲钉占2/3;悬臂拼装时冲钉用量按受力计算,并不得少于孔眼总数的l/2,其余孔眼布置高强螺栓,冲钉和高强螺栓应均匀安装。


初拧从节点中刚度大的部分向不受约束的边缘进行,对大节点则应从连接板中心呈螺旋状向四周逐个施拧。初拧扭矩取终拧扭矩值的50% ,初拧结束后对每个螺栓用敲击法进行检查,用白色油漆做好初拧标记线[6] 。


(三)终拧


初拧结束经监理检查同意后,逐个终拧螺栓至终拧值,终拧扭矩值按下式计算。T =K ·P ·d (1)


式中:为终拧扭矩值,N-m;K为高强螺栓连接副扭矩系数工地复验数据平均值;P 为高强螺栓的施工预拉力,kN,P,=1.05×设计预拉力P;d为高强螺栓公称直径,mm。高强螺栓拉力值见表4。




温度和湿度对扭矩系数和高强螺栓施拧质量影响很大,雨天、大雾天气和夏季烈日下不得进行高强螺栓施拧。雨天过后,摩擦面和螺栓孔干燥后方可进行高强螺栓施拧[7] 。


五、高强螺栓终拧检查


高强螺栓终拧扭矩检查应在终拧4 h后,24 h以内进行。高强螺栓在终拧结束后,对已施拧的高强螺栓用检查扳手,采用“松扣、回扣法”全部进行检查。


查看初拧后白色油漆标记线转动情况,判断是否存在漏拧、跟转现象。漏拧用检查扳手补拧到位;若发现垫片、螺栓上白线发生转动,应成套更换。终拧完成自检合格后,用红色油漆做好标记线,然后报监理检查;监理检查合格后,用黄色油漆做好标记,见图4和图5。做好检查记录,并及时涂填缝腻子防止雨水进入,并尽快涂装。




检查扭矩Tch 的计算公式 为Tch= K·P·d               (2)


扭矩在0.9T ~1.05T 范围内为合格。施工单位自检全部检查,监理单位每个栓群或节点板见证检查10% ,抽查见证中的1% ,经过自检和监理单位检查,高强螺栓施拧全部合格(见表5)。



六、结语


高强螺栓母材质量是保证高强螺栓施工质量的前提,高强螺栓进场验收和钢梁杆件出厂预拼验收是保证高强螺栓施工质量的重点。要把不合格的高强螺栓拒之大桥之外,要保证进场的钢梁杆件全部匹配合格。现场钢梁架设和高强螺栓施拧标准化管理是保证高强螺栓施工质量的关键,要编制合理的高强螺栓施工工艺,及时组织培训教育,加强高强螺栓施拧过程控制。严格的质量验收是保证高强螺栓施工质量的保障,要落实检查验收责任制,加强监理和质量监督,层层把关,最后才能保证沪通长江大桥高强螺栓的施工质量。


参 考 文 献
[1]中华人民共和国铁道部.TB 10002.2—20O5 铁路桥梁钢结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2005.
[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 1228-2006 钢结构用高强度大六角头螺栓[S].北京:中国标准出版社,2006.
[3]中华人民共和国铁道部.TB 10212-2009 铁路钢桥制造规范[s].北京:中国铁道出版社,2009.
[4]吴兴红.南京大胜关大桥高强螺栓试验概述[J].铁道建筑,2010(3):1—3.
[5]沈家骅.我国电动扳手与钢结构中高强度螺栓施拧技术的发展[J].铁道建筑,2016(7):6-8.
[6]张志伟,文世军,高琳琳.栓焊结合钢桥高强度螺栓施工质量控制[J].桥梁建设,2012,42(增1):86—89.
[7]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 1229-2006 钢结构用高强度大六角螺母[S].北京:中国标准出版社,2006.
[8]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 1231—20O6 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件[s].北京:中国标准出版社,2006.


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