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1螺栓連接副摩擦面的摩擦系數(shù)變化對(duì)扭矩系數(shù)的影響

螺栓連接副摩擦面的摩擦系數(shù)發(fā)生變化主要是由于氣候發(fā)生變化和螺栓連接副表面狀況發(fā)生改變?cè)斐傻模M(jìn)而影響高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)。

1．1氣候條件變化對(duì)高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)的影響高強(qiáng)螺栓的施擰屬于戶外高空作業(yè)，在施擰過程中不過避免的會(huì)遇到季節(jié)的更替和各種天氣變化。這些變化主要造成高栓施擰環(huán)境中的溫度和濕度的變化。所以討論溫度和濕度變化對(duì)高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)的影響非常必要。對(duì)此，我們選用同一批螺栓做了溫度變化對(duì)高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)影響的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見下表2。由表2可知，扭矩系數(shù)K值隨著溫度的降低而逐漸增大。

1．2螺栓連接副表面狀況改變對(duì)扭矩系數(shù)的影響螺栓連接副表面狀況發(fā)生改變主要有表面油干、表面銹蝕和沾染灰塵等情況，這些都將影響其摩擦系數(shù)，進(jìn)行造成其扭矩系數(shù)的變化。對(duì)此，我們選用同一批螺栓對(duì)這三種情況分別做了試驗(yàn)。其試驗(yàn)結(jié)果如下表3。由表3可知，與表面正常高強(qiáng)螺栓相比，表面狀況發(fā)生變化的螺栓扭矩系數(shù)K值都變大，并且其離散性也變大。

2高強(qiáng)螺栓施擰質(zhì)量控制

高強(qiáng)螺栓的施擰采用扭矩法施工。為了保證其預(yù)拉力在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，必須要知道其扭矩系數(shù)，由T=P×K×d得到終擰扭矩，然后將電動(dòng)扳手調(diào)到合適的檔位進(jìn)行施擰。所以高強(qiáng)螺栓的施擰質(zhì)量控制主要就是控制其扭矩系數(shù)的穩(wěn)定性，并且根據(jù)扭矩系數(shù)的變化及時(shí)調(diào)整其終擰扭矩。從以上論述可知，影響高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)的因素很多。結(jié)合其在各種因素下的變化規(guī)律，我們就可以有針對(duì)性的對(duì)其施擰質(zhì)量進(jìn)行控制。

2．1高強(qiáng)螺栓的驗(yàn)收在高強(qiáng)螺栓使用之前，必須根據(jù)GB/T1228～1231－2006的要求對(duì)其進(jìn)行連接副扭矩系數(shù)、螺栓楔負(fù)載、螺母保載、螺母墊圈硬度等試驗(yàn)。合格后才能發(fā)放使用。其中扭矩系數(shù)應(yīng)符合合同要求，控制在0.12～0.14范圍內(nèi)。

2．2高強(qiáng)螺栓的儲(chǔ)存管理高強(qiáng)螺栓從運(yùn)輸?shù)桨惭b這一段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)該妥善保管，采取有效措施避免螺紋損傷和螺栓表面狀況改變等情況出現(xiàn)。

2．3高強(qiáng)螺栓的安裝(1)穿放螺栓前，需將栓孔的塵土、浮銹清除干凈。凡表面狀況發(fā)生變化的高強(qiáng)度螺栓，均不允許使用。(2)高強(qiáng)度螺栓安裝時(shí)應(yīng)注意墊圈的正反向，螺栓頭一側(cè)及螺母一側(cè)應(yīng)各置一個(gè)墊圈，墊圈有內(nèi)倒角的一面應(yīng)分別朝向螺栓頭和螺母支承面。

2．4電動(dòng)扳手的標(biāo)定及施擰電動(dòng)扳手標(biāo)定前應(yīng)當(dāng)根據(jù)所要施擰的高強(qiáng)螺栓的扭矩系數(shù)確定其施擰的終擰扭矩，然后根據(jù)上橋±3%，下橋±5%的原則對(duì)電動(dòng)扳手進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定電動(dòng)扳手時(shí)，應(yīng)保持高栓室內(nèi)門窗通風(fēng)使試驗(yàn)室環(huán)境盡量與高栓施擰環(huán)境相同，以確保高栓施擰質(zhì)量。在高栓施擰過程中，會(huì)不可避免的有早晚溫差大的情況出現(xiàn)。由前面的論述可知，螺栓扭矩系數(shù)隨溫度的升高而降低，由T=P×K×d可知，在一天中，隨著溫度的升高，扭矩系數(shù)K將減小，軸力P將增大，超出其設(shè)定值，這樣早上電扳標(biāo)定時(shí)，應(yīng)標(biāo)定為負(fù)誤差，以保證軸力達(dá)到要求。對(duì)此我們做了跟蹤試驗(yàn)，對(duì)于一批終擰扭矩定為850N．m、檢查扭矩范圍為719～868N．m的M24螺栓，因溫差很大，早上上橋扭矩標(biāo)定為－2.4%，中午溫度正高時(shí)把電扳拿回到試驗(yàn)室重新標(biāo)定，并且對(duì)此套扳手所擰螺栓進(jìn)行檢查，得到數(shù)據(jù)記錄如下(此試驗(yàn)上橋標(biāo)定時(shí)溫度為11℃，下橋標(biāo)定時(shí)溫度為19℃，橋面太陽直射溫度為25℃)。由表4可知，在此種情況下，電扳標(biāo)定為負(fù)誤差時(shí)，螺栓終擰檢查為合格。在冬季施工時(shí)，試驗(yàn)室內(nèi)溫度必定比橋上溫度高。由前在論述可知，螺栓扭矩系數(shù)隨溫度的降低而升高，由T=P×K×d可知，橋上K值增大，軸力P將減小，達(dá)不到其設(shè)定值，這時(shí)應(yīng)將電扳標(biāo)定為正誤差，以保證軸力達(dá)到要求。對(duì)此我們同樣做了跟蹤試驗(yàn)，對(duì)于一批終擰扭矩定為1650N．m、檢查扭矩范圍為1368～1672N．m的M30螺栓，早上上橋扭矩標(biāo)定為+2.7%，下橋時(shí)把橋上螺栓拿到試驗(yàn)室及時(shí)對(duì)此套扳手進(jìn)行標(biāo)定，并且對(duì)此套扳手所擰螺栓進(jìn)行檢查，得到數(shù)據(jù)記錄如下(此試驗(yàn)上橋標(biāo)定時(shí)溫度為7℃，下橋標(biāo)定時(shí)溫度為8℃，橋面溫度為1℃)。由表5可知，在此種情況下，電扳標(biāo)定為負(fù)誤差時(shí)，螺栓終擰檢查為合格。溫度與濕度對(duì)扭矩系數(shù)影響很大，當(dāng)溫度與濕度變化較大時(shí)，可根據(jù)當(dāng)天上橋的高強(qiáng)度螺栓，在扭、軸儀上標(biāo)定電動(dòng)扳手時(shí)所得的扭矩系數(shù)平均值，調(diào)整終擰扭矩。雨天不得對(duì)高強(qiáng)螺栓進(jìn)行施擰。要合理進(jìn)行施工組織安排，特別是夏季和冬季要根據(jù)氣候特點(diǎn)合理安排作息時(shí)間同時(shí)配專職人員指導(dǎo)施工。比如因夏季溫差過大，太陽直射下橋面溫度能達(dá)到60℃，此時(shí)螺栓扭矩系數(shù)變化過大，不利于施擰質(zhì)量控制，所以在夏季要盡可能避免避開高溫時(shí)間段進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓施擰。

2．5高強(qiáng)螺栓施擰質(zhì)量檢查在高強(qiáng)螺栓施擰過程中，必須對(duì)其預(yù)緊、初擰、終擰及終擰扭矩進(jìn)行檢查。以保證其軸力在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。在終擰扭矩檢查前，應(yīng)在試驗(yàn)室對(duì)其緊扣比進(jìn)行試驗(yàn)，確定其緊扣比，進(jìn)而確定其檢查扭矩。對(duì)于超擰螺栓應(yīng)當(dāng)更換，對(duì)于欠擰螺栓應(yīng)當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)擰。

3結(jié)論

高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)在其螺紋受損、表面油干、表面銹蝕、表面沾灰情況下均變大。當(dāng)溫度變化時(shí)，溫度升高，扭矩系數(shù)降低，溫度降低，扭矩系數(shù)升高。高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)直接影響螺栓的施擰質(zhì)量，所以在螺栓進(jìn)廠、存儲(chǔ)、安裝、施擰和檢查的整個(gè)過程中，均要采取各種措施以確保其扭矩系數(shù)的穩(wěn)定性，以保證螺栓的軸力在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

作者：邱圓圓單位：中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司