桥梁高强度螺栓的施工方法与流程

本发明涉及螺栓施工技术领域，特别涉及一种桥梁高强度螺栓的施工方法。

背景技术：

在现代桥梁工程中，高强度螺栓作为主要的钢结构连接方式，直接影响到桥梁的安全运营。随着大量桥梁服役日久，钢结构桥梁中的高强度螺栓不断发生松动、断裂、锈蚀等病害，为保证桥梁安全，需要及时将出现病害的螺栓重新更换紧固。

目前桥梁高强度螺栓的施工方法大多采用扭矩法，即利用设计轴力、平均扭矩系数及螺栓尺寸来计算得出施工扭矩，根据施工扭矩转动螺母紧固螺栓。然而，在实际施工中，尤其是面对旧桥高强度螺栓的更换施工，不同螺栓扭矩系数离散性偏大、现场工况的复杂性、施工环境中的温度与湿度(影响扭矩系数)等因素都会严重影响到最终的施工效果，造成螺栓施工质量较差，实际紧固轴力与设计轴力偏差较大，导致部分螺栓在短期内又发生断裂或松动，给桥梁的安全运营带来巨大的风险。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种桥梁高强度螺栓的施工方法，以解决相关技术中桥梁螺栓实际轴力与设计轴力偏差较大的技术问题。

第一方面，提供了一种桥梁高强度螺栓的施工方法，包括以下步骤：

以第一扭矩转动螺母拧紧螺栓，测量第一次转动螺母后螺母的第一转角和螺栓的第一轴力；

增加扭矩以第二扭矩继续转动螺母，测量第二次转动螺母后螺母的第二转角以及螺栓的第二轴力，根据第一轴力、第二轴力、第一转角和第二转角计算螺栓轴力与螺母转动角度的线性关系系数；

根据线性关系系数、设计轴力和第二轴力计算得到第三转角，以第三转角继续转动螺母，并测量转动螺母后螺栓的第三轴力；若第三轴力与设计轴力的相对偏差值小于预设的相对偏差值，则完成施工；若第三轴力与设计轴力的相对偏差不小于预设的相对偏差，则根据线性关系系数、设计轴力和第三轴力计算得到第四转角，以第四转角继续转动螺母，完成施工。

一些实施例中，第一扭矩t1为10～25％t；其中，t为螺栓的平均施工扭矩，t＝kfd，k为螺栓的扭矩系数均值；f为螺栓的设计轴力；d为螺栓的公称直径。

一些实施例中，第二扭矩t2为60～80％t。

一些实施例中，以第三转角或第四转角继续转动螺母时，转动扭矩不超出±30％t。

一些实施例中，采用超声单纵波法测量螺栓的轴力。

一些实施例中，采用公式p＝kz*(t-t0)计算螺栓的轴力p；其中，t0为螺栓无应力的超声单纵波回波声时；t为螺栓有应力的超声单纵波回波声时；kz为螺栓的轴力与超声单纵波回波声时的线性关系系数。

一些实施例中，采用超声纵横波法测量螺栓的轴力。

一些实施例中，采用公式p＝kh*(r-r0)计算螺栓的轴力p；其中，r0为螺栓无应力的超声纵横波回波声时比；r为螺栓有应力的超声纵横波回波声时比；kh为螺栓的轴力与超声纵横波回波声时比的线性关系系数。

一些实施例中，采用公式k＝(f2-f1)/(α2-α1)计算螺栓轴力与螺母转动角度的线性关系系数k；其中，f1为第一轴力，f2为第二轴力，α1为第一转角，α2为第二转角。

一些实施例中，采用公式α3＝(f-f2)/k计算得到第三转角α3；其中，f为螺栓的设计轴力。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种桥梁高强度螺栓的施工方法，先通过两次转动螺母，求得实际螺栓轴力与螺母转动角度的线性关系系数，基于线性关系系数再计算后续一次或两次的螺母转角，通过后续一次或两次转动螺母使螺栓的实际轴力与设计轴力的相对偏差值在预设的范围内，显著提高螺栓的紧固施工质量，保证桥梁安全。避免了传统扭矩法工艺中因扭矩系数离散性偏大且易受环境温湿度影响，从而造成的螺栓施工后轴力不可控且与设计轴力偏差较大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的桥梁螺栓的施工方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种桥梁高强度螺栓的施工方法，其能解决桥梁螺栓实际轴力与设计轴力偏差较大的技术问题。

图1是一种桥梁高强度螺栓的施工方法，包括以下步骤：

步骤s1，以第一扭矩转动螺母拧紧螺栓，测量第一次转动螺母后螺母的第一转角和螺栓的第一轴力。

具体地，可使用定扭扳手或电动扳手以第一扭矩t1转动螺母拧紧螺栓，螺母转动至不能转动后，使用转角测量仪器测量螺母第一次转动后的第一次转角α1，使用轴力测量仪器测量螺母第一次转动后螺栓的第一轴力f1。

步骤s2，增加扭矩以第二扭矩继续转动螺母，测量第二次转动螺母后螺母的第二转角以及螺栓的第二轴力，根据第一轴力、第二轴力、第一转角和第二转角计算螺栓轴力与螺母转动角度的线性关系系数。

具体地，以第二扭矩t2继续转动螺母拧紧螺栓，螺母转动至不能转动后，测量螺母第二次转动后的第二转角α2，第二转角α2是相对于最初螺母未转动前的转角，测量螺母第二次转动后螺栓的第二轴力f2。根据第一轴力f1、第二轴力f2、第一转角α1和第二转角α2计算螺栓轴力与螺母转动角度的线性关系系数k。

进一步地，采用公式k＝(f2-f1)/(α2-α1)计算螺栓轴力与螺母转动角度的线性关系系数k。

步骤s3，根据线性关系系数、设计轴力和第二轴力计算得到第三转角，以第三转角继续转动螺母，并测量转动螺母后螺栓的第三轴力；若第三轴力与设计轴力的相对偏差值小于预设的相对偏差值，则完成施工；若第三轴力与设计轴力的相对偏差不小于预设的相对偏差，则根据线性关系系数、设计轴力和第三轴力计算得到第四转角，以第四转角继续转动螺母，完成施工。

具体地，根据线性关系系数k、设计轴力f和第二轴力f2计算得到从第二轴力f2施工至设计轴力f时螺母需要转动的第三转角α3，进一步地，采用公式α3＝(f-f2)/k计算得到第三转角α3。以第三转角α3继续转动螺母，并测量第三次转动螺母后螺栓的第三轴力f3，若第三轴力f3与设计轴力f的相对偏差值(f3-f)/f小于预设的相对偏差值，则完成施工。优选地，预设的相对偏差值可取±5％。若第三轴力f3与设计轴力f的相对偏差不小于预设的相对偏差，则根据线性关系系数k、设计轴力f和第三轴力f3计算得到从第三轴力f3施工至设计轴力f时螺母需要转动的第四转角α4，采用公式α4＝(f-f3)/k计算得到第四转角α4，以第四转角α4继续转动螺母，完成施工。

与现有技术相比，本发明实施例中的桥梁高强度螺栓的施工方法，先通过两次转动螺母，求得实际螺栓轴力与螺母转动角度的线性关系系数，基于线性关系系数再计算后续一次或两次的螺母转角，通过后续一次或两次转动螺母使螺栓的实际轴力与设计轴力的相对偏差值在预设的范围内，显著提高螺栓的紧固施工质量，保证桥梁安全。避免了传统扭矩法工艺中因扭矩系数离散性偏大且易受环境温湿度影响，从而造成的部分螺栓施工后轴力与设计轴力偏差较大的问题。

作为可选的实施方式，第一扭矩t1取10～25％t，确保螺栓进入弹性阶段。其中，t为螺栓的平均施工扭矩，t＝kfd，k为螺栓的扭矩系数均值，可从同批次螺栓中抽样进行标定；f为螺栓的设计轴力；d为螺栓的公称直径。

作为可选的实施方式，第二扭矩t2为60～80％t。

作为可选的实施方式，以第三转角α3或第四转角α4继续转动螺母时，转动扭矩不超出±30％t，保证螺栓的施工质量。

作为可选的实施方式，采用超声单纵波法测量螺栓的轴力。具体地，采用公式p＝kz*(t-t0)计算螺栓的轴力p；其中，t0为螺栓无应力的超声单纵波回波声时，可从同批次螺栓中抽样进行标定；t为螺栓有应力的超声单纵波回波声时；kz为螺栓的轴力与超声单纵波回波声时的线性关系系数，可从同批次螺栓中抽样进行标定。

作为可选的实施方式，采用超声纵横波法测量螺栓的轴力。具体地，采用公式p＝kh*(r-r0)计算螺栓的轴力p；其中，r0为螺栓无应力的超声纵横波回波声时比，可从同批次螺栓中抽样进行标定；r为螺栓有应力的超声纵横波回波声时比；kh为螺栓的轴力与超声纵横波回波声时比的线性关系系数，可从同批次螺栓中抽样进行标定。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。