塔吊高強度螺栓重復使用不超過2次的原因

　　本文就塔吊高強度螺栓的施工質量與扭矩系數、摩擦系數、長度的關系進行了分析，對高強度螺栓在安裝前需復檢，以及安裝工藝流程和儲運、保管等三個方面作了闡述。通過對塔吊塔身連接的高強度螺栓連接的受力分析，得出預緊力的重要性，然后又介紹兩種控制高強度螺栓預緊力的方法，得出塔吊高強度螺栓重復使用不超過2次的原因。

關鍵詞：高強度螺栓；預緊力；扭矩法；轉角法

一、引言

　　塔吊的鋼結構主要用高強度螺栓進行連接，故高強度螺栓的施工質量就對塔吊的受力、鋼結構的 設計壽命非常重要。下面主要就高強度螺栓在塔吊的施工質量與各位同仁進行探討。高強度螺栓連接方式由于其對于被連接件制作精度要求低，連接方便、成本低廉，廣泛應用于中小型塔吊的塔身連接上。但由于施工安裝人員缺乏對該種連接方式的認識，往往不按規定控制預緊力，而只將高強度螺栓如普通螺栓一般多次重復使用，高強度螺栓并未起高強度螺栓的真正作用。

二、高強度螺栓的發展、特點和分類

　　高強度螺栓連接是繼鉚接、焊接之后發展起來的一種新型鋼結構連接形式。其特點是施工方便，可拆可換、傳力均勻、接頭剛性好，承載能力大，疲勞強度高，螺母不易松動，結構安全可靠。按連接形式可分為摩擦連接和承壓連接；按種類可分為大六角頭高強度螺栓和扭剪型高強度螺栓。大六角頭高強度螺栓也可叫扭矩型高強度螺栓，特點是依靠施工扳手來控制螺栓、螺母的緊固扭矩；扭剪型高強度螺栓是在普通大六角頭高強度螺栓的基礎上發展起來的，螺頭和鉚釘相仿，特點是在絲扣端頭設置了控制緊固扭矩的梅花卡頭和環形切口。

三、高強度螺栓的扭矩系數、長度、摩擦系數與施工質量的關系

　　本文從分析預緊力對高強度螺栓連接的重要性入手，結合工程實際，得出預緊力的重要性，然后又介紹兩種控制高強度螺栓預緊力的方法，得出高強度螺栓重復使用次數不得超過2次的原因。在施工現場使用中，經常會出現如下現象：

① 使用生銹的螺栓、螺母與墊圈；
② 絲扣損 壞后用銼刀修復一下繼續使用；
③ 在螺桿上涂黃油使用；
④ 螺栓粘有臟物的沒有清理干凈也 照常使用；
⑤ 以長代短；
⑥ 連接板上浮銹、油污、油漆不進行清理干凈進行連接。

　　如果認為這些現象對施工質量沒有關系，那是錯誤的，是沒有任何科學依據。下面就從摩擦系數、 扭矩系數、長度三個方面與施工質量的關系進行分析。高強度螺栓連接按其受力狀況，可分為兩種類型：

　　一種是只受預緊力作用的螺栓連接，這種螺栓連接靠螺栓預緊力在被連接件結合面產生的磨擦力傳遞工作載荷；

　　另一種是承受預緊力和工作載荷的緊螺栓連接，工作時受力情況比較復雜，應從分析螺栓連接的受力和變形關系入手，求出螺栓總拉力的大小。

　　塔吊標準節之間的連接屬于承受預緊力和工作載荷的緊螺栓連接，是利用緊固螺栓時產生在構件間的壓力進行應力傳遞的。

四、如何精確控制高強度螺栓連接預緊力的方法

　　扭矩控制法和螺母轉角法是高強度螺栓常用的緊固方法，下面一一介紹。

1、扭矩法

　　扭矩法是以擰緊扭矩與預緊力的關系為依據的。扭矩法就是將連接副的扭矩系數當做定值，通過控制擰緊扭矩從而控制預緊力的一種緊固方法。這種方法必須以扭矩系數保持定值為前提，否則即便擰緊扭矩施加得很精確也無法得到精確的預緊力，但重復使用后螺栓的扭矩系數必然發生變化。

　　緊固件的銹蝕、溫度、濕度和潤滑等情況都將影響扭矩系數，重復擰緊時螺栓副的摩擦表面被磨光會導致摩擦系數下降，有關資料表明，扭矩系數隨重復擰緊次數的增加而降低。正是由于扭矩系數的這種不穩定性，多次重復使用高強度螺栓容易造成要么預緊力不足，要么預緊力過大甚至將螺栓擰斷。除非能確切地掌握扭矩系數的變化值，從而相應地調整擰緊扭矩的大小，才能精確地控制預緊力，只有在這種情況下，多次重復使用才是可行的。顯然，在絕大多數塔吊使用和安裝單位中是不會也不能確切地掌握每套高強度螺栓副的扭矩系數的。

2、轉角法

　　擰緊螺母時，螺母轉過的角度和螺栓的預緊力有一定的關系，所以，可以用螺母轉角的大小來控制預緊力。

　　采用轉角法緊固時，先轉動螺母到螺栓的預緊力超過A點，稱為初擰，初擰一般采用扭矩法，扭矩一般為額定扭矩的 50％，初擰后可以消除板縫影響，使板層達到密貼程度。而后進行終擰，終擰是以 A 點作為起始位置，再將螺母擰轉一定角度，此時螺栓的軸力超過點 V 到達塑性區域。如圖 4 所示，由于在 yM 之間的塑性區域，螺母轉角存在誤差時所產生的螺栓力變化很小，如圖4 中1 區域，這就為獲得預定的預緊力提供了保障，也就是說施工時螺母的擰緊程度誤差幾乎不引起預緊力的誤差。而在 V 點之前，同樣大小的螺母轉角誤差所產生的螺栓力變化很大，如圖4 中2 區域，所以，擰緊在這個區域是不合適的，因為施工的擰緊程度誤差會引起較大的預緊力誤差。以轉角法精確控制螺栓預緊力是以引起超過彈性極限的螺栓軸力為前提的，這種情況下，重復使用高強度螺栓是不適當的，因為重復擰緊積累的塑性變形已使其不再有足夠的變形能力可以來承受在初拆后額外施 7 加的擰緊力，即其擰緊能力急劇下降了。

五、結論

　　綜上所述，無論是扭矩法還是轉角法緊固高強度螺栓，均存在重復使用多次后預緊力不能精確控制而使連接可靠性和安全性下降的危險，這正是 JG／T5057.40一 l995《建筑機械與設備高強度緊固件技術條件》規定高強度螺栓重復使用不超過2次的原因。有些塔吊的高強度螺栓曾多次重復使用卻并未發生問題，這是由于施工者不施加高的預緊力，而只將高強度螺栓如普通螺栓一般使用，高強度螺栓并未起高強度螺栓的真正作用，幸運的是高強度螺栓發揮了普通螺栓的作用且還有一定的安全系數，但此安全系數遠比按照普通螺栓設計的安全系數小的多。

參考文獻

[1] JG／T5057.40一l995 建筑機械與設備高強度緊固件技術條件。
[2] TSG Q7015一2008 起重機械定期檢驗規則。
[3] GB/T 3811一2008 起重機設計規范。