铁路钢桥高强度螺栓连接施工若干问题探讨

2011年,原铁道部有关部门委托中铁大桥局对1992年发布的《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定》(TBJ214-92)进行修订,课题组在对多座大型铁路钢桥高强度螺栓施工情况调研的基础上,结合现代钢桥建设的发展,对现行铁路行业标准的条文进行梳理,其中对铁路钢桥中高强度螺栓的制造工艺、延迟断裂、质量检查、配套标准、栓焊混用连接、施拧方法及工具设备等问题予以探讨,对拟修订的相关内容进行解析,以期加深对标准的理解和正确使用。     

高强度螺栓在拉林铁路藏木雅鲁藏布江大桥上的应用

拉林铁路藏木雅鲁藏布江大桥作为国内铁路第一座真正意义上的免涂装耐候钢桥梁,在国内首次使用耐候钢高强度螺栓。通过试验、检测和实际使用,目前耐候高强度螺栓各项性能指标合格。在施工中采用数控定扭矩电动扳手,提高了施拧的准确度和稳定性,提高了施工速度和效率。在工地采用高强度螺栓连接施工质量控制系统,实现了桥梁高强度螺栓施拧数据信息化。本文介绍了耐候钢高强度螺栓新技术应用方面的经验,可为以后国内的高强度螺栓连接施工提供借鉴。     

应用光纤光栅传感技术监测铁路钢桥螺栓断裂脱落的模型试验研究

为控制铁路钢桥高强度螺栓断裂脱落造成的铁路运营安全隐患,提出了一种基于光纤光栅传感技术的螺栓断裂脱落监测方法。从螺栓断裂脱落监测和防护2方面入手,设计了针对联结节点螺栓群的防护装置,避免断裂螺栓脱落侵入线路。以断裂螺栓部件冲击防护装置产生的应变作为脱落损伤标识量,利用布置于钢桁梁上的光纤光栅传感器测量应变,根据应变的变化确定螺栓断裂脱落情况。通过制作钢桥横联联结节点模型开展了螺栓断裂脱落监测试验,试验结果表明,该方法能够有效监测螺栓断裂脱落的时间、数量及位置信息,初步验证了应用于螺栓断裂脱落监测的可行性,为工程应用奠定了基础。     

摩擦型多排高强度螺栓连接分析

研究目的:为了明确摩擦型多排高强度螺栓连接传力性能、接头折减系数和极限状态,通过模型试验、接触单元有限元计算和理论分析进行相关的研究。研究结论:研究结果表明:摩擦型多排高强度螺栓连接各栓传力特性取决于外荷载、接触面状况、等效截面刚度等因素,多排螺栓连接的承载能力极限状态以首尾两排螺栓处芯板与拼接板接触面上滑移量达螺栓与栓孔间的设计空隙值、头排螺栓承剪孔壁承压作为判定指标;长列摩擦型高强度螺栓接头头尾排螺栓传力比最大;实桥栓接节点极限承载力满足设计要求。     

黄大线黄河特大桥钢桁梁明桥面轨道结构方案研究

明桥面钢桥多铺设木枕、采用钩螺栓与钢桥连接,病害增多.结合黄大线黄河特大桥主跨为钢桁梁明桥面结构轨道结构设计,通过木枕、树脂枕以及两种连接方式的比较,提出黄大线黄河特大桥明桥面轨道结构设计方案:如果不考虑成本控制,可采用树脂枕,并在纵梁预留螺栓孔或在纵梁上焊接槽钢方案;如考虑节约成本,推荐采用木枕,并在纵梁预留螺栓孔方案.     

箱形截面钢桥在我国铁路上的发展

本文从设计、制造、施工、运营等方面,概述了我国铁路上箱形截面钢桥的发展状况,并对发展的现状及前景提出了初步的评价和认识。由此认为,在我国铁路上,有必要发展箱形截面钢桥,但需要进一步完善箱形结构的设计理论和结构设计,研究箱形截面钢桥的施工、制造工艺,改进设备,推动我国箱形截面钢桥在铁路上的新发辰。     

面向全生命周期管理的高强度螺栓施工管理系统

针对高强度螺栓现行施工工序繁杂、信息化和智能化水平不高的现状,研发了由数控定扭矩电动扳手和应用系统2部分组成的螺栓连接施工管理系统。系统的实施减少了班前班后标定,实现了对螺栓施工全过程和"人、机、料、法、环"全要素的有效管控,构建了新的施拧流程;工程部、试验室和物资部的任务分工基于系统进行了精准定位,形成了基于业务流程的协同管理机制;升级了螺栓连接施工的管理模式;明确了螺栓连接全生命周期的成本组成;给出了施工和运营维护阶段成本的计算模型;分析了施工原因引起运营期螺栓断裂的发生概率。本文结合算例对施拧流程的施工期成本和运营期成本进行了比较,结果表明管理系统的应用实现了面向全生命周期管理的成本效益最优化。     

地铁车辆底架吊挂设备连接紧固件特性研究

为了保证地铁车辆底架吊挂设备连接结构可靠,常用Bobtail铆钉、高强度螺栓配合HARDLOCK螺母或自锁螺母等紧固件进行安装连接。依据地铁车辆实际结构,建立实验室环境下紧固件连接预紧力测试系统,以预紧力衰减率为考察目标,进行Bobtail铆钉、高强度螺栓配合HARDLOCK螺母、高强度螺栓配合自锁螺母三种连接方式的静动态实验。实验结果表明:相同工况下,Bobtail铆钉预紧力衰减率最小,高强度螺栓配合自锁螺母次之,高强度螺栓配合HARDLOCK螺母预紧力衰减最多。     

栓焊梁栓接面摩擦系数的探讨

通过大量实验数据的比较得出，随着螺栓直径的增大，摩擦系数相应增加的结论，为钢桥设计采用大直径高强度螺栓提供了必要的依据。同时，还介绍了喷铝工艺中一些工艺因素对栓接面摩擦系数的影响，用于指导生产，保证产品质量。     

高强度螺栓新型水基薄膜润滑剂应用研究

介绍了一种高强度螺栓新型水基薄膜润滑剂,通过该润滑剂对高强度螺栓连接副表面进行润滑处理,处理后的螺栓连接副,与磷皂化工艺处理的螺栓连接副相比,其扭矩系数(或紧固轴力)受温度的影响明显减小,在0℃～60℃的温度区间内,扭矩系数(或紧固轴力)均能够满足相关标准要求。     

高强度钢材螺栓抗剪连接设计方法分析

近年来高强度钢材在高铁站房工程中逐步推广和应用,高强度钢板的螺栓抗剪连接成为设计关键,而国内规范对此连接设计方法未作出具体规定,仍沿用普通强度钢材的设计方法。因此,通过对Q460D高强度钢板螺栓抗剪连接试件的静力拉伸试验,分析螺栓布置方式对连接承载力及破坏模式的影响,与中国规范GB50017—2003、欧洲规范EUROCODE 3及美国规范ANSI/AISC360-05的理论计算值进行对比,讨论规范计算公式的适用性和局限性。研究表明:GB50017—2003规范中高强度钢材承压强度设计值仍沿用普通钢材的规定,不利于高强度钢材性能的发挥;EUROCODE 3规范能反映几何参数对承载能力及破坏模式的影响,但对破坏模式的预测有偏差;ANSI/AISC360-05规范仅考虑端距对承载性能的影响,理论计算值与试验结果偏差较大。研究成果为国产高强度钢板螺栓连接的设计理论和方法提供基础数据支撑。     

钢梁长圆孔螺栓变形性研究

长圆孔高强螺栓连接不同于普通的螺栓连接,它可以有效改善所连接钢梁的纵向变形性能,避免次弯矩的产生,从而降低梁体的应力应变。长圆孔螺栓的工作性能跟钢梁翼缘与垫块之间的摩擦有密切的联系,摩擦越严重,越不利于梁端的纵向移动。除了跟摩擦有关外,外力荷载,温度荷载,车辆冲击荷载等也会影响钢梁的纵向移动。本文首先根据钢梁端长圆孔变形受力机理提出了长圆孔高强螺栓变形的计算公式,然后结合有限元模拟分析对变形性能做了进一步的分析和验证,最后对现役钢桥中的长圆孔螺栓连接进行了试验研究,并对长圆孔螺栓变形工作性能进行了实际评估。     

耐候钢高强度螺栓在中俄边境黑河大桥上的应用

中俄边境黑河大桥是"一带一路"交通互联互通建设重要工程,桥梁栓接构件采用由中铁山桥集团有限公司生产的10.9S级耐候钢高强度螺栓NHL10。其检测结果表明:NHL10的耐候指数大于6.5,螺栓的力学性能、连接性能均满足10.9S级高强度螺栓及黑河桥技术条件要求,螺栓副的扭矩系数随温度变化不明显,抗滑移系数大于0.55。在Walpole酸性溶液中0.8倍缺口拉伸强度加载条件下试样保持100 h不发生断裂,在模拟工业大气环境条件下,耐候性能达到了普通高强度螺栓的1.5倍以上,与非耐候钢高强度螺栓相比,具有优异的耐大气腐蚀性能和抗延迟断裂性能,可大大减少螺栓断裂的风险,提高桥梁的安全性。     

铁路桥梁高强度螺栓施拧扭矩智能控制系统

基于物联网研发铁路桥梁高强度螺栓施拧扭矩智能控制系统,通过内置扭矩传感器、温度和湿度传感器、二维码扫描装置的定扭矩电动扳手,以及包含基础信息、施工计划、质量查询、库存管理等功能模块的数控系统,实现高强度螺栓施拧精准控制,避免超拧或欠拧现象。工程应用表明,采用铁路桥梁高强度螺栓施拧扭矩智能控制系统,施工输出扭矩与设定扭矩的偏差在±4％以内,施工输出扭矩与设定扭矩的比值平均值为0.996,标准差为0.015,采用高栓施拧扭矩智能控制系统施工,施工输出扭矩精度高且稳定。该系统能够完整、高效地记录高强度螺栓施工信息,实时掌握施工状态,随时统计分析施工质量,降低因超拧引起的延迟断裂发生概率。     

德国铁路钢桥制造实践探索

给出了中铁山桥公司制造的德国铁路钢桥的工程概况,并从连接方法、工艺流程和规范标准的角度探讨了我国与德国在铁路钢桥制造方面的差异.为以后我国承担国外铁路钢桥,尤其是德国铁路钢桥的制造提供了实践基础,可资借鉴.     

索支撑桥梁钢主塔节段现场连接形式

在分析4种常用钢塔柱现场连接形式优缺点及适用性的基础上,以南京长江三桥为例,对索支撑桥梁钢主塔节段现场连接形式进行研究。通过整体结构有限元分析得出主要荷载工况下节段现场接头处钢塔柱的内力,并根据内力结果对"端面金属接触 张拉型长螺栓并用接头"形式进行构造设计和计算,得出该接头形式在1个节段连接处的具体工程数量:Φ30张拉型长螺栓64套,水平抗剪用M24高强螺栓120套,钢板用量11.2 t。与"端面金属接触 高强度螺栓并用接头"相比,"端面金属接触 张拉型长螺栓并用接头"的用钢量虽然略有增加,但其景观效果、施工性及涂装耐久性均良好,是一种很有竞争力的钢塔节段现场连接形式。     

大功率制动盘紧固连接设计及拧紧技术研究

为了提升高速列车制动盘螺栓预紧力的准确性和一致性,研究了高速动车组轮装制动盘的紧固原理,以VDI2230高强度螺栓连接理论为基础,建立了适用于轮装制动盘的紧固连接计算模型,明确了紧固螺栓的目标预紧力;通过扭拉试验,研究了紧固件的扭拉特性和初步的扭矩—转角工艺参数,提出了以试验为基础的工艺参数修正方法;通过工厂组装试验,...     

盾构法地铁隧道管片新型连接件技术应用研究

盾构法隧道一般采用螺栓连接管片,具有管片生产简单、施工操作方便等特点,但存在接头连接精度较低、结构本体刚度较弱以及施工质量控制难等问题。新型连接件的应用能提升盾构隧道管片的连接精度,保证成型隧道质量,是隧道管片连接件技术发展的方向。介绍了地铁盾构隧道新型连接件的结构设计、结构力学性能试验、管片生产工艺、隧道施工工艺等方面的研究成果。上海轨道交通18号线示范工程实测数据表明:与传统螺栓连接的盾构隧道相比,新型连接件盾构隧道的各项施工质量控制指标均有明显改善,验证了采用新型连接件技术体系提高隧道成型质量的可行性。     

钢梁桥现场焊接的探讨

目前，钢梁桥的连接以工厂焊接、工地栓接为主要方式。但当钢梁桥跨度和截面不断加大时，工地高强度螺栓连接就会带来一些不利因素。对此，许多国家均采用现场焊接这一技术。     

合肥铁路枢纽南环线(114.75+229.5+114.75)m钢桁柔性拱钢梁制造工艺

(114.75+229.5+114.75)m钢桁柔性拱为整体节点栓焊结构,主体结构由主桁、拱肋、桥面系、上平纵联及横联等部分构成。主桁、拱肋及上平纵联及横联杆件均为工厂焊接构件,各构件在桥位以高强度螺栓连接成整体。桥面系采用钢正交异性板结构,其横梁与主桁下弦伸出肢栓接,桥面板与主桁下弦伸出肢焊接。就其结构设计特点、制造的关键与难点,依据《铁路钢桥制造规范》(TB10212—2009),提出了钢梁工厂制造前主要应做的技术工艺准备工作,较详细地阐述了钢梁的工厂加工、制造及试拼装的工艺方案。