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。     

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。     

沪通长江大桥高强螺栓质量控制

沪通长江大桥结构复杂,其中钢结构桥梁长5 826 m,钢梁用钢量达25万t,钢梁杆件采用栓接和焊接相结合的方式连接,高强螺栓使用数量多,质量控制难度大。参建单位采用标准化管理方式,从高强螺栓母材检测、施拧工艺、过程控制、终拧检测等方面构建了完整的质量控制体系,保证了高强螺栓的施工质量。     

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。     

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。     

郑州黄河公铁两用桥高强度螺栓施拧质量控制

介绍石武客运专线郑州黄河公铁两用桥在主桥钢粱架设中,高强度螺栓(以下简称高栓)进场检验及施拧过程控制的方案。郑州黄河公铁两用桥钢梁采用独特的斜边桁设计的同时,也带来了部分高强度螺栓安装及施拧空间有限的问题,详细阐述如何保证有限空间内的高栓施拧质量,同时也对夏季高温下的高栓施拧质量控制进行探讨。     

膺架法安装钢桁架拱桥关键施工技术

通过常州新龙大桥的实际施工情况,介绍膺架法安装中承式三跨连续钢桁架拱桥的施工方法,包括桁架拱膺架、拼装、合龙及高强度螺栓施拧等关键技术。     

南京大胜关长江大桥高强度螺栓试验概述

介绍京沪高速铁路南京大胜关长江大桥在主桥钢梁架设中高强度螺栓的验收及储存、进场检验、工艺试验、抗滑移系数试验及施拧过程中的试验控制和质量检测。并对高强度螺栓经泡水和沾水后其扭矩系数的变化,螺栓初、终拧间隔30 d的轴力变化的试验作了简述。     

“天路”延伸线拉林铁路将创世界拱桥技术新高度

正拉林铁路建设创新了6项国内领先的施工工艺工法,攻克了诸多施工难题。位于桑加峡谷区的藏木特大桥是全线施工难度最大的桥梁,该桥是我国国内大跨度桥梁中首次采用耐候钢和主拱钢管采用变直径钢管,桥梁建成后将创下铁路桥梁中中承式提篮钢管混凝土拱桥世界记录。据悉合拢预计2018年4月,冬季有几个方面原因不能架拱,     

我国钢桥高强度螺栓连接的发展历程及展望

高强度螺栓连接作为钢桥连接的重要方式,在工程领域得到了广泛的应用。我国从1957年开始研究高强度螺栓连接技术,在几代科技工作者的不断努力探索下,走出了一条自主创新研究的道路。本文介绍了我国钢桥高强度螺栓用钢、摩擦面处理技术、安装施工技术、相关技术标准的发展历程,分析了目前在高强度螺栓连接中存在的一些问题,并指出准确控制轴力的施工方法、不受环境影响的表面处理工艺、具备防锈功能的高强螺栓材质、改善栓群受力的大直径规格将是我国高强度螺栓连接未来的发展方向。     

川藏铁路拉林段藏木雅鲁藏布江大桥高强度螺栓施拧技术研究

川藏铁路拉林段藏木雅鲁藏布江大桥位于高寒缺氧地区,因此简化施工操作步骤,减轻作业强度,增强施工质量,是该桥高强度螺栓施工需要重点解决的问题。为此本文针对新的施拧工具第三代定扭矩电动扳手开展相关试验。试验结果表明,第三代定扭矩电动扳手的扭矩精度和稳定性明显高于第二代,第二代定扭矩电动扳手需要通过不断标定来减少误差,但由于标定设备的限制,标定过程不可避免的误差直接影响了它的精度,而第三代定扭矩电动扳手可以避免这种误差。     

地铁车辆车体配件紧固螺栓复拧技术研究

针对地铁车辆结构关键部位螺栓连接复拧技术,依据螺栓拧紧相关理论,进行两种螺栓复拧技术试验研究。试验以地铁车辆门机构安装螺栓为对象,选用扭矩法拧紧螺栓,利用螺栓内置应变片测量螺栓内部应变,按照螺栓应变和预紧力关系计算得出螺栓预紧力。基于静态与动态两种试验工况下的结果数据,分析两种螺栓复拧技术对螺栓预紧力衰减率的影响,说明不同螺栓复拧技术的螺栓连接紧固效果。     

铁路站场跨线桥耐候钢箱梁设计与施工

为得到铁路站场跨线桥合理结构并降低全寿命周期成本,结合跨银川车站既有桥梁加宽改建工程,综合各方面因素分析了该工程的主要边界条件,按照德国规范EN03(2007)《Design of Footbridges Guideline》进行人致振动时程舒适度分析。结果表明:大跨度钢结构人行专用桥刚度小,自振频率很难满足国内现行规范要求,须结合国外规范进行人致振动舒适性分析;在桥址环境允许的情况下可采用免涂装耐候钢材;跨线桥多点同步步履式顶推施工要充分考虑施工条件,为避免失稳应综合分析板件的局部受力情况,加强高位落梁的线形和安全性控制。本桥已于2018年底顺利完成全桥施工,为我国首个采用免涂装耐候钢的跨铁路线桥梁。     

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。     

广佛江珠铁路劳劳溪水道主桥设计研究

广佛江珠城际铁路劳劳溪水道主桥跨越通航水域,采用孔跨布置为(110+204+110)m的连续梁-钢桁组合结构。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;中跨混凝土梁部设置加劲桁,与主梁采用外接式节点连接,节点板一半外露,采用高强度螺栓与腹杆连接,节点板另一半伸入主梁,采用PBL键与混凝土连接。采用有限元法建立全桥模型,确定加劲桁设置范围及桁高,研究加劲桁对结构刚度和内力的影响,并分析主桥静力、动力特性。结果表明:加劲桁高12 m,宽11 m,长168 m;连续梁-钢桁组合结构受力合理,通过设置加劲桁提高了桥梁竖向刚度、改善了梁端转角;该结构可有效降低结构建筑高度,满足机场限高要求,具有优良的动力性能和可靠的稳定性,各项设计计算值均满足规范和列车高速运行对桥梁设计的要求。     

高强度耐候钢的焊接

介绍了高强度耐候钢和与普通耐候钢的区别,分析了高强度耐候钢焊接冷裂纹、热裂纹及脆化的产生过程和原因,提出了防止或减少高强度耐候钢焊接冷裂纹、热裂纹及脆化的措施。     

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。     

铁路混凝土桥角钢支架人行道耐久性探讨北大核心

铁路混凝土桥角钢支架人行道数量巨大,整体性和耐久性较差,导致维护工作量巨大。本文从设计、施工以及维护管理等方面,对人行道托架栏杆、U型螺栓和钢筋混凝土人行道板存在的问题进行了全面分析,对既有铁路提出通过完善和提高修理标准进而改进和提高角钢支架人行道整体性和耐久性的技术措施,并指出解决铁路混凝土桥梁人行道问题的根本措施是在设计和建设阶段放弃支架方案而采用整体桥面设计,以确保设备质量均衡,全面提升耐久性,确保安全性。     

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。     

铁路货车高强度耐候钢药芯焊丝性能研究

气体保护药芯焊丝在国内铁路货车行业应用较少,目前主要采用气体保护实心焊丝。由于气体保护药芯焊丝相比实心焊丝具有电弧稳定、飞溅小和焊缝成型美观等优点,某公司针对铁路货车最常用的Q450NQR1高强度耐候钢开发了牌号为GFR-81W2型配套药芯焊丝。文中对GFR-81W2型药芯焊丝的熔覆金属和对接接头化学成分、力学性能、显微硬度及金相组织进行分析,并介绍了GFR-81W2药芯焊丝批量应用于生产的情况。