塔吊高强度螺栓重复使用不超过2次的原因

　　本文就塔吊高强度螺栓的施工质量与扭矩系数、摩擦系数、长度的关系进行了分析，对高强度螺栓在安装前需复检，以及安装工艺流程和储运、保管等三个方面作了阐述。通过对塔吊塔身连接的高强度螺栓连接的受力分析，得出预紧力的重要性，然后又介绍两种控制高强度螺栓预紧力的方法，得出塔吊高强度螺栓重复使用不超过2次的原因。

关键词：高强度螺栓；预紧力；扭矩法；转角法

一、引言

　　塔吊的钢结构主要用高强度螺栓进行连接，故高强度螺栓的施工质量就对塔吊的受力、钢结构的 设计寿命非常重要。下面主要就高强度螺栓在塔吊的施工质量与各位同仁进行探讨。高强度螺栓连接方式由于其对于被连接件制作精度要求低，连接方便、成本低廉，广泛应用于中小型塔吊的塔身连接上。但由于施工安装人员缺乏对该种连接方式的认识，往往不按规定控制预紧力，而只将高强度螺栓如普通螺栓一般多次重复使用，高强度螺栓并未起高强度螺栓的真正作用。

二、高强度螺栓的发展、特点和分类

　　高强度螺栓连接是继铆接、焊接之后发展起来的一种新型钢结构连接形式。其特点是施工方便，可拆可换、传力均匀、接头刚性好，承载能力大，疲劳强度高，螺母不易松动，结构安全可靠。按连接形式可分为摩擦连接和承压连接；按种类可分为大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓。大六角头高强度螺栓也可叫扭矩型高强度螺栓，特点是依靠施工扳手来控制螺栓、螺母的紧固扭矩；扭剪型高强度螺栓是在普通大六角头高强度螺栓的基础上发展起来的，螺头和铆钉相仿，特点是在丝扣端头设置了控制紧固扭矩的梅花卡头和环形切口。

三、高强度螺栓的扭矩系数、长度、摩擦系数与施工质量的关系

　　本文从分析预紧力对高强度螺栓连接的重要性入手，结合工程实际，得出预紧力的重要性，然后又介绍两种控制高强度螺栓预紧力的方法，得出高强度螺栓重复使用次数不得超过2次的原因。在施工现场使用中，经常会出现如下现象：

① 使用生锈的螺栓、螺母与垫圈；
② 丝扣损 坏后用锉刀修复一下继续使用；
③ 在螺杆上涂黄油使用；
④ 螺栓粘有脏物的没有清理干净也 照常使用；
⑤ 以长代短；
⑥ 连接板上浮锈、油污、油漆不进行清理干净进行连接。

　　如果认为这些现象对施工质量没有关系，那是错误的，是没有任何科学依据。下面就从摩擦系数、 扭矩系数、长度三个方面与施工质量的关系进行分析。高强度螺栓连接按其受力状况，可分为两种类型：

　　一种是只受预紧力作用的螺栓连接，这种螺栓连接靠螺栓预紧力在被连接件结合面产生的磨擦力传递工作载荷；

　　另一种是承受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接，工作时受力情况比较复杂，应从分析螺栓连接的受力和变形关系入手，求出螺栓总拉力的大小。

　　塔吊标准节之间的连接属于承受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接，是利用紧固螺栓时产生在构件间的压力进行应力传递的。

四、如何精确控制高强度螺栓连接预紧力的方法

　　扭矩控制法和螺母转角法是高强度螺栓常用的紧固方法，下面一一介绍。

1、扭矩法

　　扭矩法是以拧紧扭矩与预紧力的关系为依据的。扭矩法就是将连接副的扭矩系数当做定值，通过控制拧紧扭矩从而控制预紧力的一种紧固方法。这种方法必须以扭矩系数保持定值为前提，否则即便拧紧扭矩施加得很精确也无法得到精确的预紧力，但重复使用后螺栓的扭矩系数必然发生变化。

　　紧固件的锈蚀、温度、湿度和润滑等情况都将影响扭矩系数，重复拧紧时螺栓副的摩擦表面被磨光会导致摩擦系数下降，有关资料表明，扭矩系数随重复拧紧次数的增加而降低。正是由于扭矩系数的这种不稳定性，多次重复使用高强度螺栓容易造成要么预紧力不足，要么预紧力过大甚至将螺栓拧断。除非能确切地掌握扭矩系数的变化值，从而相应地调整拧紧扭矩的大小，才能精确地控制预紧力，只有在这种情况下，多次重复使用才是可行的。显然，在绝大多数塔吊使用和安装单位中是不会也不能确切地掌握每套高强度螺栓副的扭矩系数的。

2、转角法

　　拧紧螺母时，螺母转过的角度和螺栓的预紧力有一定的关系，所以，可以用螺母转角的大小来控制预紧力。

　　采用转角法紧固时，先转动螺母到螺栓的预紧力超过A点，称为初拧，初拧一般采用扭矩法，扭矩一般为额定扭矩的 50％，初拧后可以消除板缝影响，使板层达到密贴程度。而后进行终拧，终拧是以 A 点作为起始位置，再将螺母拧转一定角度，此时螺栓的轴力超过点 V 到达塑性区域。如图 4 所示，由于在 yM 之间的塑性区域，螺母转角存在误差时所产生的螺栓力变化很小，如图4 中1 区域，这就为获得预定的预紧力提供了保障，也就是说施工时螺母的拧紧程度误差几乎不引起预紧力的误差。而在 V 点之前，同样大小的螺母转角误差所产生的螺栓力变化很大，如图4 中2 区域，所以，拧紧在这个区域是不合适的，因为施工的拧紧程度误差会引起较大的预紧力误差。以转角法精确控制螺栓预紧力是以引起超过弹性极限的螺栓轴力为前提的，这种情况下，重复使用高强度螺栓是不适当的，因为重复拧紧积累的塑性变形已使其不再有足够的变形能力可以来承受在初拆后额外施 7 加的拧紧力，即其拧紧能力急剧下降了。

五、结论

　　综上所述，无论是扭矩法还是转角法紧固高强度螺栓，均存在重复使用多次后预紧力不能精确控制而使连接可靠性和安全性下降的危险，这正是 JG／T5057.40一 l995《建筑机械与设备高强度紧固件技术条件》规定高强度螺栓重复使用不超过2次的原因。有些塔吊的高强度螺栓曾多次重复使用却并未发生问题，这是由于施工者不施加高的预紧力，而只将高强度螺栓如普通螺栓一般使用，高强度螺栓并未起高强度螺栓的真正作用，幸运的是高强度螺栓发挥了普通螺栓的作用且还有一定的安全系数，但此安全系数远比按照普通螺栓设计的安全系数小的多。

参考文献

[1] JG／T5057.40一l995 建筑机械与设备高强度紧固件技术条件。
[2] TSG Q7015一2008 起重机械定期检验规则。
[3] GB/T 3811一2008 起重机设计规范。