钢梁杆件连接的铆钉、高强螺栓和焊缝的检查和更换

钢梁杆件连接的铆钉、高强螺栓和焊缝的检查和更换主讲教师：章韵一、铆钉的检查和更换由于铆接施工的不良，列车长期的运行以及养护不善，均会造成铆钉松动、烂头等不良状态。钢梁铆钉松动是最常见的病害，也是铆接钢梁的主要病害之一。个别铆钉的松动，会影响其他部位的铆钉也松动。铆钉松动多了，钢梁各杆件的联结作用减弱，严重时钢梁会发生裂纹，影响行车安全。所以在铆接钢梁的养护中应空城计注意铆钉状态的检查检查松动铆钉，应特别注意下列部位：纵梁与横梁及主梁与横梁的联结处，承受反复应力的杆件（如桁梁斜杆）节点；纵梁或上承板梁上翼缘角钢的垂直肢上；刚性较弱（长细比较大）的杆件联结处；钢梁联结系的联结铆钉；铆合过厚的地方；由于节点下垂或铆钉大量松动而修理过的处所。检查烂头铆钉应着重注意上承板梁及纵梁上盖板（包括桥枕下面）的铆钉，以及角落易积土积水部位的铆钉。检查不良铆钉的一般有眼看、听音及敲摸等。眼看：铆钉头处有流锈痕迹或周围油漆有裂纹时，都是铆钉松动的现象，铆钉头与钢料不密贴、钉头飞边、缺边、裂纹、锈蚀烂头及歪斜等都可用眼看或用塞尺、钢尺及拉线检查。听音：用0.2-0.4kg的检查小锤敲打钉头，如发出哑声或震动的响声时，即为铆钉松动。敲摸：用检查小锤敲打钉头时，手指按着另一端钉头或把手指摸在铆钉头的一边，从另一侧敲打，如果感到震手或铆钉颤动时，就是铆钉松动，这是最常见的检查方法。也可使用一根圆头棒，检查铆钉松动。敲打时把圆头棒贴紧被敲打的铆钉头的一侧，如果敲打时没有跳动，说明铆钉没有松动。在检查铆钉时，如发现铆钉有松动、钉头裂纹浮离等不良状态时，应作好标记并进行更换，主要联结处的铆钉松动必须立即更换。铆钉偏心、烂头、过小等不良状态，应根据其不良程度再确定是否更换。更换铆钉时，在联结处的铆钉少于10个时，每次拆除铆钉个数不能多于1个，在大量铆钉的联结部分，拆除铆钉也不能多于铆钉总数的10%。在拆除后立即以精制螺栓上紧，必要时可使用30%以下的冲钉，铆合要在列车间隔内进行，冲钉、螺栓应拆一个铆一个。每次更换铆钉情况（部位、数量、施工方法等）都要记入桥梁登记簿中。更换铆钉工作可分拆除旧钉、烧钉及铆合等三个作业。拆除旧钉采用旋除、钻除、锯断等方法。旋除和钻除钉头就是将旋刀或钻头装在风钻上，用多能板钻架。固定于欲除去的铆钉头上，然后进行旋除或钻除。旋除采用三刃空心铆钉头旋刀，钻除采用直径比铆钉杆直径小2-3mm的普通钻头，钻去钉心，仅留钉头外围。锯断法用一种特制的锯弓，把钉头锯掉。不论用何种方法去除钉头，均须注意不要损伤钢板，禁止使用大锤和锛斧铲除钉头的方法。除去钉头后，用冲子把钉杆冲出，如用冲钉冲出有困难时，也可用钻除法钻除。旧钉冲出后，应清除孔内铁碴锈等，如钉孔孔壁不平或错孔，应用风钻装上绞刀进行绞平，微小的毛刺可用冲钉冲平，如错孔过大，应更换成较大直径的铆钉。烧钉及铆合作业与铁路钢桥所述相同。在铆合困难处所，铆钉可用双帽精制螺栓代替。二、高强度螺栓的检查和维修铁路钢桥的连接，在工地广泛采用高强度螺栓进行。高强度螺栓连接内力靠板间摩擦力传递（即将螺栓拧紧至一定程度，使螺栓杆产生一定的预拉力，将被连接之板束压紧，凭板与板间之摩擦力使板束起到互相连接传递杆件内力），高强度螺栓连接的承载力，以板束间的抗滑强度来表示。高强度螺栓本身主要承受拉力，不考虑受剪。因此高强度螺栓的松动（即指其预拉力不足）是高强度螺栓的主要病害。其他病害有折断、锈蚀、磨损、裂纹等高强度螺栓的检查与检查铆钉的方法相同，高强度螺栓预拉力的测定有示功扳手测定法和应变仪测定法。示功扳手测定法：先在螺杆、螺母相对位置处划一直线，用扳手将螺母松回30—50，再用示功扳手将螺母拧回原位，测定扭矩值，应变仪测定法：在可疑高强度螺栓杆端面和螺母的相对位置上划一直线，然后将其拆卸、除锈、除油后待用；在原栓孔处装上贴有电阻片的螺栓，测定所需要的初扭矩值（即螺栓预拉力N和螺母转角的变化曲线成直线变化的最低值）和所需要的终拧螺母转角范围（包括预拉力损失，预拉力的损失规定为：M22螺栓为10kN；M24螺栓为15kN）；拆卸上述贴有电阻片的螺栓；将前述待用螺栓装上，进行初拧，使其达到上述测定的初拧扭矩值；测量螺栓杆端面和螺母上原划线间的角度，并与上述测定的螺母终拧转角范围比较，即可判明该螺栓是否欠拧或超拧。高强度螺栓的断裂、松动和严重锈蚀必须及时进行更换，拧紧和修理。高强度螺栓的更换。对于大型节点，同时更换数量不得超过该节点高强螺栓总数的10%，对于螺栓数少的节点则要逐个更换。所换的螺栓、螺母及垫圈其材质、规格、尺寸必须是同桥上使用者相同，即不将40硼钢高强度螺栓与45号钢的高强度螺栓相混使用，更应与普通螺栓、螺母及垫圈严加区别。更换的高强度螺栓长度确定如下：对于直径为22mm的高强度螺栓，可按板束厚度加40mm计算；直径为24mm的螺栓，可按板束厚度加43mm计算。由于常用的螺栓长度以5mm为一级，如照上述方法算出的长度在两级之中，则按二舍三入或七舍八入的原则定级。安装新螺栓前，应清理螺栓孔污物、铁锈，清除钢板表面连接处的积尘和泥污，但不得损坏表面无机富锌漆或其他涂料。安装新螺栓，螺栓头及螺母支承面下部应放一个垫圈，垫圈内径在有45斜坡的一侧是与螺栓头下的过渡圆弧相配合，不能装反。为减少拧紧螺栓时的摩擦阻力，应在螺母的螺纹和端面上涂少许黄油，但禁止用机油，以避免流入板隙，造成钢板束间摩擦系数的降低。高强度螺栓的拧紧顺序，应以节点中刚度大的部位向不受约束的边缘进行，对大节点板，应从板的中央沿杆件向外进行。高强度螺栓的拧紧工艺分初拧和终拧。初拧时，由一人用柄长0.55m的扳手，以下压姿势拧紧至螺母不能转动为止，初拧所得拧矩一般为终拧值的40%-70%，终拧方法采用扭矩法或转角法。扭矩法：施拧时，使用电动或音响示功扳手，将螺母拧紧到规定的扭矩。扭矩值按下式计算：M=KPd三、焊缝检查和处理运营中的焊接板梁和栓焊梁的焊缝应加强检查，在天气特别寒冷时更应予以注意。主要检查焊缝是否有裂纹。重点检查部位：主梁与横梁、纵梁与横梁的连接处的母材及焊缝；对接焊缝；拉力及反复应力杆件上的焊缝及邻近焊缝热影响的钢材；杆件断面变化好处焊缝；联结系节点、加劲肋、横隔板及盖板处理缝。检查方法如下：目视法观察焊缝及邻近漆膜状态，可疑处将漆膜除净，用4～10倍放大镜观察。铲去表层金属法将可疑处漆膜除净，用扁铲铲去一薄层金属裂纹处钢屑，即沿裂纹分开。但一次未发现裂纹，不得重铲。硝酸酒精浸蚀法将可疑漆膜除净、打光、洗净、滴上浓度5～10%的硝酸酒精，裂纹即显示。红色渗透液探伤和吸附液显示法将可疑处漆膜除净、打光洗净后涂红色渗透液，10～15min后洗净，涂白色吸附液，裂纹即显示红色。发现裂纹后应加强观察、分析原因、并根据裂缝位置、性质、大小、及数量采取以下措施.在裂缝的尖端钻圆孔，直径大致与钢板的厚度相等，但最大不超过32mm,裂缝的尖端必须落入孔中，以防裂缝的发展。个别裂缝可用高强度的螺栓连接拼接的方法进行加固，或更换杆件。但必须注意，在不能保证焊缝质量的情况下，桥上裂缝不得焊补。钢梁和钢梁杆件的检查和更换主讲教师：章韵一、钢梁杆件的检查和维修钢梁杆件除上述联结件（铆钉、焊缝、高强度螺栓）的病害外，还应注意杆件本身裂纹、脱层、弯曲、扭歪、缺口、孔洞等病害。（一）钢梁裂纹钢梁裂纹的检查可以注意钢梁表面油漆的情况，凡是钢梁表面有一条凸起的红褐色铁锈、附近有流绣或油漆开裂的地方。都可能有裂纹的出现；用包有橡皮的木锤来回敲击钢梁，听敲的声响来判断，如声音不洪亮、压而不清脆，传声不均，又突然中断等情况，都表示附近有裂纹检查；也可用油滴在钢料上，看它渗开情况，如果油滴不成圆弧形渗开，而油渗入纹内截然成直线中断时，也表示这个地方有裂纹，为进一步检查，还可在钢料表面清除旧油漆后涂上白铅油，经过列车震动后，如果有裂纹，白铅油上会有一条很规则的黑线。另外，也可用放大镜观测观测和超声波探伤等。钢梁裂纹的全面检查应该在钢梁喷砂除锈时进行。钢梁容易发生裂纹的部位：钢料边缘、钉孔周围、铆钉松动处、杆件断面变更处、削弱处以及弯曲部分之外凸面处；纵梁与横梁、横梁与主梁联结的角钢、横梁与主梁联结的肱板（牛腿）；桥枕下盖板和翼缘角钢水平肢处；钢板梁下翼缘靠近支点处；柔性杆件及承受反复应力杆件的连接处；以及经过烘烤、锤击、整直、电气焊等法修理加固过的地方。钢梁产生裂纹的原因，除钢料本身不良之外，主要是结构不良。此外，由于养护不周，如线路不平顺、爬行、钢轨接头部位不当或轨缝过大、线路偏心、支座不平及桥枕压杆等，都会加大列车对钢梁的局部冲击而造成钢梁裂纹或连接松动。同时，如平时检查不细致，对钢梁裂纹不能及时发现、处理，往往由于裂纹尾端尖细，局部应力集中。即使很小的力或列车震动也会使裂缝扩展病害扩大。又如对钢梁的修理工作做得不彻底，并还没有根除，整修后又会重生。（二）杆件弯曲变形的检查和矫正钢梁杆件发生弯曲、变形会产生附加力，受压杆件则要降低其对纵向挠曲的抵抗力。杆件是否平直，可用眼看检查，如有怀疑，再用弦线在杆件两端拉紧，量出其至杆件中线各点的距离进行检验。检查时特别注意：受压杆件上联结缀条的状态，桁梁下弦及端横梁下翼缘角钢及盖板和腹板有无局部变形，联结系和拉紧状态。矫正弯曲杆件可使用整直器或千斤顶等设备来进行。