一、剪力釘在橋梁建設(shè)中的重要作用

剪力釘作為鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵連接件，在橋梁工程中承擔(dān)著傳遞剪力、確保結(jié)構(gòu)協(xié)同受力的核心作用，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1. 增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性
   通過(guò)將鋼梁與混凝土橋面板有效結(jié)合，剪力釘顯著提升橋梁的整體剛度和穩(wěn)定性。例如，武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋采用直徑22 mm的ML15鋼剪力釘，其布置間距和承載力設(shè)計(jì)確保了主梁在復(fù)雜荷載下的安全性能。

2. 
   

3. 優(yōu)化材料性能
   鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)兼具鋼材的高抗拉性和混凝土的抗壓性。剪力釘?shù)拇嬖谑箖烧邊f(xié)同工作，減少結(jié)構(gòu)自重，增加使用空間，并提高抗震性和耐久性。獅子洋大橋工程中，70萬(wàn)根圓柱頭焊釘?shù)膽?yīng)用大幅提升了索塔鋼殼的承載效率。

4. 
   

5. 提升施工效率
   智能化焊接技術(shù)的應(yīng)用（如機(jī)器人螺柱焊接生產(chǎn)線）顯著提高了焊接速度和質(zhì)量穩(wěn)定性。試驗(yàn)研究表明，機(jī)器人焊接在批量生產(chǎn)中效率可達(dá)每個(gè)焊釘16-20秒，且焊縫外觀和力學(xué)性能均滿足規(guī)范要求。

6. 
   

7. 保障長(zhǎng)期安全
   剪力釘?shù)暮侠聿贾门c焊接質(zhì)量直接影響橋梁的疲勞壽命和抗剪性能。例如，日本規(guī)范要求剪力釘間距不超過(guò)混凝土板厚的3倍，且最小間距需滿足構(gòu)造要求，以防止局部應(yīng)力集中。

8. 
   

二、材質(zhì)選擇與驗(yàn)收注意事項(xiàng)

剪力釘?shù)牟馁|(zhì)和驗(yàn)收是確保其性能的核心環(huán)節(jié)，需嚴(yán)格遵循以下規(guī)范與流程：

（一）材質(zhì)選擇標(biāo)準(zhǔn)

1. 材料性能要求

   表1 焊釘尺寸公差示例（單位：mm）

   公稱直徑	直徑允許范圍	頭部直徑（dk）允許范圍
   13	12.57-13	21.58-22.42
   22	21.48-22	34.5-35.5

• 常用材質(zhì)包括ML15、ML15Al等，其機(jī)械性能需符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 10433）。例如，ML15Al焊釘?shù)那?qiáng)度需≥320 MPa，抗拉強(qiáng)度≥400 MPa，延伸率≥14%。

• 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如ISO 13918、JIS B1198對(duì)焊釘尺寸（直徑、長(zhǎng)度）及公差范圍有明確規(guī)定（見(jiàn)表1）。

• 
  

2. 化學(xué)成分與復(fù)驗(yàn)

• 材質(zhì)需提供質(zhì)保書，化學(xué)成分（如C、Si、Mn含量）應(yīng)符合GB/T 1591-2018要求。例如，Q355MD鋼板的碳當(dāng)量（CEV）需≤0.39%，以確保焊接性能。

• 重要工程中，焊釘及母材需抽樣復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)項(xiàng)目包括拉伸、彎曲及沖擊試驗(yàn)。

• 
  

（二）焊接工藝與驗(yàn)收要點(diǎn)

1. 焊接工藝評(píng)定

• 焊接前需進(jìn)行工藝評(píng)定試驗(yàn)，確定電流、時(shí)間、提升高度等參數(shù)。例如，直徑22 mm焊釘?shù)耐扑]參數(shù)為：電流2000-2200 A，時(shí)間1.0-1.2 s，提升高度3-5 mm。

• 穿透焊與非穿透焊需區(qū)分伸出長(zhǎng)度（如Φ22焊釘非穿透焊伸出長(zhǎng)度6 mm，穿透焊7-9 mm）。

• 
  

2. 焊后質(zhì)量檢驗(yàn)

   圖1 彎曲試驗(yàn)合格示例（J2工況試件）
   

• 彎曲試驗(yàn)：錘擊彎曲30°后，焊縫及熱影響區(qū)不得出現(xiàn)裂紋（圖1）。

• 拉伸試驗(yàn)：斷裂位置應(yīng)在焊釘桿部，拉力荷載需≥標(biāo)準(zhǔn)值（如Φ22焊釘≥159.6 kN）。

• 外觀檢查：焊縫需360°連續(xù)焊腳，高度＞1 mm，寬度＞0.5 mm，無(wú)氣孔、夾渣或咬邊（咬肉深度＜0.5 mm）。

• 力學(xué)性能試驗(yàn)：

3. 智能化焊接質(zhì)量控制

• 采用機(jī)器人焊接時(shí)，需定期校準(zhǔn)設(shè)備定位精度，并監(jiān)控熔敷量（如Φ22焊釘熔化量4-6 mm）。

• 焊接環(huán)境需控制溫濕度（推薦溫度20-25℃，濕度≤60%），避免焊縫氧化。

• 
  

（三）施工與驗(yàn)收規(guī)范

1. 布置原則

• 間距要求：縱向間距≥5d（d為焊釘直徑），橫向間距≥4d，且最大間距不超過(guò)混凝土板厚的3倍（如日本規(guī)范）。

• 邊緣距離：焊釘距鋼梁翼緣邊緣≥25 mm，防止局部應(yīng)力集中。

2. 文件審查

• 檢查焊釘質(zhì)保書、復(fù)驗(yàn)報(bào)告及焊接工藝評(píng)定記錄。

• 
  

• 瓷環(huán)需烘干處理，并核查烘焙記錄。

三、工程應(yīng)用與展望

獅子洋大橋和武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋的實(shí)踐表明，剪力釘?shù)暮侠碓O(shè)計(jì)與嚴(yán)格驗(yàn)收是保障橋梁安全的關(guān)鍵。隨著智能化焊接技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人焊接在效率和質(zhì)量穩(wěn)定性上的優(yōu)勢(shì)日益凸顯。未來(lái)，結(jié)合人工智能實(shí)時(shí)監(jiān)控焊接參數(shù)，將進(jìn)一步推動(dòng)剪力釘焊接工藝的標(biāo)準(zhǔn)化與精細(xì)化。

參考文獻(xiàn)

1. GB/T 10433-2002《電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘》

2. JTG/T 3651-2022《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁制造和安裝施工規(guī)范》

3. ISO 13918《焊接材料-電弧螺柱焊用焊釘及瓷環(huán)》

4. 王帆. 鋼—混凝土組合梁中剪力釘?shù)牟贾迷瓌t及單釘承載力的確定[J]. 鐵道建筑, 2013.

（完）