解放桥为修建于1927年的铆接钢桥，钢材限于当时技术，杂质比较多，硫、磷含量高，钢材表面渗入大量氮元素，这些原有钢材在受热的状态下，容易变脆。因此，解放桥原有钢材与目前新型钢材连接时不宜采用焊接方式，而应采用高强度螺栓连接或铆接。为保持解放桥的原始风貌，原铆接方式依旧保留，更换构件的连接将采用铆接工艺。

然而，一方面，由于钢桥的钢板较厚，铆接方法和铆接措施存在若干技术与工艺上的问题需要解决；另一方面，由于栓接和焊接工艺的发展，桥梁铆接工艺已极少应用，熟练的桥梁铆接技工极其缺乏，传统铆接工艺几近失传，而新一代铆接技术尚无规范可循。需通过试验来检验新一代铆接设备和工艺制作，并制定具体的施工工艺、操作规程及设计准则，以保障解放桥关键构件连接的可靠性。

考虑到铆接工艺对技工的技术水平要求较高，而解放桥需要缀合的钢板层数多、总厚度大，在缺少熟练技工，施工难度较大的情况下，如何制定好铆接操作中的各种工艺参数、确定铆钉的合理尺寸是修复工程需要重点解决的问题。根据解放桥构造特点，选取不同板层数与铆钉数，进行了8种铆接接头的工艺评定试验，以模拟实桥构件连接方式。工厂制作完成试件后，切开检验各项工艺指标，进而改进铆接工艺。通过相关的力学试验测试构件铆接的力学性能，为设计提供试验数据支持。

1）试验用钢料及设备

解放桥修复工程铆接结构材料包括原桥的钢材（相当于A3钢）及新钢材Q345qD钢材，板厚规格有8mm、10mm、12mm。型材为Q345qC钢，规格主要有L75×10、L80×8、L125×12。铆钉选用不经表面处理的半圆头铆钉，直径为22mm，材质为BL3。铆接试件如图3-20所示。

试验用的主要设备包括铆钉枪、热电耦合加热炉，分别如图3-21所示。

图3-20　铆接试件

图3-21　铆接设备

2）铆接工艺评定

解放桥铆接工艺流程：构件紧固→修孔（铰孔）→铆钉加热→接钉与穿钉→顶钉→铆接。考虑到解放桥的施铆位置变化多，施铆方式选用风枪铆，即利用6kg／mm2的高压风作为动力施铆。根据图纸的铆接接头形式，对确定的8种铆接试件，针对钉孔直径、温度、铆钉长度要求进行工艺评定试验。

（1）铆钉长度确定。铆接的钉杆如果过长，铆成的钉头就会过大或过高，容易使钉杆弯曲；钉杆过短，则墩粗量不足，钉头成型不完整，影响铆接强度和紧密性，或刻伤板料。铆钉长度的确定是铆接工艺中的重要环节。钢制半圆头铆钉未铆合前钉杆长度L计算为

式中　∑δ——板厚（总厚度）；

d——铆钉直径；

α和β——调整参数。

各符号意义如图3-22所示。(www.daowen.com)

通过多次铆接试验对公式中的参数进行修正，最终确定α＝1.1，β＝（1.65～1.75）。用修正过的公式计算全桥各种铆接形式所需的铆钉长度，并逐一进行试验验证。

（2）铆钉与板件充实度检验。在钉头外观尺寸检验合格的铆接接头中抽取试件，检验铆钉与板件的密实程度。检查时，每钉量测三个截面的钉径，其平均值与孔径差小于0.4mm。检验结果表明，外观上铆钉基本充满了整个钉孔，用塞尺测量钉杆与孔的间隙在0.05～0.15mm，符合规范要求，如图3-23所示。

图3-22　铆接构件示意图

图3-23　铆钉与板件充实度检查

（3）铆钉加热温度及终铆温度。铆钉加热控制对铆接性能有较大影响。加热温度取决于铆钉材料和施铆方式。采用风动铆钉枪铆接普通碳素钢铆钉时，应加热到1000～1100℃，并去除表面附着的铁屑。

铆钉内的预紧力大小与板厚及打铆终止时的温度有关。经过高温施铆的铆钉在长度方向的冷缩受到钢板的阻止，钉杆内产生预拉应力，使连接板件紧密贴合，当连接件受力时，接触面上产生很大的摩擦阻力，从而保证了缀合板件共同受力及均匀传力的工作性能。为保证产生1500～2000kg／mm2的预紧力，铆接的终铆温度应严格控制，一般控制在450～600℃。钢的温度与火色及铆接工艺试验数据如表3-2、表3-3所示。

表3-2　钢的温度与火色对照表

表3-3　铆接工艺试验数据表

　　（4）铆接工艺试验结论。

①试验的各种铆接接头完全能代表全桥铆接形式。

②试验的各铆接钉头经外观检验、尺寸检验，质量合格。

③试验所确定的钉杆长度、热铆温度、铆钉充实度等可应用于解放桥的生产制造中。

④工艺试验数据可作为编制解放桥铆接工艺的依据。