钢桥是以钢材作为主要材料制作桥梁上部结构的桥梁形式。钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度较高的均质材料，因而钢结构的自重较轻。钢桥的螺栓连接是指用螺栓穿过被联结的构件或者板部件通孔，然后套上垫圈，拧紧螺母。它主要用在两边允许装拆，而被联结间厚度又不很大的场合。这一栓接技术是伴随着机械工业的发展而引入的。

1760年开始的英国工业革命造就了现代桥梁的产生。进入19世纪以后，现代炼钢法的诞生，推动了铁路钢桥的大发展。

1850年，英国工程师R.斯蒂芬森（Robert Stephenson，1803～1859）设计建造的第一座跨度141米的钢箱梁桥问世。此后，在木桁架的启发下，德国工程师戈伯（Gerber）建造了跨度131米的底座钢桁架桥。伴随着铁路钢桥的发生发展，很多围绕钢材为土木工程结构和施工机械的革新创造了条件，围绕钢桥的一系列施工技术应运而生（如打桩机、铆接工艺等）。

近代以来，土木工程钢结构的基本构件如梁、柱、桁架等，往往都是由钢板、型钢等连接两层，也就是通过材料单元连接形成基本构件，再进一步组成整体结构。钢结构的连接方式有铆钉连接（简称铆接）、螺栓连接（简称栓接）、焊接连接（简称焊接）。最早的构件连接采用的是铆钉连接，然而这种铆钉连接构造复杂，用钢量大、施工周期长等，后来逐渐被螺栓连接和焊接所取代。

一般螺栓可分为普通螺栓和高强螺栓两类。两者均是采用螺栓将构建或板件“串联”形成整体，二期最大的区别是，普通螺栓（图1）依靠杆身承压和螺栓抗剪传递剪力，而高强螺栓（图2）连接除采用高强度的螺栓外，还在拧紧螺帽时给螺栓施加了很大的预拉力，使被连接构件的接触面之间产生挤压力，从而沿接触面上产生很大的摩擦力，对外力的传递有很大的影响。

图1　普通螺栓的破坏机理

a.摩擦型；b.承压型；c.张拉连接图2　高强螺栓的三种受力方式

中国从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。中国铁道科学研究院（简称铁科院）于1958年成功研制了45号钢高强度螺栓，1961年建成了第1座跨度为41.62米的栓焊桁架桥——雒容桥，采用45号钢生产的8.8级高强度螺栓替代铆钉，为中国钢结构采用高强度螺栓连接奠定了基础。20世纪70年代末，铁科院联合武汉桥梁科学技术研究院、清华大学、大冶钢厂、上海市标准件制造公司和上海先锋螺丝厂成功研制了20MnTiB钢冷镦高强度螺栓。20MnTiB钢的研发成功，使得高强度螺栓的生产由冷镦工艺替代了过去的热镦工艺。由于该钢的淬透性差、机械性能不稳定，在工业化大生产下，当时的工艺只能满足生产M24以下的高强度螺栓，对于更大直径的高强度螺栓如M27、M30，则难以达到要求。为了适应钢结构发展的需要，当时的铁道部和冶金工业部下达了M27、M30高强度螺栓用钢的研究任务，铁科院联合大冶钢厂、上海市标准件制造公司、上海先锋螺丝厂、武汉桥梁科学技术研究院、清华大学一起成功研制了35VB钢，并在九江长江大桥上首次使用了由35VB钢制造的M27螺栓。2000年初，在芜湖长江大桥上则使用了由35VB钢制造的M30螺栓。通过研制高强度螺栓，使得中国的钢结构大六角头高强度螺栓从M12～M30形成了一个完整的系列。

20世纪80年代铁科院联合宝鸡桥梁厂和山海关桥梁厂针对摩擦面的无机富新漆工艺进行研究，并首次在广东省的北江桥上使用。无机富新漆的摩擦面处理工艺已普遍应用于中国钢桥的高强度螺栓连接中。20世纪80年代末，出现了在钢板抛丸或喷砂的基础上喷涂金属铝的处理工艺。喷铝工艺仍是钢桥栓接摩擦面处理中广泛采用的一种工艺。高强度螺栓的施工质量是影响钢结构高强度螺栓连接性能的重要因素。

高强度螺栓的施工质量是影响钢结构高强度螺栓连接性能的重要因素。如何保证所有高强度螺栓连接副的拧紧轴力尽可能接近设计轴力，一直是国际上专家不断探索的问题。20世纪六七十年代，由于中国高强度螺栓生产技术还比较落后，还不能保证同批高强度螺栓连接副按扭矩系数供货，因此在高强度螺栓施拧中只能采用扭角法施工。高强度螺栓的磷皂化表面处理工艺以及第2代定扭矩扳手研制成功后，九江长江大桥及之后修建的铁路钢桥高强度螺栓均采用扭矩法施工。自此，中国高强度螺栓进入了扭矩法施工的时代。第2代定扭矩扳手仍是高强度螺栓施拧中广泛采用的工具。

中国钢桥高强度螺栓连接技术是60多年来完全依赖几代科技工作者的智慧，自主创新研究的结晶。随着基础设施建设的迅猛发展，高强度螺栓连接面临着更大的机遇和挑战。在众多科研人员的努力之下，这项技术必将会在施工方法、表面处理工艺、螺栓材质等方面取得更大的创新和突破。

图3　工业桥梁的金属防锈螺栓