敲一敲就知道螺栓鬆了嗎：用了 54 年的鋼橋，抽出來量的高強度螺栓平均只剩設計軸力的 87%，四座橋的平均都在設計值以下

2012 年 12 月的那個問題

提問貼在 2012 年 12 月 8 日深夜，分類是工學，到現在有 14,369 次閱覽。提問者自稱外行，問題分三層： 打音檢查靠人耳判斷，氣氛、錯覺、個人感覺都會讓判斷出錯，這樣真的聽得出鬆動嗎？ JIS 把螺紋強度、材質、扭力、直徑、螺距都規格化了，照規定扭力鎖好還會鬆，那規格有什麼用？ 最後一句是「劣化が緩みに繋がるのですか」。

五則回答各說各的。獲選的最佳解答說，從工作經驗看，鬆掉的螺栓敲起來聲音確實不一樣，原因大概是車輛通過時的振動讓螺栓往鬆的方向轉。 另一位舉巴士營業所敲輪胎螺帽為例，說意外地分得很清楚。還有一位的說法不同：螺栓螺帽經年固著之後，扭力管理就做不到了， 要管鬆動得靠對位記號（合いマーク），看它有沒有錯開；施工時的管理和之後的經年管理，是兩套不同的方法。 還有回答者提到當時的高速道路隧道事故：一位說那是用接著劑固定在混凝土裡的化學錨栓，和鎖進金屬內螺紋的螺栓是兩回事；另一位說原因不在螺絲鬆，而是用高分子材料結合異種材料的設計（都是回答者的說法，本站沒有查證事故原因）。

多數回答把焦點放在打音、螺栓有沒有轉、對位記號有沒有錯開；也有回答談到接著劑剝離、疲勞與腐蝕。提問者問的劣化，還有另一種可能：螺栓沒有轉，夾緊力自己變少了。 下面這份調查用的是把螺栓拆下來、以頭部應變校正的方法量剩多少；它沒有拿其他量法來比較。

論文怎麼量：從螺栓頭的彎曲反推軸力

飯田哲也等七位作者（瀧上工業、京都大學、大阪市立大學、富山大學、國土交通省近畿地方整備局）2020 年發表在《鋼構造論文集》的這份調查， 對象是四座仍在使用的鋼橋（論文謝辭寫明，螺栓由國土交通省近畿地方整備局各事務所提供）。接頭都是摩擦接合用高強度六角螺栓，等級 F10T 或 F11T，尺寸全是 M22，接合面都是無塗裝規格。

量法的原理是：螺栓被軸力拉長時，頭部一邊受螺桿往下拉，一邊被墊圈往上頂，會產生小幅彎曲。 在頭的表面貼應變計，拆下螺栓、軸力釋放，記下應變變化；再把同一支螺栓裝進實驗室的校正裝置，加載到同樣的應變，那個荷重就是它在橋上時的殘存軸力。 論文說這個方法不必在頭部鑽孔。

要先記住一個前提：台帳和圖面上都查不到當年用什麼方法鎖緊。所以這份調查量到的是「現在還剩多少」，不知道當初鎖到多少。

四座橋的結果

A 橋是最老的一座。兩個主梁接頭的腹板 8 支平均 188 kN、下翼板 8 支 189 kN，比例都是 87%。 論文寫「幾乎每一支」都低於設計軸力；表 2 裡 16 支有 14 支低於 216 kN，最低的一支 144 kN（66.7%），另外兩支是 216 kN 與 218 kN。

B 橋 16 支全部低於設計軸力，表 3 最高的一支是 99.0%。主梁接頭的腹板平均 76%、下翼板 75%，連接對傾構與橫構的節點板（ガセット）4 支平均 91%。

C 橋 6 支裡有 2 支已經延遲破壞（下一節）。剩下 4 支平均 99%，其中一支 235 kN，是設計值的 108.8%。

D 橋抽得最多，102 支全部沒有達到設計軸力。腹板平均 157 kN（76%），下翼板 136 kN（66%），全體 143 kN。 這裡有一個對不上的地方：論文正文與表 5 合計列都把全體寫成 66%，但 143 ÷ 205 是 69.8%（本站計算），66% 恰好和下翼板的比例相同；兩者不一致，論文沒有說明原因。 表 5 裡最低的一支只剩 61 kN，是設計值的 29.6%；最高的一支 92.7%。

鎖緊時多給的 10% 去哪了

論文第一節交代了日本的做法：高強度螺栓會因鬆弛（relaxation）掉軸力，所以鎖緊時以比設計軸力多約 10% 的「標準螺栓軸力」去鎖，用這 10% 去抵鬆弛。 過去的鬆弛試驗推估，軸力的降低在無塗裝接合面約 5%，塗裝接合面 10%–15%。這些多半是實驗室或曝露試驗場的條件， 從用了 30 年以上的實橋拔螺栓出來量的例子很少。

四座橋的接合面都是無塗裝規格，照既往推估只會掉 5% 左右，加上鎖緊時多給的 10%，殘存軸力應該還在設計值之上。 實測四座的平均都在設計值以下。假如 A 橋當年真的鎖到約 238 kN，那 188 kN 只剩約 79%（本站計算）；但鎖法查不到，這只是一個假設下的對照，不能說成實測的損失量。

論文的前言還提到另一份文獻（橋本等，2016）：一座供用 30 年後撤除的耐候性鋼橋，量到的殘存軸力也有很多低於設計值。本站沒有讀到那份原文。

和年數對不起來

直覺是越老的橋掉越多。這份調查看到的不是這樣：最老的 A 橋（54 年）87%，最年輕的 B 橋（31 年）80%，D 橋（32 年）最低。 作者把各橋的數據依建設年代畫在一起（圖 15），結論是同一年代內螺栓之間的分散就很大，看不出殘存軸力和經過年數之間的相關。

D 橋為什麼低，作者給了一個具體的推測。箱桁下翼板伸出去的那一段，很多螺栓不到 50%。調查時要在那裡換上新螺栓， 發現螺栓離腹板太近，電動鎖緊扳手放不進去；所以當年架設時可能只用手扳手鎖，從一開始就沒有達到設計軸力。 作者也說 D 橋的 66%「不能一概歸於經年降低」，施工不良可能也是原因。

部位的差異也寫了。同一個主梁接頭裡，腹板和下翼板、靠近中性軸和靠近下緣，殘存比例看不出差別。 主梁和二次構件之間有差：B 橋主梁接頭的螺栓比節點板的低 15 個百分點（本站用表 3 算；論文 §3.2.2 寫約 15%，結論寫約 18%）， 作者推測主梁長期承受靜載與活載，比受力小的二次構件掉得多，但也說樣本少，不能一概而論。

放在一起看，四座橋的資料看不出殘存軸力與年數的相關。D 橋的低值可能受初始鎖緊不足影響，但這是作者依目前扳手空間做的推測，沒有當年施工紀錄可對；B 橋主梁與二次構件也有差，但樣本少。這些都不足以判定扳手空間或構件種類比年數更重要。這是四座橋、140 支螺栓的觀察，作者自己也把它定位為基礎研究。

F11T：外觀看不出來的斷裂

論文前言寫明，F11T 因為發生延遲破壞，現在已經不使用；這次四座橋裡有兩座用的是 F11T。

C 橋抽的 6 支裡，腹板的 G1-w1 與 G1-w3 已經延遲破壞。裂紋藏在裡面，拔出來時看不出來，是在實驗室做校正試驗時斷掉才發現的。 論文寫，現場拔螺栓的階段，要用目視找到會引發斷裂的裂紋有困難。斷的位置一支在緊鄰螺帽的螺紋，一支在螺帽之外、沒有和螺帽咬合的螺紋段（遊びねじ部）。

兩座 F11T 橋的差別在環境。A 橋取樣的接頭在中央分隔帶那一側，雨淋不到，16 支都沒有延遲破壞。 C 橋的接頭在雨會直接打到的外側主梁，螺栓的桿身與螺紋有輕微生鏽。C 橋離海岸的距離，表 1 寫 28 km（§4.3 寫 20 km），作者認為飛來鹽分造成的腐蝕不太可能。 作者的結論是：F11T 螺栓即使外觀看起來健全，也可能裂紋已經在裡面、沒有軸力。

F11T 還有一個量測上的問題。用頭部應變換算軸力，F10T 的校正數據落在一條線上（圖 16 的決定係數 R² 0.9865），F11T 散得多（0.8912；論文結論寫作相關係數 0.98 與 0.89）。 作者切下頭部與桿身量楊氏係數，差異不到 1%，排除了材料性質這個原因，其餘候選（熱處理、尺寸偏差、延遲破壞等內部損傷）留待增加樣本再查。 高強度螺栓的氫與延遲破壞，本站在1700 MPa 螺栓的曝露試驗那一頁談過。

回到那個問題：劣化會讓螺栓鬆嗎

「鬆」這個字底下有兩件事。本站在螺絲為什麼會鬆把它拆開過：一種是螺栓被轉回去，另一種是螺栓沒轉，夾緊力自己流失。 知恵袋的回答多半在講第一種，回答者提到的對位記號，看的也是第一種。

這份調查量到的是殘存軸力。論文沒有量螺栓轉了多少角度，所以分不出軸力降低裡，回轉、鬆弛、初始鎖緊不足或其他因素各占多少。 能說的是：四座橋都沒有看到頭部或螺帽腐蝕減肉，殘存軸力仍從設計值的約三成到超過設計值都有，「外觀沒有腐蝕減肉」和「軸力足夠」是兩件事。

提問者的第二層疑問把問題連到 JIS 與指定扭力，這篇論文沒有分析 JIS 的規定範圍，只能提供部分線索：四座橋當年的鎖緊方法與初始軸力都查不到，而量測時的殘存軸力多半低於設計值。 因為初始導入軸力未知，這些結果不能用來判定約 10% 的預留量本身夠不夠。D 橋的例子則顯示，有些螺栓可能從一開始就沒鎖到設計軸力（作者的推測）。

第一層疑問，打音聽不聽得出來，這份論文沒有回答。它沒有做打音，也沒有把打音結果和實測軸力對照。 一支剩 66% 軸力的螺栓敲起來和剩 99% 的有沒有差別，本站沒有資料，不替它下判斷。

實際怎麼做

以下是給維護與檢查人員的判斷順序。標明出自論文的是作者的觀察或結論，其餘是本站依這份調查整理的建議，論文沒有驗證。

1. 先分清楚要找的是哪一種鬆。 回答者說，對位記號錯開表示螺栓轉了。本站認為反過來不成立：記號沒錯開，不能當成軸力還夠的證據。這份調查沒有看對位記號，但它的螺栓沒有腐蝕減肉，軸力仍從約三成到設計值以上都有（論文）。
2. 不要拿供用年數推估殘存軸力。 四座橋看不到殘存軸力與年數的相關（論文）。年輕的橋不代表軸力還在。
3. 留意鎖緊時扳手放不進去的位置。 D 橋箱桁下翼板伸出段，電動扳手放不進去，很多螺栓不到 50%（論文；作者推測當年只用手扳手鎖）。本站建議把靠近腹板、加勁材等空間受限的螺栓列入抽查對象；這是本站的假設，只有 D 橋一例，論文沒有提出這項規則。
4. 需要數字，就抽樣拆下來量。 論文的方法是頭部貼三軸應變計、拔出、再校正換算，拆下的位置換上新螺栓（論文 §4.1 有換新螺栓的記載）。抽樣數與位置怎麼定，論文沒有規則，若要看 B 橋主梁與節點板差 15 個百分點的現象（論文，樣本少）會不會重現，本站建議主梁接頭與二次構件都取樣。
5. F11T 要當成另一個問題處理。 外觀健全的 F11T 也可能已經有內在裂紋、沒有軸力（論文）。論文說現場目視難以發現裂紋；對位記號論文沒有評估。本站認為用 F11T 的接頭，判斷不能只靠外觀。C 橋斷裂的 2 支在雨會直接淋到的外側主梁，A 橋淋不到雨的接頭沒有斷（論文）；這只是兩座橋的對照，不足以排出一般的優先順序。
6. 量到之後，門檻要另外訂。 論文只報告殘存比例，沒有說掉到多少要處理，也沒有算接頭的滑移耐力。本站介紹過一條美國礦場岩栓的規則，預拉力掉到原值 70% 要處理，但那是不同的構造與法規，不能直接套到橋梁。 軸力不足時摩擦接頭會變成哪一種接頭，見沒鎖緊的螺栓，是另一種接頭。
7. 打音當篩選，不當量測。 這份調查沒有評價打音，也沒有評價對位記號。C 橋那兩支斷掉的 F11T，拔出時目視也看不出來（論文）。本站的看法是，打音最多拿來找明顯鬆脫的螺栓；要知道「剩幾成」，這份論文有數據支持的是拆下來以頭部應變校正的量法。

這一頁不能下的結論

調查只有四座橋，螺栓都由近畿地方整備局各事務所提供，全是 M22、接合面全是無塗裝規格；A、B、C 各抽 6 到 16 支，只有 D 橋有 102 支，A、B、C 只取自少數接頭，不能代表各橋全部螺栓。作者自己定位為基礎研究，並說要依建設年代、橋種、塗裝規格、立地與氣象、腐蝕環境、軸力管理方法擴大調查。 四座橋的鎖緊方法都查不到，所以本頁不說軸力「掉了」多少，只說「現在剩」多少；約 238 kN 的鎖緊值是本站依「多約 10%」做的假設。 每座橋只有一個量測時點，沒有軸力隨時間變化的曲線，不能推算某座橋再過幾年會剩多少。 D 橋的施工不良是作者依現在扳手放不放得進去提出的推測，沒有當年施工紀錄可驗證。D 橋全體 66% 是論文值，本站依平均軸力算是 69.8%；主梁與二次構件的差，論文一處寫 15%、一處寫 18%；C 橋離海岸距離表與正文不一致，本頁都照列。 論文沒有量螺栓轉角，分不出軸力降低中有沒有回轉的部分；沒有測打音，所以本頁不說打音有效或無效；沒有算滑移耐力，所以不說這些接頭不安全。 F11T 的延遲破壞只在 C 橋的 2 支螺栓上看到，不能據此估計 F11T 整體的破斷比例。F11T 的應變—軸力校正比 F10T 分散，C 橋 99% 又只以 4 支健全螺栓計算，跨等級、跨橋比較要保守看。知恵袋回答中關於隧道事故原因的說法，本站沒有查證。

這一篇不屬於六步中的任何一步。它橫跨各步，或者發生在組裝之後。導致它的那些決定是在哪裡做的，見指定一顆螺絲，那篇寫的是順序，以及為什麼順序做反了是重工。

常見問題

用了幾十年的鋼橋，高強度螺栓的軸力還剩多少？

飯田等 2020 年從四座供用 31 到 54 年的鋼橋拆下 M22 高強度螺栓量測，平均殘存軸力分別是設計軸力的 87%（A 橋，54 年）、80%（B 橋）、99%（C 橋健全的 4 支）與 66%（D 橋，論文值；依平均軸力算是 69.8%）。四座的平均都在設計值以下，個別螺栓最低只剩 29.6%。

橋越老，螺栓軸力掉越多嗎？

這份調查看不到這個關係。最老的 A 橋 87%，最年輕的 B 橋 80%，32 年的 D 橋最低。作者認為 D 橋部分螺栓當年可能因扳手放不進去而只用手扳手鎖，從一開始就沒達到設計軸力。

打音檢查能聽出高強度螺栓的軸力不足嗎？

這份論文沒有做打音，也沒有把打音和實測軸力對照，所以無法回答。它顯示的是：外觀沒有腐蝕減肉的螺栓，殘存軸力仍從約三成到設計值以上都有；要知道剩多少，論文用的是拆下來以頭部應變校正的方法。

F11T 螺栓有什麼要注意的？

F11T 因延遲破壞現在已不使用。這份調查在 C 橋 6 支 F11T 中發現 2 支已延遲破壞，裂紋在內部，現場目視看不出來，是在實驗室校正時才斷。斷點在緊鄰螺帽的螺紋與不完全咬合段。C 橋接頭在會淋雨的外側主梁，A 橋淋不到雨的接頭沒有發現。

參考資料

• 飯田哲也、杉浦邦征、山口隆司、鈴木康夫、吉津宏夫、森田啓司、織田博孝（2020）—— 長期供用中の鋼橋における高力ボルト摩擦継手の残存ボルト軸力測定とその傾向に関する基礎的研究，鋼構造論文集 27 卷 107 號，pp.9–22
• Yahoo!知恵袋（2012-12-08）—— ボルト緩みを調べる打音検査に疑問です
• 螺絲為什麼會鬆：兩件不同的事共用一個詞
• 沒鎖緊的螺栓，是另一種接頭
• 七成，墊在木材上時是五成
• 曝露中斷掉的 1700 MPa 螺栓，氫來自腐蝕

論文全文由本站讀過（J-STAGE PDF）。殘存軸力、比例、變異係數、支數與橋梁資料照原文表 1–表 5 與正文；A 橋 16 支中 14 支低於設計值、D 橋 69.8%、B 橋主梁與節點板差 15 個百分點、約 238 kN 的假設鎖緊值與 79% 為本站計算。論文中 D 橋全體比例、主梁與二次構件的差、C 橋離海岸距離有前後不一致，本頁並列。論文引用的橋本等 2016 本站未讀原文。「實際怎麼做」除標明出自論文者外，是本站的建議。