扭剪型高強度螺栓的尾巴斷了，預力就到了嗎：同規格 M22，9 °C 以下平均 220.5 kN，31 °C 以上 235.1 kN

知恵袋的那一題

提問貼在 2012 年 2 月 8 日 Yahoo!知恵袋的工學分類，到存檔時有 19,474 次瀏覽。問題只有兩句： 扭剪型高強度螺栓（日文寫トルシア型）是不是「ピンテールを破断すると」必要的張力就會作用？機構看不懂，請懂的人說明。

唯一的回答被選為最佳解答。它說高強度螺栓的鎖緊是用扭矩管理；六角頭的 F10T 用扭力扳手量， 扭剪型（標示 S10T）是圓頭，用一種叫剪力扳手（シャーレンチ）的工具鎖，鎖到規定扭矩，梅花尾會自動斷掉，所以「不需要管扭矩」。 另外提到扭剪型頭側不放墊圈，同樣板厚選的螺栓長度會略有不同。

2019 年另一題問的是更細的地方：鎖的時候螺栓本體明明被固定住沒轉，梅花尾為什麼會斷？ 那一題的最佳解答只有一句：鎖的時候螺帽和梅花尾上都套著套筒。

兩題的回答都停在「扭矩到了就斷」。提問者真正想知道的是張力，而扭矩和張力之間還隔著什麼，沒有人回答。

斷尾的是扭矩，軸力要經過摩擦換算

兩題回答能確定的只有：鎖的時候螺帽和梅花尾上都套著套筒，到了所定扭矩梅花尾會自己斷。 以下是這類工具的一般構造，由本站補充，引用的來源沒有細寫：剪力扳手有兩層套筒，外套筒套在螺帽上轉，內套筒抓住螺栓末端的梅花尾、承受反方向的力， 所以螺栓本體不跟著轉。梅花尾和螺紋之間有一道破斷溝，扭矩超過這道溝能承受的程度，梅花尾就從溝那裡扭斷。

所以斷尾是一個扭矩訊號：斷的那一刻，扭矩到了這道溝的破斷條件。論文沒有給斷尾扭矩值，每支斷在多少扭矩，這份資料確認不了。 接下來這段也是本站補充的一般背景，論文沒有寫：扭矩變成螺栓軸力，要經過螺紋面和螺帽座面的摩擦。常用的近似式是 T＝k·d·N（T 是扭矩、d 是公稱直徑、N 是軸力、k 是扭矩係數）， k 主要由這兩處的摩擦決定。同樣的 T，k 變大，N 就變小。論文本身只提到「トルク係数値」（扭矩係數）的離散。 摩擦怎麼左右扭矩的意義，本站在另一頁整理過。

所以扭剪型螺栓本質上還是扭矩法，只是把「量扭矩」這一步做進螺栓本身。 論文作者在解釋溫度效應時也是這樣定位的：螺栓上塗的潤滑劑，是用扭矩法鎖緊時讓軸力穩定所不可缺的東西。

這篇統計怎麼做

論文是南邦明等 7 人 2018 年發表在土木學會論文集 A1 的〈トルシア形ボルトS10T (M22)の導入軸力および機械的性質の統計調査〉。 作者來自鐵道建設・運輸施設整備支援機構與 6 家橋梁製作公司。動機寫在第 1 節：扭剪型以 230 kN 為目標斷尾， 但實際導入多少軸力、離散多大，「沒有統計資料」。

先交代幾個基準數字。設計軸力是 205 kN；道路橋示方書與鐵道設計標準對扭矩法規定鎖到設計軸力加 10%，也就是標準軸力 226 kN； 扭剪型的斷尾目標是加 12%，約 230 kN。扭剪型螺栓沒有 JIS 規格，道路橋用日本道路協會、鐵道橋用鐵道總研、建築鋼構用日本鋼構造協會（JSS II 09）的規格。

管理單位是同一製造批（ロット）抽 5 支，看平均與標準偏差；常溫以外只管平均。常溫以外的適用溫度是 0–60 °C（鐵道橋 0–50 °C）。 規格本身就把溫度分成兩檔，下限差 5 kN，這是後面數據的伏筆。

資料有三種來源，合計 2,077 筆，每筆 5 支，共 10,385 支：

在恆溫的試驗場，斷尾目標大致做到了：證明書平均 231.5 kN，88% 高於標準軸力 226 kN；立會試驗平均 230.1 kN，與證明書的差平均只有 −1.1 kN。 但即使溫度穩定，同一批 5 支裡最大與最小的差，最多到 26 kN，平均 14.1 kN。 螺栓長度從 50 到 180 mm，與軸力的相關係數只有 0.130，論文寫的是看不出明確相關。

到了工地，溫度把平均值拉開 15 kN

現場試驗的 625 筆依試驗當時的氣溫分三組：常溫 10–30 °C 有 402 筆，低溫 9 °C 以下 169 筆，高溫 31 °C 以上 54 筆。 工地的確認試驗基本上都用 80 mm 長的螺栓。

三件事可以從表上直接讀出來。第一，平均軸力高溫＞常溫＞低溫，低溫與高溫差 15 kN。 第二，低溫組 5 支平均的最低值是 208 kN，常溫以外的下限是 207 kN，只差 1 kN；常溫組最低 213 kN，對下限 212 kN 也只差 1 kN。 論文結論寫的是「規定下限值附近的情況是有的」，上限附近則沒有出現。 第三，冬天量到的值比出廠證明書平均低 8.1 kN，夏天只低 1.1 kN。論文把證明書與立會試驗都歸為室溫一定的試驗場數據（JIS 規定 23±5 °C，立會資料平均 21.8 °C）；證明書每一筆的試驗溫度，論文沒有列。

作者把 625 筆對溫度做迴歸。5 支平均是 Y＝0.4733X＋218.4，相關係數 0.615；個別螺栓是 Y＝0.4730X＋218.7，相關係數 0.529。 換成本站的說法，在觀測到的溫度範圍內，氣溫每差 10 °C，平均軸力約差 4.7 kN；低溫組與高溫組的平均相差約 6.6%。 代入立會試驗的平均室溫 21.8 °C，迴歸推估 228.7 kN，和立會試驗實測的 230.1 kN 差 1.4 kN，兩組資料對得上。

作者的解釋是潤滑劑：螺栓上塗的潤滑劑有溫度依存性，所以溫度高時軸力也高，論文用的是「考えられる」（可以認為）。 這是作者的判斷，論文沒有拿潤滑劑單獨做試驗。他們也據此認為，工地資料比試驗場資料分布寬，主因是溫度，而不是工地的設備或機具。

這個方向不能推成「天熱軸力就高」的通則。本站同批的高強度螺栓下雨天能不能鎖引的網谷等 2023 年試驗， 六角 F10T M22 用扭力法、每個溫度先用乾燥螺栓重設扭力，40 °C 的平均軸力反而比 20 °C 低約 7%，每個條件只有 3 支。 兩篇的溫度趨勢不同，螺栓種類、潤滑劑、扭矩怎麼給、樣本數也都不同，不能合併成一條溫度規則。

回到那個問題：尾巴斷了，張力到了沒

照這份統計回答知恵袋的提問：尾巴斷了，代表扭矩到了。張力到多少，在這份資料裡會跟著試驗時的溫度變；作者推測原因是潤滑劑，但沒有直接比較不同的潤滑狀態。 在試驗場的室溫下，它大致落在設計目標 230 kN 上下；冬天的工地平均低了 10 kN 左右，有些批次的 5 支平均離下限只剩 1 kN。

最佳解答說「不需要管扭矩」，在操作層面沒錯，現場確實不用拿扭力扳手量每一支。 但「不需要管」不等於沒有管：這份論文所有的工地資料，都來自每天開工前用油壓式軸力計量 5 支的確認試驗，確認符合規定才開始鎖。 在這份論文調查的工程裡，扭剪型把扭矩檢查交給了螺栓，軸力檢查則交給了每天作業開始前那 5 支。

順帶一個量級：同一批證明書上，製品的引張荷重平均 328.4 kN（規定 303 kN 以上）。230 kN 的斷尾目標大約是製品引張荷重的 70%，這是本站換算。 論文量的是導入軸力。本站的說明是：低溫時軸力偏低，對摩擦接合來說是夾緊力變小；低溫對接頭承載力的影響，論文沒有做試驗。

工地與採購可以照做的事

第 1 到 4 點以論文的數據與調查程序為依據，但寫成現場做法是本站的解讀；第 5、6 點是本站的延伸建議，論文沒有驗證。

1. 把每天的軸力確認試驗當成真正的驗收。斷尾只說明扭矩到了。論文的現場資料就是每天作業開始前 1 批 5 支、用油壓式軸力計量，確認符合規定才開始鎖的結果。
2. 確認試驗時記下氣溫，用對那一檔的判定值。道路橋、鐵道橋常溫 10–30 °C 時 5 支平均要在 212–249 kN、標準偏差 11.5 kN 以下；常溫以外只看平均 207–261 kN。建築鋼構另有一組數字（表-2）。
3. 冬季開工的那幾天，預期平均會偏低。9 °C 以下的 169 筆裡，只有 20% 的 5 支平均高於標準軸力 226 kN，最低一筆 208 kN。量到接近下限的值，對照那天的溫度來看，不要只看出廠證明書。
4. 出廠證明書是室溫一定的試驗場數字。它和立會試驗平均只差 1.1 kN，論文認為可信；但冬天工地平均比它低 8.1 kN。本站的建議是不要拿證明書代替現場值。
5. 早上冷、下午熱的工地，確認試驗的溫度不一定代表整天的作業溫度。本站建議在記錄上同時寫下作業時段的氣溫範圍；溫差大的日子要不要追加試驗，請依各自的施工規範與監造判斷。論文的資料是每天 1 次。
6. 採購時保留螺栓的潤滑狀態。論文把溫度效應歸給出廠塗的潤滑劑。本站的推論是，任何改變這層潤滑劑的事（例如自行清洗或另外加油）都會讓扭矩與軸力的對應離開出廠時的狀態，這一點論文沒有測。

六角高強度螺栓在日本橋梁上另有一套扭矩管理與轉角法的規定，熱浸鍍鋅螺栓的情況可以看這一頁； 各種鎖緊方法的預力離散度比較在這一頁。

這一頁不能下的結論

資料只有 S10T M22，來自日本的橋梁工程；其中能彙整的檢查證明書來自 3 家螺栓廠。換成別的直徑、別的強度等級、別的潤滑劑，數字不能照搬。 這是既有證明書與現場確認試驗的觀察性統計，溫度與潤滑劑都沒有受控，相關不能單獨證明因果。製造廠用 X–R 管理圖做品質管理，論文提醒單一批 5 支的標準偏差只能當參考值。 溫度方向（越熱軸力越高）是這批扭剪型螺栓工地資料裡的趨勢，本站不把它推成其他扣件、其他潤滑劑或其他鎖緊法的通則。迴歸圖的橫軸畫到 0–40 °C，但論文沒有列出觀測溫度的最小、最大值，本頁不把迴歸式用到觀測範圍以外。 高溫組只有 54 筆，分布沒有明顯峰值。潤滑劑是作者的解釋，論文沒有單獨驗證。 「每 10 °C 約 4.7 kN」「低溫與高溫差約 6.6%」「斷尾目標約為引張荷重的 70%」是本站由論文數字換算。 論文沒有給斷尾時的扭矩值，本頁也沒有寫。冬季施工該不該採取額外措施，論文沒有討論。

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

扭剪型螺栓的梅花尾斷了，是不是就代表軸力夠了？

斷尾代表扭矩到了梅花尾破斷溝的破斷條件，論文沒有給這個扭矩值。扭矩換成軸力還要經過螺紋與座面的摩擦。南ほか 2018 統計 S10T M22，工地 9 °C 以下平均 220.5 kN、31 °C 以上 235.1 kN；論文調查的工程是每天作業開始前用油壓式軸力計量 5 支，符合規定才開始鎖。

為什麼冬天扭剪型螺栓的軸力比較低？

論文作者認為是螺栓上塗的潤滑劑有溫度依存性，所以溫度低時軸力較低。625 筆工地資料的迴歸是 Y＝0.4733X＋218.4（5 支平均，相關係數 0.615），論文沒有單獨試驗潤滑劑。

扭剪型螺栓的軸力規定值是多少？

依日本道路協會與鐵道總研的規格，S10T M22 每批抽 5 支：常溫 10–30 °C 時平均 212–249 kN、標準偏差 11.5 kN 以下；常溫以外只管平均 207–261 kN。建築鋼構（日本鋼構造協會）是 212–256 kN、16.0 kN 以下與 205–268 kN。扭剪型螺栓沒有 JIS 規格。

出廠檢查證明書上的軸力可以直接當現場值嗎？

本站不建議。論文把證明書與立會試驗都歸為室溫一定的試驗場數據（JIS 規定 23±5 °C），兩者平均只差 1.1 kN；但在工地，低溫時平均比證明書低 8.1 kN，常溫低 3.8 kN，高溫低 1.1 kN。

參考資料

• 南邦明、遠藤輝好、小峰翔一、吉岡夏樹、宮井大輔、澁谷敦、内田大介（2018）—— トルシア形ボルトS10T (M22)の導入軸力および機械的性質の統計調査，土木学会論文集A1（構造・地震工学）74(2):280–289
• Yahoo!知恵袋（2012-02-08）—— トルシア型高力ボルトってピンテールを破断すると必要な張力が働くんですか？
• Yahoo!知恵袋（2019-01-30）—— トルシア型高力ボルトのピンテールは、回転させていないのに、なぜ破断するのですか？
• 一個扭力數字，背後假設了一組摩擦條件
• 熱浸鍍鋅高強度螺栓：扭力係數全在規定內，日本橋樑規範還是要求轉角法
• 你的鎖緊方法把預力控制得多差
• 最可靠的預拉方法，起算點是「一個鋼構工人使出全力」

論文全文由本站讀過，規定值、筆數、平均值與迴歸式照原文的表-1 到表-5、表-8 與圖-11 到圖-13。每 10 °C 約 4.7 kN、低溫與高溫差約 6.6%、斷尾目標約為引張荷重的 70% 是本站換算；T＝k·d·N 與剪力扳手的雙套筒構造是本站補充的一般背景，論文沒有寫。「工地與採購可以照做的事」第 1–4 點的現場做法是本站依論文的解讀，第 5、6 點是本站建議，論文沒有驗證。