在工程现场,螺栓往往被视为最普通、最成熟、也最“没技术含量”的部件。施工完成后,拧紧力矩合格,记录归档,项目便进入下一阶段。在很长一段时间里,工程界对螺栓的认知几乎停留在一个问题上:它紧不紧?
但真实运行中的结构安全告诉我们,这个问题远远不够。

(螺栓不只是紧不紧:预紧力与温度双参数监测的工程意义 图源:摄图网)
被低估的风险源:螺栓状态并非静止不变
在风电、轨道交通、桥梁、重型装备、压力容器等场景中,螺栓并不是一次性完成使命的连接件,而是长期承受载荷、振动、温度变化和环境侵蚀的“工作部件”。
预紧力会衰减,这是工程界的共识。材料的应力松弛、结构的微变形、振动带来的摩擦滑移,都会让原本合格的预紧力在运行中悄然下降。而这种变化往往发生在肉眼不可见、人工巡检难以及时发现的阶段。
更容易被忽视的是温度因素。温升不仅来自环境,还可能来自摩擦、结构受力异常、设备工况变化。温度变化会直接影响材料的弹性模量、热膨胀行为,从而反过来改变螺栓内部的真实受力状态。在高温或温度频繁波动的工况下,仅靠一次性拧紧的“静态合格”判断,本身就是不可靠的。
“预紧力+温度”同时看,更安全?
在传统监测思路中,预紧力和温度往往被当作两个独立问题处理。力学问题归力学,热问题归热工。但在实际结构中,这两者从来不是彼此孤立的。
温度变化会引起螺栓与被连接件之间的热膨胀不匹配,从而改变接触压力分布;而预紧力的下降,又可能导致接触状态恶化,摩擦发热增加,进一步引发局部温升。很多工程事故并非源于单一参数越界,而是多种因素叠加后的连锁失效。
因此,如果只监测预紧力,却无法判断温度背景,就很难区分“真实松动”和“热效应引起的暂态变化”;如果只看温度,却不了解当前的受力状态,也无法判断温升是否已经对结构安全构成威胁。双参数的同步获取,本质上是在为工程判断提供“上下文”。
从事后检查到过程感知的转变
过去,螺栓问题更多依赖定期巡检、人工复紧甚至事后分析。这种方式在结构数量少、风险可控的场景下尚能接受,但在大规模装备和关键基础设施中,其局限性越来越明显。
一方面,人工巡检难以覆盖运行过程中的瞬态风险;另一方面,过度保守的复紧策略又会带来额外的人力成本,甚至引入新的结构损伤风险。工程界真正需要的,是一种长期、在线、与结构同寿命的状态感知能力。
在这一背景下,无源无线的预紧力与温度复合监测思路开始显现其工程价值。它并不追求高频采样或复杂算法,而是以最小的系统侵入性,持续提供关键连接点的真实状态信息,让运维决策从“经验判断”转向“状态依据”。
工程意义不在“更先进”,而在“更可靠”
需要强调的是,双参数监测的意义,并不在于让螺栓看起来更“智能”,而在于让工程判断更可靠。
当预紧力变化与温度趋势能够被同时观察时,运维人员可以更早区分正常工况波动与异常演化;设计人员可以基于真实数据优化结构冗余和维护周期;管理者也能够将有限的检修资源投入到真正高风险的节点上。
从这个角度看,螺栓不再只是一个被动的紧固件,而是成为结构安全体系中的一个感知节点。

(螺栓不只是紧不紧:预紧力与温度双参数监测的工程意义 图源:摄图网)
工程安全从来不是由某一个部件决定的,但往往会在最不起眼的连接点上失守。将螺栓的关注点从“紧不紧”,拓展到“在什么温度条件下,它是否仍然保持应有的预紧力”,是工程认知的一次重要升级。
预紧力与温度的双参数监测,并不是增加复杂度,而是在复杂工程现实面前,选择了一种更诚实、更可持续的监测方式。对于长期运行的关键结构而言,这种转变,来得并不早。


