螺栓看到的力，可能是你加上去的兩倍

多出來的那個力從哪裡來

當一片法蘭、角鋼肢或端板被拉而且彎曲時， 螺栓線外側的界面可能仍然維持受壓。 那塊還在接觸的區域會推回來。於是螺栓必須同時平衡外加拉力與那個接觸反力：

會發生這件事，是因為界面只能推、不能拉： 靠近載荷的那一區被掀起來之後，原本分散的壓應力就集中到還留著的接觸區， 而那個集中的反力坐在一段力臂上。

兩句常聽到、但不成立的話

「偏心受力就會有撬力。」單靠偏心不會。 構件還必須一邊彎曲、一邊在螺栓線外側保有接觸。 夠剛的法蘭，或是外側接觸已經失去的幾何，撬力可以很小甚至是零。 在量到下面那個「兩倍」的同一組試驗裡，另一個試件——法蘭厚 32 mm、 螺栓 20 mm、距腹板中心線 70 mm—— 在分離之前螺栓力幾乎沒有增加。

「支點就是法蘭的邊緣。」有效支點是剩下的那塊壓縮接觸區。 計算時會把它理想化在法蘭趾端，但它會隨載荷、法蘭厚度、 螺栓到腹板的距離、以及支承它的東西的剛度而移動。 在彈性分析裡把它當成固定在實體邊緣，可能是偏不保守的。

它會有多大，以及它對疲勞做了什麼

對於在端部接觸的對置 T 型試件，分離時量到的撬力大約等於外加載荷—— Q/T ≈ 1.0，所以螺栓看到的大約是 2T。 那就是標題裡的兩倍，而它是那個幾何的試驗結果， 不是一個可以通用套上去的設計係數。

真正值得記住的是疲勞那一段，因為這幾個案例的外加載荷完全沒有改變：

三者都在同樣的每支螺栓 0–25 kip 外加載荷範圍下。 光是幾何就把壽命移動了大約兩個數量級。 另外要注意：撬力放大的是應力範圍，不只是平均應力—— 這正是它會打到疲勞的原因，而螺栓彎曲還會讓螺紋根部的局部範圍更高。

鎖更緊不是解法

這是直覺，而試驗不支持它。 研究發現初始夾持力對極限載荷下的撬力沒有實質影響。 撬力反力是彎曲與單向接觸造成的幾何結果；預緊力不會把那根槓桿拿掉。

預緊力真正做得到的是延後單側張開， 這可以讓工作循環留在線性的低斜率區間，螺栓在那裡只承擔它那一小份。 那是有價值的，而且和它在 一般張力接頭裡買到的是同一件事—— 離分離還有多遠，而不是把分攤比例變小。

有兩套傳統在描述這件事，而它們不是同一個模型

鋼結構那一側（AISC Manual 第 9 部、Design Guide 29）把 T 型件當成 極限強度的塑性機構來處理，有力臂、臨界厚度與撬力。 機械設計那一側（VDI 2230-1）則用柔度處理一支預緊螺栓： 在張開界限之前，螺栓的附加載荷是外加載荷的一個固定比例； 單側張開之後，那個線性關係就被張開的近似構造取代。

兩者用不同的假設描述同一個物理情境，不能互換。 符號上還有一個要小心的地方：古典文獻把撬力寫成 Q， 而現行 AISC Manual 用小寫 q 表示實際撬力， 大寫 Q 留給一個無因次的強度乘數。 把其中一邊的公式讀進另一邊，是實務上真的會出錯的方式。 同樣的分裂也貫穿一群螺栓怎麼分擔載荷—— 在那裡兩套規範連門檻都不一樣。

撬力也不完全等於「簡化模型失效的那個點」。 接觸可能在理想化的張開門檻之前就開始退縮， 所以在接頭還算「閉合」的時候，固定分攤係數的模型就已經可能偏樂觀—— 這也正是螺栓是一根彈簧裡 關於邊緣局部張開那段附註指向的東西。

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

偏心受力就一定有撬力嗎？

不一定。撬力需要構件一邊彎曲、一邊在螺栓線外側保有壓縮接觸，讓剩下的接觸區可以隔著一段力臂推回來。夠剛的法蘭、或是失去外側接觸的幾何，撬力會很小甚至沒有。在量到螺栓力加倍的同一組試驗裡，另一個法蘭厚 32 mm、螺栓距腹板中心線 70 mm 的試件，在分離前螺栓力幾乎沒有增加。

那我把預緊力加大可以擋掉它嗎？

不能把撬力本身拿掉。試驗發現初始夾持力對極限載荷下的撬力沒有實質影響，因為那個反力來自彎曲與單向接觸，而不是來自螺栓被拉得多緊。但提高預緊力確實會延後單側張開，讓工作循環留在線性區間、螺栓只承擔它那一小份，所以它對疲勞的情況有幫助，只是沒有移除機制。

那我該預留多少額外載荷？

沒有可以當預設值的數字。讓螺栓拉力加倍的那個 Q/T ≈ 1.0，屬於在端部接觸的對置 T 型試件；同一份工作裡的其他試件幾乎量不到增加。撬力取決於法蘭厚度、螺栓到腹板的力臂、支承剛度與接觸幾何，這正是為什麼設計方法是把它算出來，而不是列一張表。

為什麼它對疲勞特別要命？

因為它放大的是應力範圍，不只是平均應力。在該研究裡，靜態 Q/T 為 0.02、0.19、0.45 時，在完全相同的外加載荷範圍下，首循環的螺栓應力範圍分別是 2.2、3.7、10.4 ksi，而疲勞壽命從超過三百萬次掉到大約三萬兩千次。螺栓彎曲還會讓螺紋根部的局部範圍高於名義軸向值。

參考資料

• Kulak, Fisher & Struik, Guide to Design Criteria for Bolted and Riveted Joints, 2nd ed., 第 17 章（撬力：§17.3–17.5、Fig. 17.6–17.10）
• Thornton, W. A. (1985). Prying Action — A General Treatment. AISC Engineering Journal
• VDI 2230 Part 1:2015-11 — 高應力螺栓接頭的系統化計算（§5.3.2–5.3.3，載荷分攤係數與張開界限）

文中的 Q/T 比值、螺栓應力範圍與疲勞壽命是上述 Guide 第 17 章所述試件的實測結果，僅適用於那些幾何；不存在通用的撬力係數。消除撬力所需的臨界法蘭厚度定義在 ANSI/AISC 358-22 §13.5。