【文章內容簡介】 83。 18 參考文獻 19 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 5 淺談新型鋼筋連接技術 引言 隨著中國經濟的騰飛，人民物質文化生活的不斷提高，建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，鋼筋砼結構在建筑工程中的應用日益廣泛，鋼筋直徑和鋼筋密度也越來越大，粗直徑鋼筋的連接成為結構設計與施工的關鍵之一，直接影響到建設工程的施工質量 、施工速度、經濟效益及施工安全性，尤其是處于地震帶地區(qū)工程的抗震性。鋼筋連接技術問題更被國家及相關部門提上了議題進行商討。我國現(xiàn)階段已普遍采用鋼筋機械連接技術，很多施工 企業(yè)、生產廠家逐步熟練地掌握了鋼筋連接技術。但隨著時間的推移，技術的不斷更新，鋼筋機械連接技術的弊端已突顯出來。這給施工工作帶來很大的困難，影響工程進度、成本，因此研究鋼筋機械連接技術的問題及對策具有現(xiàn)實意義。 1 國內外鋼筋連接的現(xiàn)狀 現(xiàn)澆混凝土施工中，粗鋼筋的連接在國內外多年來一直沿用傳統(tǒng)綁扎法施工。它施工簡便，不需要熟練技術工人，不受氣候影響。但其缺點是浪費鋼材，鋼筋的偏心連接會產生附加剪應力，接頭傳遞力效果不好，布筋密度大會給澆注振搗帶來困難，影響振搗密實性。從焊接方法來說，電弧焊工人需培訓，焊工技 術水平往往影響焊接質量，且浪費鋼材，施工速度慢，影響工程進度，增加工程造價；閃光焊要求工人技術水平高，但不能在布筋現(xiàn)場作業(yè)，使用受到限制；電渣壓力焊雖然較以上幾種連接方法相比節(jié)省鋼材，但耗電量大，需專門架設供電線路，每臺焊機需配備一臺 400KVA 的變壓器，由于電網電壓的波動往往影響焊接質量。 根據國家驗收規(guī)范的規(guī)定要求，對鋼筋接頭焊接質量的抽查數量較多 ， 增加了焊接接頭，鋼筋浪費較大。國家驗收規(guī)范的規(guī)定：鋼筋閃光對焊和電渣壓力焊的接頭質量檢查數量，應以 300 個同級別鋼筋接頭作為一批。閃光對焊接頭作力學性能試驗時 ，應從每批接頭中隨機切取 6 個試件，其中 3 個做拉伸試驗， 3 個做彎曲試驗。而在直螺紋連接接頭的現(xiàn)場檢驗批驗收。同一施工條件下采用同一批材料的同等級、同型式、同規(guī)格接頭，以 500 個為一個驗收批進行檢驗與驗收。對接頭的每一驗收批，必須在工程中隨機截取 3 個接頭試件作為抗拉強度試驗 ， 不做彎曲試驗。 上述幾種連接方法都需要將接頭位置錯開，同一截面內的鋼筋接頭截面積與鋼筋總面積的百分率都有嚴格限制，給施工帶來不便。氣壓焊工序復雜，受氣候影響大，且有明火作業(yè)不安全。 為解決上述問題，國外工業(yè)較發(fā)達國家如美國、日本、德國在七 十年代中期，開始研制出機械連接技術如：冷擠壓連接技術、錐螺紋連接、直螺紋連接等，并制訂了相應國家標準，被廣泛應用在地鐵、核電站、大跨度抗震結構中。 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 6 2 我國鋼筋連接技術的現(xiàn)狀 隨著我國建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展，鋼筋混凝土結構在建筑工程中被廣泛應用，對鋼筋直徑和鋼筋密度的要求也越來越大，粗直徑鋼筋的連接成為結構設計與施工的關鍵之一，直接成為影響建設工程的施工質 量、施工速度、經濟效益和施工安全性的重要因 素，尤其是處于地震帶地區(qū)工程的抗震性更作為 關注重點。 鋼筋機械連接技術的應用基本上解決了 粗直徑鋼筋連接問題，尤其是 自 90 年代后期起，機械連接開始廣泛地被采用。我國粗鋼筋機械連接技術是八十年代中后期才發(fā)展起來的，隨著套筒冷擠壓開發(fā)應用，近年來，鋼筋機械連接發(fā)展較快，相繼開發(fā)出錐螺紋、 鐓粗直螺紋、剝肋滾壓直螺紋、擠壓肋滾壓直螺紋、 輾壓肋滾壓直螺紋連接技術，取得可喜的成果，對推動我國建筑業(yè)的發(fā)展和技術提高起到很大推動作用。 目前國內外廣泛應用的機械連接形式主要有套筒擠壓連接、錐螺紋連接和直螺紋連接。套筒擠壓連接施工速度慢、勞動強度大，但鋼筋接頭性能好；錐螺紋連接施工速度快、勞動強度小，但其接頭抗拉強度只能達到鋼筋母材強度的 95%左右；而直螺紋連接不僅施工速度快、勞動強度低，而且接頭質量能達到與鋼筋母材等強。 鋼筋滾壓直螺紋連接技術 滾壓直螺紋施工工序為鋼筋下料→螺紋加工，只需一次搬運、一套設備。由于滾壓直螺紋連接接頭成本低、勞動強度較小，所以得以大量推廣使用。 滾壓螺紋是一種冷作加工方法，使金屬產生塑性變形而在鋼筋母材的基圓上形成完整的螺紋，螺紋小徑小于鋼筋母材基圓直徑，即在直螺紋加工過程中削弱了鋼筋的截面面積，削弱部分一般占鋼筋截面面積≤ 10%，因此滾壓直螺紋鋼筋連接接頭能與母材等強、質量穩(wěn)定、操作簡單。 直接滾壓直螺紋 直接滾壓即將鋼筋端頭平切處理后直接在鋼筋上滾壓出直螺紋。此種螺紋加工工藝比較簡單，但由于采用機械連接方法的鋼筋直徑偏差比較大，按 GB14991998以 HRB400 25 的鋼筋為例，其尺寸上下偏差多達數毫米，因此采用直接滾壓方法加工的絲頭尺寸上下偏差很大。而用于連接鋼筋的鋼套筒為工廠化生產，其尺寸一致，在施工過程中鋼筋接頭易產生拉脫（鋼筋尺寸較小時）或鋼套筒擰不進去（鋼筋尺寸較大時）的現(xiàn)象而影響施工。 鋼筋連接套筒 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 7 直接滾壓加工使鋼筋橫縱肋在加工過程中易產生鐵屑，粘附于鋼筋絲頭上從而產生虛假螺紋，存在質量 隱患。另外，直接滾壓直螺紋連接施工加工的絲頭尺寸很難達到 6 級精度要求，導致現(xiàn)場鋼筋接頭質量很難達到行業(yè)標準的接頭變形量要求。 擠蹍滾壓直螺紋 此項技術即先將端頭的橫縱肋進行擠壓處理或用滾輪將橫縱肋進行碾壓處理，而后進行絲頭的加工。此種方法加工出來的絲頭尺寸較直接滾壓加工出來的絲頭質量略好，但仍不能達到行業(yè)標準對絲頭螺紋精度的要求。 剝肋滾壓直螺紋 剝肋滾壓即先將鋼筋端頭的橫縱肋剝掉形成一個完整的圓柱體，而后進行鋼筋絲頭的滾壓加工。由于在絲頭加工前鋼筋端頭進行剝肋處理后同一規(guī)格鋼筋的柱體尺 寸完全一致，排除了因鋼筋直徑變化對絲頭尺寸的影響，其絲頭尺寸達到 6 級的精度，螺紋首末端外徑偏差≤ ，從而保證了絲頭尺寸的一致性，并與鋼套筒尺寸相匹配，保證了鋼筋接頭的質量。其加工工藝的難點為將剝肋機構與滾絲機構合為一體，即將兩道工序并為一道。 鋼筋等強度剝肋滾壓直螺紋連接技術是由中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院研制開發(fā)的鋼筋等強度直螺紋連接技術的一種新形式，為國內外首創(chuàng)。在人們心目中一直認為鋼筋剝肋后再加工螺紋，由于削弱了鋼筋母材本身的強度，不會達到等強度連接。本技術的創(chuàng)新點在于通過改進螺紋加工 方式、改進滾絲輪結構型式，降低變截面應力集中、改善應力束曲線形狀實現(xiàn)等強度連接。 該項技術為中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院的專利技術，接頭質量均達到了 JGJ102020 的規(guī)定，實現(xiàn)了等強連接，現(xiàn)場驗收合格率為 100%；有優(yōu)良的抗疲勞性能和耐低溫性能，通過 200 萬次疲勞性能試驗接頭無損壞，在 40℃低溫下試驗，接頭性能仍能達到 I 級；能夠適用于 16～ 50 的 HRB33 HRB400 鋼筋在任意方向位置的同徑、異徑連接，可應用于要求充分發(fā)揮鋼筋等強度或對接頭延性及抗疲勞性能要求較高的混凝土結構，如機場、隧道 、橋梁、電廠等。 鋼筋等強度剝肋滾壓直螺紋連接技術連接強度高，連接質量穩(wěn)定可靠。接頭抗拉強度不小于被連接鋼筋實際抗拉強度或鋼筋抗拉強度標準值的 倍。抗疲勞性能好。接頭通過行業(yè)標準規(guī)定的二百萬次疲勞強度試驗?？蛊谛阅芎?。接頭通過行業(yè)標準規(guī)定的二百萬次疲勞強度試驗。施工方便、連接速度快。鋼筋絲頭加工工廠化作業(yè)，不占用施工工期?，F(xiàn)場連接裝配作業(yè)，占用時間短。鋼筋絲頭加工簡單。鋼筋一次裝卡即可完成剝肋、滾壓螺紋兩道工序，加工速度快，成型螺紋精度高。適用范圍廣。對鋼筋無可焊性要求，適用于直徑 12～ 50mm HRB33 HRB400 鋼石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 8 筋在任意方位的同、異徑連接。環(huán)保施工。鋼筋絲頭加工及接頭現(xiàn)場施工無噪音污染、無明火、無煙塵，安全可靠。節(jié)約能源。設備功率僅為 3～ 4kw,不需專用配電設施，不需架設專用電線 ， 抗低溫性能好 ， 通過 40℃ 低溫試驗 ， 全天候施工 ， 不受風、雨、雪等氣候條件的影響。 該項技術自 1999 年鑒定以來已在國家許多重點項目上得到推廣應用，如國家大劇院、深圳會展中心、哈爾濱會展中心、北京天文館、中關村科技大廈和連云港核電站等 300 多項工程，在全國二十幾個省市自治區(qū)得到推廣， 2020 年列為建設部推廣新產品， 2020 年榮獲國家級新產品證書。 鐓粗直螺紋套筒連接 鋼筋等強直螺紋連接技術是我國近期開發(fā)成功的新一代鋼筋機械連接技術，它利用冷鐓頭機先將鋼筋端部鐓粗，然后再利用專用機床對鐓粗段進行套絲，利用帶內螺紋的連接套筒將兩根鋼筋連接起來。這種技術綜合了套筒擠壓連接和錐螺紋連接的優(yōu)點，具有接頭強度高，質量穩(wěn)定、施工方便、連接速度快、應用范圍廣、綜合經濟效益好等優(yōu)點。避免了錐螺紋因套絲而削弱其截面積，從而確保接頭能充分發(fā)揮母材的強度 — 即鋼筋等強技術效應；同時該技術克服了錐螺紋接頭質量可靠性差的缺點。 施 工準備 材料要求 鋼材應具有出廠合格證和力學性能檢驗報告，其結果均應滿足現(xiàn)行規(guī)范和設計要求。連接套筒應有出廠合格證，套筒和鎖母宜使用優(yōu)質碳素鋼或低合金結構鋼。其抗拉值應大于被連接鋼筋的受拉承載力標準值的 倍，套筒表面應注明被連接鋼筋的直徑和型號，在運輸、儲存時應做好防銹、防污工作。 翻樣 根據設計圖紙，按該工程層高，及時調整好切斷鋼筋的長度，確定下料長度，以免接頭過于集中而影響操作，并將接頭位置安裝在受力較小的區(qū)段。 施工工藝 工藝原理 鐓粗直螺紋工 藝是先利用冷鐓機將鋼筋端部鐓粗，再用套絲機在鋼筋端部的鐓粗段上加工直螺紋，然后用連接套筒將兩根鋼筋對接。由于鋼筋端部冷鐓后，不僅截面加大；而且強度也有提高。加之，鋼筋端部加工直螺紋后，其螺紋底部的最小直徑，應不小于鋼筋母材的直徑。因此，該接頭可與鋼筋母材等強。 工藝流程 等直螺紋鋼筋連接的工藝流程為：鋼筋下料 → 液壓鐓粗 → 加工螺紋 → 安裝套筒 → 加石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 9 工螺紋 → 液壓鐓粗 → 鋼筋調頭 → 安裝塑料防護套 → 做好標記 →