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關鍵詞:高強度;直螺紋套筒;剝肋;扭矩
某超高層辦公樓為框架核心筒結構,框架梁應用了HTRB600熱處理帶肋高強度鋼筋,由于600級鋼筋的焊接性能未知,在選擇鋼筋連接方式時,不宜使用焊接、閃光對焊、電渣壓力焊等通電熔接的方式進行,優選了直螺紋套筒連接,其可靠性相對較高。
1、套筒材質選擇:
由于市場上普通直螺紋套筒均采用C45#鋼制作,其抗拉強度≥600MPa,屈服強度≥355MPa,而HTRB600鋼筋抗拉強度≥750MPa,屈服強度≥600MPa, I級接頭在機械接頭長度范圍內,抗拉強度及屈服強度需要達到1.1倍抗拉強度標準值和屈服強度標準值,即需要≥1.1 ×750MPa=825MPa, ≥1.1×600MPa=660MPa, C45#鋼滿足接頭強度需要的壁厚較大,保護層相對需要加大,很難滿足《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)最小保護層規定,也無法滿足《鋼筋機械連接技術規程》(JGJ107-2010)連接件保護層不小于15mm,、連接件之間的橫向凈距不宜小于25mm的規定,施工相對困難且不經濟,故采用20Cr鋼材制作,該鋼具有良好的綜合力學性能,低溫沖擊韌性良好,焊接性中等,冷變形時塑性中等.其抗拉強度≥835MPa,屈服強度≥540MPa,能夠最大程度滿足I級接頭在機械接頭長度范圍內,抗拉強度和屈服強度及保護層要求。
2、套筒設計:
套筒長度按不小于兩倍鋼筋直徑并留有余量的原則,仍按600級以下套筒長度取值,以直徑25鋼筋為例,套筒長度為60mm。
套筒壁厚設計以機械接頭長度范圍內,抗拉強度及屈服強度計算,為執行留有余量的原則,取值最小要求分別為1.1Fstk和1.1fyk,鋼筋剝肋直徑仍按600級以下套筒要求執行,套筒壁厚按最不利狀態等強度代換原則進行,以HTRB600ΦH25為例,鋼筋在機械接頭長度范圍內抗拉強度1.1×491mm?×750N/m m?=405075N,屈服強度 1.1 ×491m m?×600N/mm?=324060N,采用20Cr材質的高強度套筒抗拉強度需要的截面積為405075N÷835N/mm?=485mm?,屈服強度需要的截面積為324060N÷540N/mm?=600mm?,取最大值600mm?,套筒內徑螺紋最有利部位內徑為Φ23.7mm,不利部位內徑為Φ26mm,取最不利部位內徑26mm,則外徑為38mm,與普通直徑25套筒外徑基本一致,既滿足了機械接頭長度范圍內抗拉強度及屈服強度要求,也滿足了保護層要求。
3、型式檢驗:
鋼筋套絲按普通鋼筋直螺紋套絲制作,以直徑25鋼筋為例,鋼筋絲頭加工長度為1/2套筒長度,允許偏差為0-2P(P為螺紋絲距),套絲加工尺寸在30-35mm,以扭矩扳手計量擰緊力矩不小于260N?m,單邊露絲長度均不超過2P,經抗拉強度檢驗,拉力為380KN左右,折合抗拉強度約在770MPa左右,斷點在套筒接頭范圍,抗拉強度滿足標準值要求,不滿足1.1倍抗拉強度標準值,故判定接頭不滿足JGJ107-2010 I級接頭規定,滿足II級接頭規定,經多次試驗均出現此種清況,斷面呈明顯的應力集中破壞形態,經分析可能高強度套筒與高強度鋼筋絲頭接觸不完全,是造成此類現象的主要原因,接觸較完全的地方承受了整個較大的拉力,所以形成了明顯的應力集中破壞形式,初次型式檢驗不太成功,對接頭的位置及接失百分率都有了限制要求。
4、改良:
出現明顯應力集中破壞形式的主要原因可能是套筒內絲與鋼筋絲頭接觸不均勻造成,改良的方向放在了縮短套絲長度加大擰緊力矩,使套筒內絲與鋼筋絲頭之間充分接觸均勻,同時參照錐螺紋施工原理。
仍以直徑25鋼筋為例,套絲長度為1/2套筒長度,套絲長度公差-1P~-1.5P(參照錐螺紋加工公差-0.5P~-5P),最終設定在25-27mm。安裝時擰緊力矩260N?m時(《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107-2010要求),套筒內兩端鋼筋接頭約有6-8mm間隙,繼續加大擰緊力矩,使套筒內絲對鋼筋接頭未剝肋部分形成橫同剪切,每邊剪切約1P,即剪切擰緊一圈,每邊不僅不露絲,還向內1P,套筒內兩端鋼筋接頭間隙控制在0-1mm。經多次試驗,在不剪切鋼筋橫肋的情況下,出現斷于接頭且拉力達不到1.1倍抗拉強度的幾率大于60%,在加大扭矩對鋼筋橫肋形成剪切的情況下,拉力均能達到1.1倍抗拉強度,斷點出現在接頭外的概率大于50%,且為延性破壞特征,無明顯應力集中破壞斷面出現,滿足I級接頭要求,改良后的型式檢驗符合項目的要求。
5、施工:
改良后的工藝對套絲長度及精度提出了更高的要求,由《鋼筋機械連接技術規程》(JGJ107-2010)規定的套絲長度偏差2P,改為-1P~-1.5P,施工前調試好剝肋套絲長度,以免絲頭長度過長。在安裝高強度直螺紋套筒時,由于工藝改良后需要剪切鋼筋一圈橫肋,故其擰緊力矩比較大(約在《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107-2010要求擰緊力矩的130%以上),普通套筒施工的扭矩扳手長度約為500-600mm,高強度套筒施工時采用長度為760mm的加長扭矩扳手,由于力矩增加了近30%,故可以用同樣大小的力量達到近130%左右的扭矩,必要時扭矩扳手接加長桿,以達到保證和確保套筒內絲剪切鋼筋橫肋一圈的要求。
6、結論:
高強度套筒的材質由普通套筒的C45#鋼改良為20Cr材質;套筒壁厚設計時遵循等強度設計的原則,即保證了機械接頭的整體抗拉強度,又滿足了保護層要求;鋼筋絲頭剝肋套絲的長度由1/2套筒長度偏差2P,改良為1/2套筒偏差-1 P~-1.5P;擰緊扭矩在普通套筒規程規定的扭矩值基礎上提高了約30%,以達到高強度套筒剪切鋼筋絲頭一圈為前提,不存在露絲的可能性;統一使用加長扭矩扳手,可以以同樣大小的力量達到提升扭矩的效果,通過工藝改良大幅度提高了高強度鋼筋機械連接的質量,施工工藝難易程度仍與普通套筒相當,由于目前無規范規程對高強度套筒的連接有明確的規定,在改進工藝積極探索的同時推進規程規范的完善。
參考文獻:
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[3]張仁瑜《混凝土中鋼筋檢測技術規程》(JGJ/T152-2008)中華人民共和國住房和城鄉建設部2008年4月28日.
關鍵詞:鋼筋連接;直螺紋套筒技術;空心墩橋梁
Abstract:Steel connection with the development of technology, more and more steel connections emerging, describes the thread socket connection technology has the technical characteristics, and other steel connections to a simple comparison, summarized the steel strip ribs thread socket technology has been the hollow Tun Bridge and the application for the future.
Keywords:Steel connection;Straight threaded sleeve technology;Hollow Bridge Piers
中圖分類號:TU392.2文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
一、工程簡介
包西鐵路袁家溝特大橋橋梁全長515.36米,全橋由10孔48米節段拼裝箱梁組成,橋墩已空心墩為主,最高墩為56米,壁厚最薄處為70cm。鋼筋布置情況:鋼筋分為內外兩層,外層為446根Φ20,且墩身上下各16米的范圍內為加密段,也就是鋼筋根數為992根,平均每5cm一根Φ20鋼筋;內側為376Φ14,加密段,再加上443Φ20,間距在6cm左右,如此小的鋼筋間距在空心墩橋梁的施工中勢必會給各項環節造成很大的麻煩,針對鋼筋密集,接頭數量多且本橋后期處于冬季施工中這一特點,為保證工程進度及施工質量,我單位通過對幾種豎向連接鋼筋方式的比較,最終選擇了剝肋滾壓直螺紋套筒連接這一技術。
二、下面對幾種鋼筋連接做一下簡要對比:
2.1 電弧焊:由焊條通過焊接電流產生的電弧熱進行鋼筋連接的一種方法。鋼筋豎向連接,在現場使用較多的是綁條焊和搭接焊。幫條焊宜采用對接鋼筋為同級別、同直徑的鋼筋制作。在兩主筋端面之間的間隙應為2~5mm。利用搭接焊進行鋼筋連接,其最主要的是對鋼筋的預彎和安裝,要確保兩連接鋼筋軸線相重合,工藝與幫條焊相同,由于要確保兩連接鋼筋軸線相重合,在本橋空心墩施工中存在對位較困難,不易操作,施工進度較慢且存在浪費時間及材料的問題(且受冬季施工影響,溫度低對此方法質量控制造成的影響也比較大)。
2.2 套筒冷擠壓:帶肋鋼筋套筒擠壓連接是將兩根帶接鋼筋插入鋼套筒,用擠壓連接設備沿徑向擠壓鋼套筒,使鋼套筒進入塑性狀態,產生塑性變形。變形后的鋼套筒和被連接的鋼筋縱、橫肋產生的機械咬合成為一個整體的鋼筋連接方法。此方法一般適用于鋼筋直徑28mm-32mm。同時設備移動不便,操作過程麻煩,操作工人工作強度大,有時液壓油對鋼筋會有污染,綜合成本較高且完成連接的整體速度較慢(同樣在冬施中使用受影響也比較大)。
2.3 電渣壓力焊:電渣壓力焊是利用焊接電流通過渣池產生的電阻熱將兩連接鋼筋端部熔化,然后用焊接機頭進行施壓使鋼筋焊合的一種連接方法。此種連接方法要求每焊接機組不少于3人(一般1人扶鋼筋,1人操作焊具,1人做輔助工作)占用勞力較多,由于鋼筋間距小,焊機機頭(夾具)鉗固時比較困難。同時受電壓、雨季、溫度和操作工技術及相互配合熟練程度的影響較大。
2.4 鋼筋剝肋滾軋直螺紋套筒連接技術:通過滾絲輪將直接將鋼筋端部滾軋成直螺紋,并用相應的連接套筒將兩根待接鋼筋連接在一體。在鋼筋待接端頭直接滾軋加工過程中,由于滾絲輪的滾軋作用,使鋼筋端部產生塑性變形,根據冷作硬化的原理,滾軋變形后的鋼筋端頭可比鋼筋母材抗拉面積增加,抗拉強度可提高6%~8%,從而可使滾軋直螺紋接頭部位的強度大于鋼筋母材的實測極限抗拉強度。
與其他直螺紋連接技術相比,鋼筋滾壓直螺紋套筒連接技術具有以下優點:設備投資少、螺紋加工簡單(一次裝卡即可直接完成滾軋直螺紋的加工)、接頭強度高、連接速度快、、現場施工方便,可適用于鋼筋混凝土結構中直徑16 mm--40 mm的Ⅱ級,Ⅲ級鋼筋連接,在各種方位同、異直徑的連接;接頭質量受人為因素影響小,現場施工不受氣候條件影響;無污染,無火災及爆炸隱患,施工安全可靠;生產效率高,節約能源,耗電低,設備功率僅為3 kW~4 kW,尤其在搶工期時,縮短鋼筋施工環節時間,對整個工程爭取更多的可用時間。其接頭性能可達到JGJ107—2003鋼筋機械連接通用技術規程的A級標準。
三、鋼筋滾軋直螺紋套筒連接施工工藝
3.1 施工工藝流程:現場鋼筋原材檢測、鋼筋端部取平、直接滾軋直螺紋絲扣、絲扣檢測、 存放并且保存好絲扣,不得銹蝕;同時進行直螺紋連接套筒檢測、現場連接鋼筋、截取接頭試件,做拉伸試驗。
3.2 工藝原理:它將要連接的兩條鋼筋的端頭加工成直螺紋(絲頭),然后通過同樣帶有直螺紋的連接套筒把兩根鋼筋連接起來,完全通過螺紋間的齒合力把兩根鋼筋同套筒連接成一體。在鋼筋端頭先直接采用對輥滾軋或剝肋后滾軋,使鋼筋端頭應力大增,而后采用冷壓螺紋(滾絲)工藝加工成鋼筋直螺紋(螺紋應力二次增強)端頭。采用剝肋滾軋工藝使鋼筋的端頭均勻地預加應力都能有效地增強鋼筋端頭母材強度,鋼筋連接后可以充分發揮其強度和延性。如圖所示:
3.3 連接套筒簡介:等強直螺紋接頭連接套筒的材料一般為低合金鋼、優質碳素鋼結構,連接套筒屈服承載力和抗拉承載力的標準值應不小于被連接鋼筋的屈服承載力和抗拉承載力標準值的1.1倍;套筒長為鋼筋直徑的2倍,套筒的尺寸偏差及精度要求如下:
a) 套筒外徑D≤50mm時,外徑允許偏差±0.5mm,長度允許偏差±0.5 mm;
b) 套筒外徑D>50mm時,外徑允許偏差±0.01D,長度允許偏差±0.5mm;
c) 螺紋尺寸采用專用的螺紋塞規檢驗。其塞規應能順利旋入,塞規旋入長度不得超過3P。
常用套筒有下列4種類型:
3.3.1 標準型套筒:帶右旋內螺紋的等直徑連接套筒,端部2個螺距長度內帶有便于入扣的錐度。
3.3.2 擴口型套筒:帶右旋內螺紋的等直徑連接套筒,一端帶有45°或60°的擴口段,適用于較難對中入口的場合。
3.3.3 變徑型套筒:帶右旋內螺紋的變直徑連接套筒,用于連接不同直徑的鋼筋,直徑大小差異不受限制。
3.3.4 正反絲扣型套筒:帶左、右旋內螺紋的等直徑連接套筒,用于鋼筋不能轉動而要求調節鋼筋內力的場合。
3.4 接頭力學性能要求
根據等級和應用場合,鋼筋直螺紋套筒等強連接接頭應滿足單向拉伸性能、高應力反復拉壓、大變形反復拉壓、抗疲勞、耐低溫等各項性能要求。接頭單向拉伸時的強度和變形是接頭的基本性能。高應力反復拉壓性能反映接頭在風荷載及小地震情況下承受高應力反復抗壓的能力。大變形反復拉壓性能則反映結構在強烈地震情況下鋼筋進入塑性變形階段接頭的受力性能。上述三項性能是進行接頭形式檢驗時必須進行的檢驗項目。而抗疲勞和抗低溫性能則是根據接頭應用場合有選擇性的試驗項目。根據抗拉強度以及高應力和大變形條件下反復拉壓性能的差異,接頭應分為下列三個等級:I級、Ⅱ級和Ⅲ級。三個等級接頭在經歷拉壓循環前后抗拉強度要求和變形性能要求見表1,表2。
3.5 施工質量控制要點
直螺紋連接的完成是通過絲頭螺紋和套筒螺紋的咬合來完成的,因此接頭質量如何主要由如下幾方面決定:套筒質量、絲頭質量和鋼筋連接施工。
3.5.1 套筒質量一般廠家出廠時都有合格證,一定要滿足以上所說各項要求。
3.5.2 絲頭質量檢驗。操作者對加工的絲頭要逐個進行檢查。首先檢查其外觀質量,螺紋飽滿,表面光潔,不粗糙,螺紋直徑大小應一致,無虛假螺紋用缺肉、瘦牙等缺陷,螺紋長度、公差尺寸應符合規定;再次用檢驗鋼筋絲頭的專用量具——螺紋環規進行檢驗,鋼筋絲頭要能夠順利通過螺紋環規,且絲頭與螺紋環規要十分吻合才算合格。
3.5.3 接頭質量檢驗。按規定要求,在同一施工條件下,采用同—批的同等級、同形式、同規格接頭以500個為一個驗收批(不足500個也作為一個驗收批),進行現場取樣。對每一個驗收批接頭正在施工的工程結構中隨機截取3個試樣進行試驗,并按]GJ 107—2003中單向拉伸強度的檢驗指標判定和檢驗。
四、直螺紋連接方式效益分析
4.1 本工藝質量可靠,保證率高;還可通過改進螺紋套筒的材質,使高強度鋼筋連接達到A級接頭性能。
4.2 環境適應性強,不受氣候條件影響,現場安裝不受停電影響,能做到連續施工。
4.3 鋼筋外螺紋可提前預制,現場安裝簡便快捷,能縮短工期、加快進度。
4.4 螺紋套筒連接長度比搭接長度短,且均
五、結語
鋼筋直螺紋連接技術與其他連接技術相比,成形螺紋精度高、滾絲輪壽命長、強度連接可靠性高。我單位在包西鐵路袁家溝特大橋空心墩的施工中,成功運用直螺紋套筒連接這一技術,給施工帶來了巨大的經濟效益,同時為按時完成工期提供了可靠的保障;隨著建筑產業、能源交通等基礎設施建設的不斷發展,鋼筋混凝土結構的跨度和規模越來越大,粗直徑鋼筋的應用日益廣泛,特別是新Ⅲ級鋼筋日益增多,鋼筋連結技術將向高質量、易施工、操作簡單且經濟廉價的方向發展。鋼筋機械連接接頭所占比重將會越來越大,直螺紋的市場占有率將會大幅上升,特別是鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術將具有較好的發展前景。
參考文獻
【1】建筑施工手冊第二版(中國建筑工業出版社)
【2】建筑施工手冊第四版(中國建筑工業出版社)
【3】劉新建.鋼筋等強度滾軋直螺紋連接技術的應用.山西建筑,2007,33(1):154—155
【關鍵詞】鋼筋機械連接等強剝肋滾壓直螺紋 龍灘工程應用
中圖分類號: O434 文獻標識碼: A
1.工程概況
龍灘水電站是紅水河梯級開發中的骨干工程,位于廣西壯族自治區天峨縣境內的紅水河上,壩址距天峨縣城15km。工程以發電為主,兼有防洪、航運等綜合效益。本工程為Ⅰ等工程,工程規模為大(Ⅰ)型,工程樞紐布置為:碾壓混凝土重力壩(泄洪建筑物布置在河床壩段,由7個表孔和2個底孔組成);地下引水發電系統;通航建筑物(采用二級垂直提升式升船機)。工程按正常蓄水位400m設計,電站裝機容量為6300MW(裝機9臺,單機容量700MW)。
龍灘水電站大壩為碾壓混凝土重力壩,大壩軸線長849.44m,設計壩頂高程406.5m,最大壩高216.5m,共分為35個壩段。壩體混凝土總方量約748.6萬m3,其中碾壓混凝土約為495.2萬m3,鋼筋量約為2.94萬t。龍灘大壩是目前世界上在建的高度最高、碾壓混凝土方量最大的全斷面碾壓混凝土重力壩。
采用直螺紋機械連接,更能體現碾壓混凝土快速、連續上升的特點。
2.剝肋滾壓直螺紋接頭的分類
按連接方式不同,直螺紋接頭可分為:標準型、正反絲扣型;按連接鋼筋直徑不同,直螺紋接頭可分為同徑接頭、變徑接頭;另外還有擴口型和加長型接頭。施工中最常用的為同徑標準型和同徑反絲扣型接頭。
同徑標準型接頭用于鋼筋可自由轉動的場合;同徑正反絲扣型接頭用于鋼筋完全不能轉動的場合。
龍灘水電站在大壩的上、下游面的鋼筋及井同部位的立筋采用同徑標準型接頭,在廊道周邊及井同部位的水平筋采用同徑反絲扣型接頭。
3.鋼筋滾壓直螺紋連接工藝流程
鋼筋滾壓直螺紋連接。采用專門的滾壓機床,對鋼筋端部進行滾壓,一次成型直螺紋,工藝流程見圖1。
4. 鋼筋直螺紋絲頭加工及檢驗
4.1鋼筋直螺紋絲頭加工
(1)鋼筋直螺紋絲頭采用套絲機加工(套絲機由套筒供應廠家提供),將套絲機按鋼筋規格調整好滾絲頭內孔最小尺寸及漲刀環,調整剝肋擋塊及滾壓行程開關位置,保證剝肋及滾壓螺紋的長度。各種直徑鋼筋絲頭加工規格見表1。
(2)加工鋼筋螺紋時,采用水溶性切削液;當氣溫低于0℃時,摻入15%-20%亞硝酸鈉,不得用機油作液或不加液套絲。
(3)操作工人逐個檢查鋼筋絲頭的外觀質量,檢查牙型是否飽滿、無斷牙、禿牙缺陷,已檢查合格的絲頭蓋上保護帽加以保護。
4.2鋼筋直螺紋絲頭的檢驗
經自檢合格的絲頭,由質檢員隨機抽樣進行檢驗,以500個同種規格絲頭為一批,隨機抽檢10%,進行復檢。加工鋼筋螺紋的絲頭牙型、螺距、外徑必須與套筒一致,并用專用卡規及環規檢驗。達到卡規、環規檢驗要求為合格品。
如果有一個絲頭不合格時,即應對該加工批絲頭全部進行檢驗,切去不合格的絲頭,查明原因并解決后重新加工螺紋,經再次檢驗合格后方可使用。
直螺紋絲頭牙型及直徑檢驗見圖2。
5.直螺紋套筒檢驗
套筒與鎖母材料應采用優質碳素鋼或合金結構鋼,其材質應符合GB699的規定。龍灘直螺紋接頭套筒從專業廠家采購,購進的鋼筋套筒需有合格證、材質證明書和試驗報告,再對套筒進行抽檢,每500個為一批,每批按10%抽檢,首先目測套筒表面有無裂紋、套筒螺紋牙型是否飽滿,再采用專用的螺紋檢驗塞規對套筒螺紋尺寸進行檢驗。
直螺紋接頭標準套筒的規格,尺寸見表2。
表2直螺紋接頭標準套筒的規格
鋼筋直徑(mm) 套筒外徑(mm) 套筒長度(mm) 螺紋規格(mm)
20 32 40 M24×2.5
22 34 44 M25×2.5
25 39 50 M29×3.0
28 43 56 M32×3.0
32 49 64 M36×3.0
36 55 72 M40×3.5
40 61 80 M45×3.5
套筒的外徑、長度按圖紙給定的尺寸檢驗,螺紋用精度為6H的螺紋塞規檢查。止端螺紋塞規不能通過螺孔,但允許部分旋合,旋合量不能超過3P(P為螺距)。螺紋塞規選用專業廠家生產的標準產品,使用中每三個月檢定一次,防止因塞規磨損造成超差。直螺紋連接套筒直徑檢驗圖見圖3。
6. 直螺紋接頭的連接及檢驗
6.1直螺紋接頭的現場連接
(1)連接鋼筋時,鋼筋規格和套筒的規格必須一致,取下保護帽,鋼筋和套筒的絲扣干凈、完好無損。
(2)標準型接頭連接時,先將套筒擰入一端鋼筋并用管子鉗擰緊后,再將另一端鋼筋絲頭用管子鉗擰入套筒,利用兩端絲頭相互對頂力鎖定套筒位置。接頭連接完成后,套筒每端不得有一扣以上完整絲扣外露。
(3)正反絲扣接頭連接時,先將正反絲扣套筒兩端的鋼筋和套筒一起對正軸線,用管子鉗旋轉套筒,將套筒兩端的鋼筋同時擰入連接套筒。
(4)每一臺班接頭完成后,抽檢10%進行外觀檢查,鋼筋與套筒規格要一致,接頭絲扣無一扣以上完整絲扣外露。對查出的不合格接頭應進行補強,如無法補強則應棄置不用。
6.2直螺紋連接的檢驗
外觀上檢查絲扣的預留情況是否對稱,是否為不到一扣完整的絲扣外露,同時可用管鉗子檢擰,檢查是否有還可以擰動的接頭
直螺紋連接接頭的現場檢驗應按驗收批進行,同一施工條件下的同一批材料的同等級、同規格接頭,以500個為一個驗收批進行檢驗與驗收,不足500個也應作為一驗收批。
對接頭的每一驗收批應在工程結構中隨機截取3個試件,按設計要求的接頭性能等級做單向拉伸試驗,按設計要求的接頭性能等級進行檢驗與評定。
7. 剝肋滾壓直螺紋連接的特點
(1)接頭強度高:對中性好,不受鋼筋含碳量限制(影響焊接)。接頭強度大于母材強度,強度達到行業標準JGJ107-96中A級接頭性能要求。
(2)質量穩定:接頭性能不受擰緊力矩影響,少擰1~2扣,均不會對接頭造成明顯損害。省去了用力矩扳手檢測這一道工序,排除了工人素質和測力工具對接頭性能的影響,比錐螺紋接頭穩定得多。
(3)施工速度快:直螺紋連接套筒比錐螺紋短40%左右,且絲扣螺距大,不必使用力矩扳手,方便施工。與電弧搭接焊、套筒冷擠壓、錐螺紋連接相比,直螺紋連接降低了鋼筋綁扎的勞動強度,大幅提高施工速度,降低工程人工費。與焊接相比更能體現施工速度快的特點,并不首天氣影響,可全天候施工。
(4)應用范圍廣:對彎折鋼筋、固定鋼筋、鋼筋籠等不能轉動鋼筋的場合可方便的使用,也可用于水下混凝土內的鋼筋連接。
(5)節約成本:直螺紋接頭比套筒擠壓省鋼70%左右,比錐螺紋接頭省鋼35%左右。
(6)有利于環境保護:直螺紋連接無噪聲污染,無油污污染、無煙塵和弧光污染,有利于保護勞動者身體健康和施工現場的文明整潔。
(7)安全可靠:倉面上鋼筋連接時,不用電且無明火作業,安全可靠,在冬季施工時,可解決鋼筋接頭焊接時,擔心損壞甚至引燃混凝土保溫被的問題。
8.總結
關鍵詞:滾軋直螺紋;工藝流程;操作要點;
中圖分類號:TU74文獻標識碼: A
引言
1工程概況
大同市鴻浩嘉園住宅小區建設項目一期工程位于大同市擁軍北路橋北小區北面,總建筑面積為195044.35m2, 1~6#樓地上26層、7~9#樓地上11層及11-1、11-2#樓地上2層,10、12-1、12-2、12-3#樓地上2層。地下全部為二層,本工程結構為全現澆剪力墻和框架結構,是大同市首個實景園林的大型生態社區。
鋼筋滾軋直螺紋連接工藝的基本原理是將兩根待連接的鋼筋端部經滾軋工藝加工成直螺紋,然后通過相應的連接套筒用管鉗或扳手把兩根鋼筋相互連接形成鋼筋接頭。近年來,鋼筋滾軋直螺紋接頭越來越多地應用于各類建筑工程中。鋼筋滾軋直螺紋連接具有技術先進、質量優良、經濟合理、操作簡便、安全適用、不污染環境等特點,其接頭的抗拉強度均不小于被連接鋼筋抗拉強度標準值,并具有高延性及反復拉壓性能,其接頭均能達到《鋼筋機械連接通用技術規程》JGJ107規定的Ⅰ、Ⅱ級接頭強度,具有良好的力學性能。
1、施工原理
1.1、鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接技術的主要工作原理在于鋼材冷硬化的利用,此工作原理是使用滾軋來不斷提升其材料的硬度,而在這個過程之中也應該不斷提升螺紋的連接程度。
1.2、鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接技術包括的主要內容有,剝肋和螺紋的滾軋,剝肋的主要功能是進行橫肋以及縱肋的改造,如此在一定程度之上則可以防止由于不連續的橫縱肋,其工藝造成的影響。而剝肋其可以在一定程度之上有效減少鋼筋尺寸的誤差而給螺紋滾軋的影響,于此同時,其在加強螺紋的精度之上也可以一定的幫助。螺紋的滾軋而可以對鋼材的冷硬化而進行處理,此時也需要不斷提升螺紋的精度。而這兩個環節之間結合在加強螺紋精度的同時也有效的緩解了工藝處理所帶來的影響。
1.3、鋼筋等強度剝肋滾軋直螺紋連接技術概況,其可以通過連接件的機械嚙合或者是在鋼筋端上的承壓作用,這樣就可以使得一根鋼筋之中的力及時傳遞到另一根鋼筋上。但是鋼筋其不能在不改變其強度的前提之下,其可以通過進行特殊的滾軋設備在端頭滾軋成型的螺紋。嚙合可以使用兩根鋼筋的附件就可以有效連接套筒。
2、加工前準備工作要點
2.1、材料進場
鋼筋原材進場后,必須對到場鋼筋的質量保證書、出廠合格證等進行復核,并對原材進行外觀和物理性能的檢測。
2.2、套筒檢驗
套筒必須具有質量部門檢驗出具的合格證和技術參數說明書,并應符合有關鋼材的現行國家標準及JGJ-107的有關規定。②供貨單位應提供質量保證書,產品合格證應包括以下內容:型號、規格;適用鋼筋的品種;連接接頭的性能等級;產品批號;檢驗日期;質檢合格簽章;廠家名稱、地址、電話;當有特殊要求時應表明相應的檢驗內容及指標。③鋼筋連接套筒內螺紋尺寸宜按GB/T-196確定;螺紋中徑公差宜滿足13B/T-197中6H級精度規定的要求。④連接套筒裝箱前套筒應有保護端蓋,套筒內不得混入雜物。⑤連接套筒及鎖母在運輸過程中應妥善保護,避免雨淋、沾污或損傷。⑥選取在螺紋加工的有效長度區域內沒有擾曲、裂紋等缺陷的鋼筋。
2.3、操作要點
檢查被加工鋼筋是否符合設計要求,然后將被連接鋼筋用砂輪片切割機切斷,使鋼筋端面平整并與鋼筋軸線垂直。鋼筋直螺紋滾軋設備經調試運轉正常后,方可加工直螺紋絲頭。鋼筋滾軋直螺紋絲頭加工包括有3種工藝方法:壓圓滾軋工藝、剝肋滾軋工藝以及直接滾軋工藝。
壓圓滾軋工藝,依照鋼筋規格直徑來選擇與之相應的壓圓模,同時不斷調整壓圓機支架高度和長度定位尺寸,于此同時也應該將鋼筋加工的端頭及時放入到模具之中,進而不斷調整壓泵壓力而進行壓圓。等到壓圓之后,鋼筋端頭就可以圓柱體的回轉體,之后在經過鋼筋直螺紋滾軋機滾而將其軋制變為直螺紋絲頭。剝肋滾軋工藝:應該首先連接的鋼筋端部,其在經過鋼筋直螺紋滾軋機的剝肋裝置,而在對鋼筋的縱肋以及橫肋,進行切削處理之時,這樣滾軋制成直螺紋絲頭。直接滾軋工藝:對要進行連接的鋼筋端部,不經過機械整形,直接使用鋼筋直螺紋滾軋機來進行滾軋,這樣就可以制為直螺紋絲頭。而在對加工之后的絲頭則需要逐個進行檢查,而不合格的絲頭需要進行重新加工。而對于檢驗合格的絲頭需要及時帶上塑料保護帽,或者擰上連接套筒對其進行保護,這樣就可以防止裝卸之時出現的損壞,同時依照規格分類而對其整齊。而在連接鋼筋之時,而鋼筋規格則應該同連接套筒規格保持一致,確保鋼筋絲頭和連接套筒內保證螺紋的干凈、完整,以及無損。
2.4、鋼筋連接及檢驗要點
在進行鋼筋連接時,鋼筋規格應與連接套筒規格一致,并保證絲頭和連接套筒內螺紋干凈、完好無損。采用標準型套筒連鋼筋時,應首先把連接套筒的一端安裝在基本鋼筋的端頭上,用扳手或管鉗等工具將其擰緊到位,然后把導向對中鉗夾緊連接套筒,將待接鋼筋通過導向夾鉗中孔對中,擰入連接套筒內擰緊到位。鋼筋連接時應用工作扳手將絲頭在套筒中央位置頂緊,采用加鎖母型套筒時應用鎖母鎖緊。鋼筋絲頭保護帽應在鋼筋連接前擰入套筒時逐一取下,不應該集中取下多個保護帽。在鋼筋接頭擰緊之后使用力矩扳手,同時對其做好標記工作。力矩扳手其的精度在±5%,同時要求每半年用扭力儀檢測一次。
鋼筋連接完畢后,標準型接頭連接套筒外應有外露有效螺紋,同時連接套簡單邊外露有效螺紋不可以高于2p,而其他連接形式需要同產品設計要求相符合。鋼筋連接結束之后后,擰緊力矩值則應該同相關要求相符合。
3、質量控制
連接套筒應具備產品合格證和套筒原材料質量證明文件,螺紋牙型應飽滿,套筒表面不得有裂紋,表面及內螺紋不得有嚴重的銹蝕及其他肉眼可見的缺陷。連接套筒內螺紋的設計牙型、螺距及長度符合機械工業國家及行業標準的有關規定。待連接鋼筋的端部若有彎曲,應在下料前先進行調直。鋼筋下料時應采用砂輪片切割機切斷,不得用氣割或沖剪下料。鋼筋直螺紋滾軋設備應加注水溶性冷卻液,不得使用油性液。現場加工的鋼筋絲頭的有效螺紋長度、絲頭中徑、牙型角、螺距等應符合設計規定并與相應連接套筒匹配,且經檢測合格后方能進行連接工序。標準型接頭有效螺紋長度應不小于1/2連接套筒長度。連接套筒及絲頭加工時的外觀質量、螺紋尺寸等的檢驗要求應符合《滾軋直螺紋鋼筋連接接頭》及《鋼筋滾軋直螺紋連接技術規程》中的相關條款。直螺紋絲頭檢驗合格后應套上塑料保護帽或擰上連接套筒,按規格分類碼放整齊。在雨季或長期碼放情況下,應對絲頭采取防繡措施。直螺紋套筒連接件的混凝土保護層厚度宜符合《混凝土結構設計規范》GB50010中受力鋼筋混凝土保護層最小厚度的規定,且不得小于15mm。連接件之間橫向凈距不宜小于25mm。接頭的現場檢驗與驗收應滿足《鋼筋機械連接通用技術規程》JGJ107及《鋼筋滾軋直螺紋連接技術規程》中的規定。
4、結語
作為一項進步推動之下,施工之中推行的鋼筋等等強剝肋滾軋直螺紋接連技術的使用,提高了現場工作效率,同時可以不斷地降低了施工人員的勞動,增加了現場文明施工的水平。并且因為此項技術其在鋼筋連接之中的使用,可以使得質量之中不易控制的人為因素降到最低,有效地提高了鋼筋連接的質量。通過文中提出的工序控制要點,能有效地避免在作業過程中的質量缺陷和隱患,提高了加工成品合格率,加快了施工進度,取得良好的經濟效益和社會效益。
參考文獻
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關鍵詞:滾軋直螺紋 套筒機械連接 鉆孔灌注樁
中圖分類號:U443文獻標識碼: A
1. 引言
公路橋梁工程中,鋼筋機械連接方式作為一種新型連接方式,在橋梁工程中逐步得到了推廣。鋼筋機械連接是指通過鋼筋與連接件的機械咬合作用或鋼筋端面的承壓作用,將一根鋼筋中的力傳遞至另一根鋼筋的連接方法。特別是在橋梁深孔鉆孔灌注樁基礎施工中,由于樁基礎鋼筋籠一般采用分段預制、孔口豎向連接沉放就位方式,因而要求盡量縮短鋼筋籠連接沉放就位施工時間,以減少泥漿沉淀層厚度、預防坍孔縮孔等現象發生,提高鉆孔樁基礎的施工質量。兵溝大橋主橋鉆孔灌注樁基礎鋼筋籠采用了鋼筋滾軋直螺紋連接技術。
2. 應用工程概況
兵溝大橋位于寧夏回族自治區銀川市境內,是連接銀川市與內蒙前旗的主要通道。大橋全長4053m, 黃河大橋橫向布置為:2×(2.0/2中央分隔帶+0.5路緣帶+3×3.75行車道+2.5緊急停車帶+0.5護欄帶)=31.5m;,主橋上部結構采用三聯6*80m跨預應力混凝土變截面連續箱梁,下部結構為薄壁實體墩、鉆孔灌注樁基礎。鉆孔樁灌注按摩擦樁設計,直徑1.8m,樁長80m屬深孔樁基礎。橋址處主要地層以黏性土、粉土、粉細砂、泥巖為主,其沉積具有不均勻性。根據地質鉆孔信息選用旋挖鉆機和正循環旋挖鉆機。
3. 工藝原理
鋼筋滾軋直螺紋連接是指用滾軋工藝將欲連接的鋼筋端頭部分加工成直螺紋,并用相應的直螺紋連接套筒將兩根鋼筋連接形成的鋼筋機械接頭。接頭按套筒使用條件分為標準型、正反絲扣型、異徑型、擴口型、加鎖母型。與常規的焊接接頭相比,該工藝施工進度快,可以顯著節省鋼筋連接時間,特別是在橋梁鉆孔樁施工中,具有顯著的優越性。采用滾軋直螺紋套筒鋼筋連接工藝,可以顯著提高鉆孔樁鋼筋籠孔口對接時間,進而縮短鉆孔灌注樁從成孔到灌注完成的時間間隔,有利于減少施工過程中的泥漿沉淀時間,達到提高鉆孔樁工程質量的目的。兵溝大橋主橋深孔樁基礎鋼筋籠主筋接頭采用了鋼筋滾軋直螺紋連接工藝,以9m作為一個預制段,預制段內鋼筋連接套筒采用標準型套筒,各預制段之間由于需在孔口連接,采用正反絲扣型套筒,并做了相應的改進。
4. 施工工藝
4.1. 工藝流程
4.1.1預拼接工藝流程
鋼筋端面平頭剝肋滾軋螺紋絲頭質量檢驗利用套筒連接接頭檢驗。
4.1.2現場連接工藝流程
鋼筋就位擰下鋼筋保護帽和套筒護帽接頭擰緊作標記質量檢驗。
4.2直螺紋鋼筋連接螺紋及連接套筒工藝參數
兵溝大橋鉆孔樁鋼筋籠主要采用HRB335熱軋帶肋鋼筋,其端頭螺紋及連接套筒工藝參數分別見表1、表2。
表1直螺紋鋼筋連接螺紋尺寸
4.3. 操作要點
4.3.1鋼筋端部應先調直后再進行下料,鋼筋端部不得有彎曲現象;為防止造成接頭間隙過大,切口端面要求必須平整并與與鋼筋軸線垂直,不得有馬蹄形或撓曲;接頭采用切割機進行切割,嚴禁用熱加工方法切割下料。
4.3.2絲頭中徑、牙型角及有效螺紋長度符合要求,并按規范規定進行檢驗。
4.3.3滾軋機的滾軋頭冷卻應采用水溶性切削冷卻液,不得使用油類冷卻液套絲。鋼筋絲紋與連接套筒的絲紋應完好無損,如發現絲紋表面雜絲,應進行清除。每生產400個鋼筋絲頭就要進行校刀,用標準件進行校刀嚴格控制產品合格率。
4.3.4 經自檢合格后的鋼筋絲頭,應立即戴上防護蓋或連接套筒,在連接套筒的另一端安上塑料防護蓋保護。
4.3.5加工節段鋼筋籠時,必須保證主筋端頭在同一截面上,保證鋼筋籠對接質量。
4.3.6 安裝時首先把連接套筒的一端安裝在基本鋼筋的端頭上并用管鉗板手將其擰緊到位,然后導向對中夾緊連接套筒,將待接鋼筋通過導向夾鉗中孔對中,擰入連接套筒內擰緊到位,完成連接。卸下工具隨時檢驗,不合格的立即糾正,合格的在連接套筒上涂上已檢的符號。
4.4保證滾軋直螺紋鋼筋連接接頭質量的技術措施
在兵溝大橋主橋鉆孔樁鋼筋籠滾軋直螺紋套筒連接施工工藝中,為保證鋼筋接頭連接施工質量,主要采取了如下技術措施。
4.4.1嚴格控制絲頭加工精度
絲頭加工時,人工劃線做好標記,加工精度要求如下:
⑴絲頭有效螺紋長度及數量符合設計規定;牙頂寬度大于0.3P(P指螺距,下同)的不完整螺紋累計長度小于兩個螺紋周長;標準型接頭的絲頭有效螺紋長度不得小于1/2連接套筒長度,允許誤差為+2P;非標準型接頭有效螺紋長度符合規定。
⑵絲頭有效螺紋中經圓柱度誤差不得超過0.2mm。
⑶絲頭尺寸的檢驗:用專用螺紋環規檢驗,其環通規能夠順利旋入,環止規旋入長度不得超過3P。
4.4.2 嚴格控制套筒質量
⑴連接套筒要求采用45號優質碳素鋼或其他符合要求的鋼材制作,尺寸滿足產品設計要求,螺紋牙型、精度符合規范規定,并附有出廠合格證書。
⑵連接套筒螺紋牙型飽滿,表面無裂紋,表面及內螺紋無嚴重銹蝕及其它肉眼可見的缺陷。
⑶連接套筒的檢驗:用專用螺紋塞規檢驗,其塞通規能夠順利旋入,塞止規旋入長度不得超過3P。
4.4.3嚴格控制鋼筋連接接頭質量
⑴加強對套筒外露螺紋有效長度的控制,標準型接頭鋼筋連接完畢后,連接套筒外應有外露的有效螺紋,且連接套筒單邊外露有效螺紋長度不得超過2P;
⑵鋼筋連接完畢,采用測力扳手檢驗接頭擰緊力矩值。要求的最低擰緊力矩見表3。
表3 滾軋直螺紋鋼筋接頭最低擰緊力矩值
注:不同直徑鋼筋連接時,擰緊力矩按較小直徑鋼筋的相應值取用。
4.4.4嚴格控制鋼筋連接對接接頭空隙
在兵溝大橋主橋鉆孔樁鋼筋籠制作安裝施工過程中,對采用滾軋直螺紋套筒連接施工工藝的鋼筋籠接頭,為控制鋼筋連接接頭間隙,要采取了如下技術措施。
⑴采用標準型套筒的鋼筋連接接頭,除要求鋼筋端面平整并與鋼筋軸線垂直外,滾絲完畢后,在滾絲兩端刻線,嚴格保證鋼筋接頭間隙。
⑵采用正反絲扣型套筒的鋼筋連接接頭,主要用于鋼筋籠各預制段之間的連接,為保證接頭間隙質量,采用預拼接施工工藝。在安裝及滾絲前,在鋼筋加工場進行預拼接,按預拼接尺寸進行精確切割滾絲,并標記編號保護。運至現場后進行安裝連接形成整體。
5.結語
鋼筋滾軋直螺紋連接技術是一項較新的施工技術,由于直接采用套筒來實現鋼筋的連接,與焊接法相比,它具有施工速度快,操作簡便,節省鋼料,并可實現工廠化施工和全天候施工的優點。現場試驗表明,不考慮鋼筋調直、搭接部位折彎、固定等工序所占用的時間,每個焊接接頭一般需要10min~15min,而采用滾軋直螺紋連接時只需要2min~3min即可完成,而且工序簡單,操作簡便。以直徑Φ1.8m的鉆孔樁鋼筋籠為例,采用焊接方法連接時,每個節段孔口連接時間一般約需90min~120min,而采用滾軋直螺紋連接技術時,僅需20min~30min分鐘即可完成。對于80m長鋼筋籠安裝,同等施工條件下,在兩個小時之內即可完成鋼筋籠沉放施工,耗時僅為焊接法施工時間的1/3~1/4。可見鉆孔灌注樁施工采用鋼筋滾軋直螺紋連接技術,不僅加快了樁基礎的施工進度,而且由于節省了鋼筋籠孔口連接時間,并縮短了鉆孔樁從成孔到水下混凝土灌注的時間間隔,減少了泥漿靜置時間,因而也保證了鉆孔灌注樁施工質量。實踐證明,鋼筋滾軋直螺紋連接成套技術是一項值得大力推廣的,具有相當科技含量的先進技術,能夠取得良好的經濟效益和社會效益。
參考文獻: