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关键词:高强度;直螺纹套筒;剥肋;扭矩
某超高层办公楼为框架核心筒结构,框架梁应用了HTRB600热处理带肋高强度钢筋,由于600级钢筋的焊接性能未知,在选择钢筋连接方式时,不宜使用焊接、闪光对焊、电渣压力焊等通电熔接的方式进行,优选了直螺纹套筒连接,其可靠性相对较高。
1、套筒材质选择:
由于市场上普通直螺纹套筒均采用C45#钢制作,其抗拉强度≥600MPa,屈服强度≥355MPa,而HTRB600钢筋抗拉强度≥750MPa,屈服强度≥600MPa, I级接头在机械接头长度范围内,抗拉强度及屈服强度需要达到1.1倍抗拉强度标准值和屈服强度标准值,即需要≥1.1 ×750MPa=825MPa, ≥1.1×600MPa=660MPa, C45#钢满足接头强度需要的壁厚较大,保护层相对需要加大,很难满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)最小保护层规定,也无法满足《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107-2010)连接件保护层不小于15mm,、连接件之间的横向净距不宜小于25mm的规定,施工相对困难且不经济,故采用20Cr钢材制作,该钢具有良好的综合力学性能,低温冲击韧性良好,焊接性中等,冷变形时塑性中等.其抗拉强度≥835MPa,屈服强度≥540MPa,能够最大程度满足I级接头在机械接头长度范围内,抗拉强度和屈服强度及保护层要求。
2、套筒设计:
套筒长度按不小于两倍钢筋直径并留有余量的原则,仍按600级以下套筒长度取值,以直径25钢筋为例,套筒长度为60mm。
套筒壁厚设计以机械接头长度范围内,抗拉强度及屈服强度计算,为执行留有余量的原则,取值最小要求分别为1.1Fstk和1.1fyk,钢筋剥肋直径仍按600级以下套筒要求执行,套筒壁厚按最不利状态等强度代换原则进行,以HTRB600ΦH25为例,钢筋在机械接头长度范围内抗拉强度1.1×491mm?×750N/m m?=405075N,屈服强度 1.1 ×491m m?×600N/mm?=324060N,采用20Cr材质的高强度套筒抗拉强度需要的截面积为405075N÷835N/mm?=485mm?,屈服强度需要的截面积为324060N÷540N/mm?=600mm?,取最大值600mm?,套筒内径螺纹最有利部位内径为Φ23.7mm,不利部位内径为Φ26mm,取最不利部位内径26mm,则外径为38mm,与普通直径25套筒外径基本一致,既满足了机械接头长度范围内抗拉强度及屈服强度要求,也满足了保护层要求。
3、型式检验:
钢筋套丝按普通钢筋直螺纹套丝制作,以直径25钢筋为例,钢筋丝头加工长度为1/2套筒长度,允许偏差为0-2P(P为螺纹丝距),套丝加工尺寸在30-35mm,以扭矩扳手计量拧紧力矩不小于260N・m,单边露丝长度均不超过2P,经抗拉强度检验,拉力为380KN左右,折合抗拉强度约在770MPa左右,断点在套筒接头范围,抗拉强度满足标准值要求,不满足1.1倍抗拉强度标准值,故判定接头不满足JGJ107-2010 I级接头规定,满足II级接头规定,经多次试验均出现此种清况,断面呈明显的应力集中破坏形态,经分析可能高强度套筒与高强度钢筋丝头接触不完全,是造成此类现象的主要原因,接触较完全的地方承受了整个较大的拉力,所以形成了明显的应力集中破坏形式,初次型式检验不太成功,对接头的位置及接失百分率都有了限制要求。
4、改良:
出现明显应力集中破坏形式的主要原因可能是套筒内丝与钢筋丝头接触不均匀造成,改良的方向放在了缩短套丝长度加大拧紧力矩,使套筒内丝与钢筋丝头之间充分接触均匀,同时参照锥螺纹施工原理。
仍以直径25钢筋为例,套丝长度为1/2套筒长度,套丝长度公差-1P~-1.5P(参照锥螺纹加工公差-0.5P~-5P),最终设定在25-27mm。安装时拧紧力矩260N・m时(《钢筋机械连接技术规程》JGJ107-2010要求),套筒内两端钢筋接头约有6-8mm间隙,继续加大拧紧力矩,使套筒内丝对钢筋接头未剥肋部分形成横同剪切,每边剪切约1P,即剪切拧紧一圈,每边不仅不露丝,还向内1P,套筒内两端钢筋接头间隙控制在0-1mm。经多次试验,在不剪切钢筋横肋的情况下,出现断于接头且拉力达不到1.1倍抗拉强度的几率大于60%,在加大扭矩对钢筋横肋形成剪切的情况下,拉力均能达到1.1倍抗拉强度,断点出现在接头外的概率大于50%,且为延性破坏特征,无明显应力集中破坏断面出现,满足I级接头要求,改良后的型式检验符合项目的要求。
5、施工:
改良后的工艺对套丝长度及精度提出了更高的要求,由《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107-2010)规定的套丝长度偏差2P,改为-1P~-1.5P,施工前调试好剥肋套丝长度,以免丝头长度过长。在安装高强度直螺纹套筒时,由于工艺改良后需要剪切钢筋一圈横肋,故其拧紧力矩比较大(约在《钢筋机械连接技术规程》JGJ107-2010要求拧紧力矩的130%以上),普通套筒施工的扭矩扳手长度约为500-600mm,高强度套筒施工时采用长度为760mm的加长扭矩扳手,由于力矩增加了近30%,故可以用同样大小的力量达到近130%左右的扭矩,必要时扭矩扳手接加长杆,以达到保证和确保套筒内丝剪切钢筋横肋一圈的要求。
6、结论:
高强度套筒的材质由普通套筒的C45#钢改良为20Cr材质;套筒壁厚设计时遵循等强度设计的原则,即保证了机械接头的整体抗拉强度,又满足了保护层要求;钢筋丝头剥肋套丝的长度由1/2套筒长度偏差2P,改良为1/2套筒偏差-1 P~-1.5P;拧紧扭矩在普通套筒规程规定的扭矩值基础上提高了约30%,以达到高强度套筒剪切钢筋丝头一圈为前提,不存在露丝的可能性;统一使用加长扭矩扳手,可以以同样大小的力量达到提升扭矩的效果,通过工艺改良大幅度提高了高强度钢筋机械连接的质量,施工工艺难易程度仍与普通套筒相当,由于目前无规范规程对高强度套筒的连接有明确的规定,在改进工艺积极探索的同时推进规程规范的完善。
参考文献:
[1]方军《合金结构钢》 ( GB/T3077-1999)中华人民共和国国家质量监督检验检及总局1999年11月1日.
[2]姚圣发《热处理带肋高强钢筋混凝土结构技术规程》(苏JG/T054-2012)江苏省住房和城乡建设厅2012年8月28日.
[3]张仁瑜《混凝土中钢筋检测技术规程》(JGJ/T152-2008)中华人民共和国住房和城乡建设部2008年4月28日.
关键词:钢筋连接;直螺纹套筒技术;空心墩桥梁
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
中图分类号:TU392.2文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
一、工程简介
包西铁路袁家沟特大桥桥梁全长515.36米,全桥由10孔48米节段拼装箱梁组成,桥墩已空心墩为主,最高墩为56米,壁厚最薄处为70cm。钢筋布置情况:钢筋分为内外两层,外层为446根Φ20,且墩身上下各16米的范围内为加密段,也就是钢筋根数为992根,平均每5cm一根Φ20钢筋;内侧为376Φ14,加密段,再加上443Φ20,间距在6cm左右,如此小的钢筋间距在空心墩桥梁的施工中势必会给各项环节造成很大的麻烦,针对钢筋密集,接头数量多且本桥后期处于冬季施工中这一特点,为保证工程进度及施工质量,我单位通过对几种竖向连接钢筋方式的比较,最终选择了剥肋滚压直螺纹套筒连接这一技术。
二、下面对几种钢筋连接做一下简要对比:
2.1 电弧焊:由焊条通过焊接电流产生的电弧热进行钢筋连接的一种方法。钢筋竖向连接,在现场使用较多的是绑条焊和搭接焊。帮条焊宜采用对接钢筋为同级别、同直径的钢筋制作。在两主筋端面之间的间隙应为2~5mm。利用搭接焊进行钢筋连接,其最主要的是对钢筋的预弯和安装,要确保两连接钢筋轴线相重合,工艺与帮条焊相同,由于要确保两连接钢筋轴线相重合,在本桥空心墩施工中存在对位较困难,不易操作,施工进度较慢且存在浪费时间及材料的问题(且受冬季施工影响,温度低对此方法质量控制造成的影响也比较大)。
2.2 套筒冷挤压:带肋钢筋套筒挤压连接是将两根带接钢筋插入钢套筒,用挤压连接设备沿径向挤压钢套筒,使钢套筒进入塑性状态,产生塑性变形。变形后的钢套筒和被连接的钢筋纵、横肋产生的机械咬合成为一个整体的钢筋连接方法。此方法一般适用于钢筋直径28mm-32mm。同时设备移动不便,操作过程麻烦,操作工人工作强度大,有时液压油对钢筋会有污染,综合成本较高且完成连接的整体速度较慢(同样在冬施中使用受影响也比较大)。
2.3 电渣压力焊:电渣压力焊是利用焊接电流通过渣池产生的电阻热将两连接钢筋端部熔化,然后用焊接机头进行施压使钢筋焊合的一种连接方法。此种连接方法要求每焊接机组不少于3人(一般1人扶钢筋,1人操作焊具,1人做辅助工作)占用劳力较多,由于钢筋间距小,焊机机头(夹具)钳固时比较困难。同时受电压、雨季、温度和操作工技术及相互配合熟练程度的影响较大。
2.4 钢筋剥肋滚轧直螺纹套筒连接技术:通过滚丝轮将直接将钢筋端部滚轧成直螺纹,并用相应的连接套筒将两根待接钢筋连接在一体。在钢筋待接端头直接滚轧加工过程中,由于滚丝轮的滚轧作用,使钢筋端部产生塑性变形,根据冷作硬化的原理,滚轧变形后的钢筋端头可比钢筋母材抗拉面积增加,抗拉强度可提高6%~8%,从而可使滚轧直螺纹接头部位的强度大于钢筋母材的实测极限抗拉强度。
与其他直螺纹连接技术相比,钢筋滚压直螺纹套筒连接技术具有以下优点:设备投资少、螺纹加工简单(一次装卡即可直接完成滚轧直螺纹的加工)、接头强度高、连接速度快、、现场施工方便,可适用于钢筋混凝土结构中直径16 mm--40 mm的Ⅱ级,Ⅲ级钢筋连接,在各种方位同、异直径的连接;接头质量受人为因素影响小,现场施工不受气候条件影响;无污染,无火灾及爆炸隐患,施工安全可靠;生产效率高,节约能源,耗电低,设备功率仅为3 kW~4 kW,尤其在抢工期时,缩短钢筋施工环节时间,对整个工程争取更多的可用时间。其接头性能可达到JGJ107—2003钢筋机械连接通用技术规程的A级标准。
三、钢筋滚轧直螺纹套筒连接施工工艺
3.1 施工工艺流程:现场钢筋原材检测、钢筋端部取平、直接滚轧直螺纹丝扣、丝扣检测、 存放并且保存好丝扣,不得锈蚀;同时进行直螺纹连接套筒检测、现场连接钢筋、截取接头试件,做拉伸试验。
3.2 工艺原理:它将要连接的两条钢筋的端头加工成直螺纹(丝头),然后通过同样带有直螺纹的连接套筒把两根钢筋连接起来,完全通过螺纹间的齿合力把两根钢筋同套筒连接成一体。在钢筋端头先直接采用对辊滚轧或剥肋后滚轧,使钢筋端头应力大增,而后采用冷压螺纹(滚丝)工艺加工成钢筋直螺纹(螺纹应力二次增强)端头。采用剥肋滚轧工艺使钢筋的端头均匀地预加应力都能有效地增强钢筋端头母材强度,钢筋连接后可以充分发挥其强度和延性。如图所示:
3.3 连接套筒简介:等强直螺纹接头连接套筒的材料一般为低合金钢、优质碳素钢结构,连接套筒屈服承载力和抗拉承载力的标准值应不小于被连接钢筋的屈服承载力和抗拉承载力标准值的1.1倍;套筒长为钢筋直径的2倍,套筒的尺寸偏差及精度要求如下:
a) 套筒外径D≤50mm时,外径允许偏差±0.5mm,长度允许偏差±0.5 mm;
b) 套筒外径D>50mm时,外径允许偏差±0.01D,长度允许偏差±0.5mm;
c) 螺纹尺寸采用专用的螺纹塞规检验。其塞规应能顺利旋入,塞规旋入长度不得超过3P。
常用套筒有下列4种类型:
3.3.1 标准型套筒:带右旋内螺纹的等直径连接套筒,端部2个螺距长度内带有便于入扣的锥度。
3.3.2 扩口型套筒:带右旋内螺纹的等直径连接套筒,一端带有45°或60°的扩口段,适用于较难对中入口的场合。
3.3.3 变径型套筒:带右旋内螺纹的变直径连接套筒,用于连接不同直径的钢筋,直径大小差异不受限制。
3.3.4 正反丝扣型套筒:带左、右旋内螺纹的等直径连接套筒,用于钢筋不能转动而要求调节钢筋内力的场合。
3.4 接头力学性能要求
根据等级和应用场合,钢筋直螺纹套筒等强连接接头应满足单向拉伸性能、高应力反复拉压、大变形反复拉压、抗疲劳、耐低温等各项性能要求。接头单向拉伸时的强度和变形是接头的基本性能。高应力反复拉压性能反映接头在风荷载及小地震情况下承受高应力反复抗压的能力。大变形反复拉压性能则反映结构在强烈地震情况下钢筋进入塑性变形阶段接头的受力性能。上述三项性能是进行接头形式检验时必须进行的检验项目。而抗疲劳和抗低温性能则是根据接头应用场合有选择性的试验项目。根据抗拉强度以及高应力和大变形条件下反复拉压性能的差异,接头应分为下列三个等级:I级、Ⅱ级和Ⅲ级。三个等级接头在经历拉压循环前后抗拉强度要求和变形性能要求见表1,表2。
3.5 施工质量控制要点
直螺纹连接的完成是通过丝头螺纹和套筒螺纹的咬合来完成的,因此接头质量如何主要由如下几方面决定:套筒质量、丝头质量和钢筋连接施工。
3.5.1 套筒质量一般厂家出厂时都有合格证,一定要满足以上所说各项要求。
3.5.2 丝头质量检验。操作者对加工的丝头要逐个进行检查。首先检查其外观质量,螺纹饱满,表面光洁,不粗糙,螺纹直径大小应一致,无虚假螺纹用缺肉、瘦牙等缺陷,螺纹长度、公差尺寸应符合规定;再次用检验钢筋丝头的专用量具——螺纹环规进行检验,钢筋丝头要能够顺利通过螺纹环规,且丝头与螺纹环规要十分吻合才算合格。
3.5.3 接头质量检验。按规定要求,在同一施工条件下,采用同—批的同等级、同形式、同规格接头以500个为一个验收批(不足500个也作为一个验收批),进行现场取样。对每一个验收批接头正在施工的工程结构中随机截取3个试样进行试验,并按]GJ 107—2003中单向拉伸强度的检验指标判定和检验。
四、直螺纹连接方式效益分析
4.1 本工艺质量可靠,保证率高;还可通过改进螺纹套筒的材质,使高强度钢筋连接达到A级接头性能。
4.2 环境适应性强,不受气候条件影响,现场安装不受停电影响,能做到连续施工。
4.3 钢筋外螺纹可提前预制,现场安装简便快捷,能缩短工期、加快进度。
4.4 螺纹套筒连接长度比搭接长度短,且均
五、结语
钢筋直螺纹连接技术与其他连接技术相比,成形螺纹精度高、滚丝轮寿命长、强度连接可靠性高。我单位在包西铁路袁家沟特大桥空心墩的施工中,成功运用直螺纹套筒连接这一技术,给施工带来了巨大的经济效益,同时为按时完成工期提供了可靠的保障;随着建筑产业、能源交通等基础设施建设的不断发展,钢筋混凝土结构的跨度和规模越来越大,粗直径钢筋的应用日益广泛,特别是新Ⅲ级钢筋日益增多,钢筋连结技术将向高质量、易施工、操作简单且经济廉价的方向发展。钢筋机械连接接头所占比重将会越来越大,直螺纹的市场占有率将会大幅上升,特别是钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术将具有较好的发展前景。
参考文献
【1】建筑施工手册第二版(中国建筑工业出版社)
【2】建筑施工手册第四版(中国建筑工业出版社)
【3】刘新建.钢筋等强度滚轧直螺纹连接技术的应用.山西建筑,2007,33(1):154—155
【关键词】钢筋机械连接等强剥肋滚压直螺纹 龙滩工程应用
中图分类号: O434 文献标识码: A
1.工程概况
龙滩水电站是红水河梯级开发中的骨干工程,位于广西壮族自治区天峨县境内的红水河上,坝址距天峨县城15km。工程以发电为主,兼有防洪、航运等综合效益。本工程为Ⅰ等工程,工程规模为大(Ⅰ)型,工程枢纽布置为:碾压混凝土重力坝(泄洪建筑物布置在河床坝段,由7个表孔和2个底孔组成);地下引水发电系统;通航建筑物(采用二级垂直提升式升船机)。工程按正常蓄水位400m设计,电站装机容量为6300MW(装机9台,单机容量700MW)。
龙滩水电站大坝为碾压混凝土重力坝,大坝轴线长849.44m,设计坝顶高程406.5m,最大坝高216.5m,共分为35个坝段。坝体混凝土总方量约748.6万m3,其中碾压混凝土约为495.2万m3,钢筋量约为2.94万t。龙滩大坝是目前世界上在建的高度最高、碾压混凝土方量最大的全断面碾压混凝土重力坝。
采用直螺纹机械连接,更能体现碾压混凝土快速、连续上升的特点。
2.剥肋滚压直螺纹接头的分类
按连接方式不同,直螺纹接头可分为:标准型、正反丝扣型;按连接钢筋直径不同,直螺纹接头可分为同径接头、变径接头;另外还有扩口型和加长型接头。施工中最常用的为同径标准型和同径反丝扣型接头。
同径标准型接头用于钢筋可自由转动的场合;同径正反丝扣型接头用于钢筋完全不能转动的场合。
龙滩水电站在大坝的上、下游面的钢筋及井同部位的立筋采用同径标准型接头,在廊道周边及井同部位的水平筋采用同径反丝扣型接头。
3.钢筋滚压直螺纹连接工艺流程
钢筋滚压直螺纹连接。采用专门的滚压机床,对钢筋端部进行滚压,一次成型直螺纹,工艺流程见图1。
4. 钢筋直螺纹丝头加工及检验
4.1钢筋直螺纹丝头加工
(1)钢筋直螺纹丝头采用套丝机加工(套丝机由套筒供应厂家提供),将套丝机按钢筋规格调整好滚丝头内孔最小尺寸及涨刀环,调整剥肋挡块及滚压行程开关位置,保证剥肋及滚压螺纹的长度。各种直径钢筋丝头加工规格见表1。
(2)加工钢筋螺纹时,采用水溶性切削液;当气温低于0℃时,掺入15%-20%亚硝酸钠,不得用机油作液或不加液套丝。
(3)操作工人逐个检查钢筋丝头的外观质量,检查牙型是否饱满、无断牙、秃牙缺陷,已检查合格的丝头盖上保护帽加以保护。
4.2钢筋直螺纹丝头的检验
经自检合格的丝头,由质检员随机抽样进行检验,以500个同种规格丝头为一批,随机抽检10%,进行复检。加工钢筋螺纹的丝头牙型、螺距、外径必须与套筒一致,并用专用卡规及环规检验。达到卡规、环规检验要求为合格品。
如果有一个丝头不合格时,即应对该加工批丝头全部进行检验,切去不合格的丝头,查明原因并解决后重新加工螺纹,经再次检验合格后方可使用。
直螺纹丝头牙型及直径检验见图2。
5.直螺纹套筒检验
套筒与锁母材料应采用优质碳素钢或合金结构钢,其材质应符合GB699的规定。龙滩直螺纹接头套筒从专业厂家采购,购进的钢筋套筒需有合格证、材质证明书和试验报告,再对套筒进行抽检,每500个为一批,每批按10%抽检,首先目测套筒表面有无裂纹、套筒螺纹牙型是否饱满,再采用专用的螺纹检验塞规对套筒螺纹尺寸进行检验。
直螺纹接头标准套筒的规格,尺寸见表2。
表2直螺纹接头标准套筒的规格
钢筋直径(mm) 套筒外径(mm) 套筒长度(mm) 螺纹规格(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
套筒的外径、长度按图纸给定的尺寸检验,螺纹用精度为6H的螺纹塞规检查。止端螺纹塞规不能通过螺孔,但允许部分旋合,旋合量不能超过3P(P为螺距)。螺纹塞规选用专业厂家生产的标准产品,使用中每三个月检定一次,防止因塞规磨损造成超差。直螺纹连接套筒直径检验图见图3。
6. 直螺纹接头的连接及检验
6.1直螺纹接头的现场连接
(1)连接钢筋时,钢筋规格和套筒的规格必须一致,取下保护帽,钢筋和套筒的丝扣干净、完好无损。
(2)标准型接头连接时,先将套筒拧入一端钢筋并用管子钳拧紧后,再将另一端钢筋丝头用管子钳拧入套筒,利用两端丝头相互对顶力锁定套筒位置。接头连接完成后,套筒每端不得有一扣以上完整丝扣外露。
(3)正反丝扣接头连接时,先将正反丝扣套筒两端的钢筋和套筒一起对正轴线,用管子钳旋转套筒,将套筒两端的钢筋同时拧入连接套筒。
(4)每一台班接头完成后,抽检10%进行外观检查,钢筋与套筒规格要一致,接头丝扣无一扣以上完整丝扣外露。对查出的不合格接头应进行补强,如无法补强则应弃置不用。
6.2直螺纹连接的检验
外观上检查丝扣的预留情况是否对称,是否为不到一扣完整的丝扣外露,同时可用管钳子检拧,检查是否有还可以拧动的接头
直螺纹连接接头的现场检验应按验收批进行,同一施工条件下的同一批材料的同等级、同规格接头,以500个为一个验收批进行检验与验收,不足500个也应作为一验收批。
对接头的每一验收批应在工程结构中随机截取3个试件,按设计要求的接头性能等级做单向拉伸试验,按设计要求的接头性能等级进行检验与评定。
7. 剥肋滚压直螺纹连接的特点
(1)接头强度高:对中性好,不受钢筋含碳量限制(影响焊接)。接头强度大于母材强度,强度达到行业标准JGJ107-96中A级接头性能要求。
(2)质量稳定:接头性能不受拧紧力矩影响,少拧1~2扣,均不会对接头造成明显损害。省去了用力矩扳手检测这一道工序,排除了工人素质和测力工具对接头性能的影响,比锥螺纹接头稳定得多。
(3)施工速度快:直螺纹连接套筒比锥螺纹短40%左右,且丝扣螺距大,不必使用力矩扳手,方便施工。与电弧搭接焊、套筒冷挤压、锥螺纹连接相比,直螺纹连接降低了钢筋绑扎的劳动强度,大幅提高施工速度,降低工程人工费。与焊接相比更能体现施工速度快的特点,并不首天气影响,可全天候施工。
(4)应用范围广:对弯折钢筋、固定钢筋、钢筋笼等不能转动钢筋的场合可方便的使用,也可用于水下混凝土内的钢筋连接。
(5)节约成本:直螺纹接头比套筒挤压省钢70%左右,比锥螺纹接头省钢35%左右。
(6)有利于环境保护:直螺纹连接无噪声污染,无油污污染、无烟尘和弧光污染,有利于保护劳动者身体健康和施工现场的文明整洁。
(7)安全可靠:仓面上钢筋连接时,不用电且无明火作业,安全可靠,在冬季施工时,可解决钢筋接头焊接时,担心损坏甚至引燃混凝土保温被的问题。
8.总结
关键词:滚轧直螺纹;工艺流程;操作要点;
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言
1工程概况
大同市鸿浩嘉园住宅小区建设项目一期工程位于大同市拥军北路桥北小区北面,总建筑面积为195044.35m2, 1~6#楼地上26层、7~9#楼地上11层及11-1、11-2#楼地上2层,10、12-1、12-2、12-3#楼地上2层。地下全部为二层,本工程结构为全现浇剪力墙和框架结构,是大同市首个实景园林的大型生态社区。
钢筋滚轧直螺纹连接工艺的基本原理是将两根待连接的钢筋端部经滚轧工艺加工成直螺纹,然后通过相应的连接套筒用管钳或扳手把两根钢筋相互连接形成钢筋接头。近年来,钢筋滚轧直螺纹接头越来越多地应用于各类建筑工程中。钢筋滚轧直螺纹连接具有技术先进、质量优良、经济合理、操作简便、安全适用、不污染环境等特点,其接头的抗拉强度均不小于被连接钢筋抗拉强度标准值,并具有高延性及反复拉压性能,其接头均能达到《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107规定的Ⅰ、Ⅱ级接头强度,具有良好的力学性能。
1、施工原理
1.1、钢筋剥肋滚轧直螺纹连接技术的主要工作原理在于钢材冷硬化的利用,此工作原理是使用滚轧来不断提升其材料的硬度,而在这个过程之中也应该不断提升螺纹的连接程度。
1.2、钢筋剥肋滚轧直螺纹连接技术包括的主要内容有,剥肋和螺纹的滚轧,剥肋的主要功能是进行横肋以及纵肋的改造,如此在一定程度之上则可以防止由于不连续的横纵肋,其工艺造成的影响。而剥肋其可以在一定程度之上有效减少钢筋尺寸的误差而给螺纹滚轧的影响,于此同时,其在加强螺纹的精度之上也可以一定的帮助。螺纹的滚轧而可以对钢材的冷硬化而进行处理,此时也需要不断提升螺纹的精度。而这两个环节之间结合在加强螺纹精度的同时也有效的缓解了工艺处理所带来的影响。
1.3、钢筋等强度剥肋滚轧直螺纹连接技术概况,其可以通过连接件的机械啮合或者是在钢筋端上的承压作用,这样就可以使得一根钢筋之中的力及时传递到另一根钢筋上。但是钢筋其不能在不改变其强度的前提之下,其可以通过进行特殊的滚轧设备在端头滚轧成型的螺纹。啮合可以使用两根钢筋的附件就可以有效连接套筒。
2、加工前准备工作要点
2.1、材料进场
钢筋原材进场后,必须对到场钢筋的质量保证书、出厂合格证等进行复核,并对原材进行外观和物理性能的检测。
2.2、套筒检验
套筒必须具有质量部门检验出具的合格证和技术参数说明书,并应符合有关钢材的现行国家标准及JGJ-107的有关规定。②供货单位应提供质量保证书,产品合格证应包括以下内容:型号、规格;适用钢筋的品种;连接接头的性能等级;产品批号;检验日期;质检合格签章;厂家名称、地址、电话;当有特殊要求时应表明相应的检验内容及指标。③钢筋连接套筒内螺纹尺寸宜按GB/T-196确定;螺纹中径公差宜满足13B/T-197中6H级精度规定的要求。④连接套筒装箱前套筒应有保护端盖,套筒内不得混入杂物。⑤连接套筒及锁母在运输过程中应妥善保护,避免雨淋、沾污或损伤。⑥选取在螺纹加工的有效长度区域内没有扰曲、裂纹等缺陷的钢筋。
2.3、操作要点
检查被加工钢筋是否符合设计要求,然后将被连接钢筋用砂轮片切割机切断,使钢筋端面平整并与钢筋轴线垂直。钢筋直螺纹滚轧设备经调试运转正常后,方可加工直螺纹丝头。钢筋滚轧直螺纹丝头加工包括有3种工艺方法:压圆滚轧工艺、剥肋滚轧工艺以及直接滚轧工艺。
压圆滚轧工艺,依照钢筋规格直径来选择与之相应的压圆模,同时不断调整压圆机支架高度和长度定位尺寸,于此同时也应该将钢筋加工的端头及时放入到模具之中,进而不断调整压泵压力而进行压圆。等到压圆之后,钢筋端头就可以圆柱体的回转体,之后在经过钢筋直螺纹滚轧机滚而将其轧制变为直螺纹丝头。剥肋滚轧工艺:应该首先连接的钢筋端部,其在经过钢筋直螺纹滚轧机的剥肋装置,而在对钢筋的纵肋以及横肋,进行切削处理之时,这样滚轧制成直螺纹丝头。直接滚轧工艺:对要进行连接的钢筋端部,不经过机械整形,直接使用钢筋直螺纹滚轧机来进行滚轧,这样就可以制为直螺纹丝头。而在对加工之后的丝头则需要逐个进行检查,而不合格的丝头需要进行重新加工。而对于检验合格的丝头需要及时带上塑料保护帽,或者拧上连接套筒对其进行保护,这样就可以防止装卸之时出现的损坏,同时依照规格分类而对其整齐。而在连接钢筋之时,而钢筋规格则应该同连接套筒规格保持一致,确保钢筋丝头和连接套筒内保证螺纹的干净、完整,以及无损。
2.4、钢筋连接及检验要点
在进行钢筋连接时,钢筋规格应与连接套筒规格一致,并保证丝头和连接套筒内螺纹干净、完好无损。采用标准型套筒连钢筋时,应首先把连接套筒的一端安装在基本钢筋的端头上,用扳手或管钳等工具将其拧紧到位,然后把导向对中钳夹紧连接套筒,将待接钢筋通过导向夹钳中孔对中,拧入连接套筒内拧紧到位。钢筋连接时应用工作扳手将丝头在套筒中央位置顶紧,采用加锁母型套筒时应用锁母锁紧。钢筋丝头保护帽应在钢筋连接前拧入套筒时逐一取下,不应该集中取下多个保护帽。在钢筋接头拧紧之后使用力矩扳手,同时对其做好标记工作。力矩扳手其的精度在±5%,同时要求每半年用扭力仪检测一次。
钢筋连接完毕后,标准型接头连接套筒外应有外露有效螺纹,同时连接套简单边外露有效螺纹不可以高于2p,而其他连接形式需要同产品设计要求相符合。钢筋连接结束之后后,拧紧力矩值则应该同相关要求相符合。
3、质量控制
连接套筒应具备产品合格证和套筒原材料质量证明文件,螺纹牙型应饱满,套筒表面不得有裂纹,表面及内螺纹不得有严重的锈蚀及其他肉眼可见的缺陷。连接套筒内螺纹的设计牙型、螺距及长度符合机械工业国家及行业标准的有关规定。待连接钢筋的端部若有弯曲,应在下料前先进行调直。钢筋下料时应采用砂轮片切割机切断,不得用气割或冲剪下料。钢筋直螺纹滚轧设备应加注水溶性冷却液,不得使用油性液。现场加工的钢筋丝头的有效螺纹长度、丝头中径、牙型角、螺距等应符合设计规定并与相应连接套筒匹配,且经检测合格后方能进行连接工序。标准型接头有效螺纹长度应不小于1/2连接套筒长度。连接套筒及丝头加工时的外观质量、螺纹尺寸等的检验要求应符合《滚轧直螺纹钢筋连接接头》及《钢筋滚轧直螺纹连接技术规程》中的相关条款。直螺纹丝头检验合格后应套上塑料保护帽或拧上连接套筒,按规格分类码放整齐。在雨季或长期码放情况下,应对丝头采取防绣措施。直螺纹套筒连接件的混凝土保护层厚度宜符合《混凝土结构设计规范》GB50010中受力钢筋混凝土保护层最小厚度的规定,且不得小于15mm。连接件之间横向净距不宜小于25mm。接头的现场检验与验收应满足《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107及《钢筋滚轧直螺纹连接技术规程》中的规定。
4、结语
作为一项进步推动之下,施工之中推行的钢筋等等强剥肋滚轧直螺纹接连技术的使用,提高了现场工作效率,同时可以不断地降低了施工人员的劳动,增加了现场文明施工的水平。并且因为此项技术其在钢筋连接之中的使用,可以使得质量之中不易控制的人为因素降到最低,有效地提高了钢筋连接的质量。通过文中提出的工序控制要点,能有效地避免在作业过程中的质量缺陷和隐患,提高了加工成品合格率,加快了施工进度,取得良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]邢怀念,张小鹏,刘增利,葛飞. 钢筋滚轧直螺纹套筒连接性能试验研究[J]. 工业建筑,2009,S1:846-849.
[2]楼国兴,任国兴,王铁. 提高钢筋剥肋滚轧直螺纹连接施工质量的措施[J]. 浙江建筑,2008,04:44-45+49.
关键词:滚轧直螺纹 套筒机械连接 钻孔灌注桩
中图分类号:U443文献标识码: A
1. 引言
公路桥梁工程中,钢筋机械连接方式作为一种新型连接方式,在桥梁工程中逐步得到了推广。钢筋机械连接是指通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用,将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。特别是在桥梁深孔钻孔灌注桩基础施工中,由于桩基础钢筋笼一般采用分段预制、孔口竖向连接沉放就位方式,因而要求尽量缩短钢筋笼连接沉放就位施工时间,以减少泥浆沉淀层厚度、预防坍孔缩孔等现象发生,提高钻孔桩基础的施工质量。兵沟大桥主桥钻孔灌注桩基础钢筋笼采用了钢筋滚轧直螺纹连接技术。
2. 应用工程概况
兵沟大桥位于宁夏回族自治区银川市境内,是连接银川市与内蒙前旗的主要通道。大桥全长4053m, 黄河大桥横向布置为:2×(2.0/2中央分隔带+0.5路缘带+3×3.75行车道+2.5紧急停车带+0.5护栏带)=31.5m;,主桥上部结构采用三联6*80m跨预应力混凝土变截面连续箱梁,下部结构为薄壁实体墩、钻孔灌注桩基础。钻孔桩灌注按摩擦桩设计,直径1.8m,桩长80m属深孔桩基础。桥址处主要地层以黏性土、粉土、粉细砂、泥岩为主,其沉积具有不均匀性。根据地质钻孔信息选用旋挖钻机和正循环旋挖钻机。
3. 工艺原理
钢筋滚轧直螺纹连接是指用滚轧工艺将欲连接的钢筋端头部分加工成直螺纹,并用相应的直螺纹连接套筒将两根钢筋连接形成的钢筋机械接头。接头按套筒使用条件分为标准型、正反丝扣型、异径型、扩口型、加锁母型。与常规的焊接接头相比,该工艺施工进度快,可以显著节省钢筋连接时间,特别是在桥梁钻孔桩施工中,具有显著的优越性。采用滚轧直螺纹套筒钢筋连接工艺,可以显著提高钻孔桩钢筋笼孔口对接时间,进而缩短钻孔灌注桩从成孔到灌注完成的时间间隔,有利于减少施工过程中的泥浆沉淀时间,达到提高钻孔桩工程质量的目的。兵沟大桥主桥深孔桩基础钢筋笼主筋接头采用了钢筋滚轧直螺纹连接工艺,以9m作为一个预制段,预制段内钢筋连接套筒采用标准型套筒,各预制段之间由于需在孔口连接,采用正反丝扣型套筒,并做了相应的改进。
4. 施工工艺
4.1. 工艺流程
4.1.1预拼接工艺流程
钢筋端面平头剥肋滚轧螺纹丝头质量检验利用套筒连接接头检验。
4.1.2现场连接工艺流程
钢筋就位拧下钢筋保护帽和套筒护帽接头拧紧作标记质量检验。
4.2直螺纹钢筋连接螺纹及连接套筒工艺参数
兵沟大桥钻孔桩钢筋笼主要采用HRB335热轧带肋钢筋,其端头螺纹及连接套筒工艺参数分别见表1、表2。
表1直螺纹钢筋连接螺纹尺寸
4.3. 操作要点
4.3.1钢筋端部应先调直后再进行下料,钢筋端部不得有弯曲现象;为防止造成接头间隙过大,切口端面要求必须平整并与与钢筋轴线垂直,不得有马蹄形或挠曲;接头采用切割机进行切割,严禁用热加工方法切割下料。
4.3.2丝头中径、牙型角及有效螺纹长度符合要求,并按规范规定进行检验。
4.3.3滚轧机的滚轧头冷却应采用水溶性切削冷却液,不得使用油类冷却液套丝。钢筋丝纹与连接套筒的丝纹应完好无损,如发现丝纹表面杂丝,应进行清除。每生产400个钢筋丝头就要进行校刀,用标准件进行校刀严格控制产品合格率。
4.3.4 经自检合格后的钢筋丝头,应立即戴上防护盖或连接套筒,在连接套筒的另一端安上塑料防护盖保护。
4.3.5加工节段钢筋笼时,必须保证主筋端头在同一截面上,保证钢筋笼对接质量。
4.3.6 安装时首先把连接套筒的一端安装在基本钢筋的端头上并用管钳板手将其拧紧到位,然后导向对中夹紧连接套筒,将待接钢筋通过导向夹钳中孔对中,拧入连接套筒内拧紧到位,完成连接。卸下工具随时检验,不合格的立即纠正,合格的在连接套筒上涂上已检的符号。
4.4保证滚轧直螺纹钢筋连接接头质量的技术措施
在兵沟大桥主桥钻孔桩钢筋笼滚轧直螺纹套筒连接施工工艺中,为保证钢筋接头连接施工质量,主要采取了如下技术措施。
4.4.1严格控制丝头加工精度
丝头加工时,人工划线做好标记,加工精度要求如下:
⑴丝头有效螺纹长度及数量符合设计规定;牙顶宽度大于0.3P(P指螺距,下同)的不完整螺纹累计长度小于两个螺纹周长;标准型接头的丝头有效螺纹长度不得小于1/2连接套筒长度,允许误差为+2P;非标准型接头有效螺纹长度符合规定。
⑵丝头有效螺纹中经圆柱度误差不得超过0.2mm。
⑶丝头尺寸的检验:用专用螺纹环规检验,其环通规能够顺利旋入,环止规旋入长度不得超过3P。
4.4.2 严格控制套筒质量
⑴连接套筒要求采用45号优质碳素钢或其他符合要求的钢材制作,尺寸满足产品设计要求,螺纹牙型、精度符合规范规定,并附有出厂合格证书。
⑵连接套筒螺纹牙型饱满,表面无裂纹,表面及内螺纹无严重锈蚀及其它肉眼可见的缺陷。
⑶连接套筒的检验:用专用螺纹塞规检验,其塞通规能够顺利旋入,塞止规旋入长度不得超过3P。
4.4.3严格控制钢筋连接接头质量
⑴加强对套筒外露螺纹有效长度的控制,标准型接头钢筋连接完毕后,连接套筒外应有外露的有效螺纹,且连接套筒单边外露有效螺纹长度不得超过2P;
⑵钢筋连接完毕,采用测力扳手检验接头拧紧力矩值。要求的最低拧紧力矩见表3。
表3 滚轧直螺纹钢筋接头最低拧紧力矩值
注:不同直径钢筋连接时,拧紧力矩按较小直径钢筋的相应值取用。
4.4.4严格控制钢筋连接对接接头空隙
在兵沟大桥主桥钻孔桩钢筋笼制作安装施工过程中,对采用滚轧直螺纹套筒连接施工工艺的钢筋笼接头,为控制钢筋连接接头间隙,要采取了如下技术措施。
⑴采用标准型套筒的钢筋连接接头,除要求钢筋端面平整并与钢筋轴线垂直外,滚丝完毕后,在滚丝两端刻线,严格保证钢筋接头间隙。
⑵采用正反丝扣型套筒的钢筋连接接头,主要用于钢筋笼各预制段之间的连接,为保证接头间隙质量,采用预拼接施工工艺。在安装及滚丝前,在钢筋加工场进行预拼接,按预拼接尺寸进行精确切割滚丝,并标记编号保护。运至现场后进行安装连接形成整体。
5.结语
钢筋滚轧直螺纹连接技术是一项较新的施工技术,由于直接采用套筒来实现钢筋的连接,与焊接法相比,它具有施工速度快,操作简便,节省钢料,并可实现工厂化施工和全天候施工的优点。现场试验表明,不考虑钢筋调直、搭接部位折弯、固定等工序所占用的时间,每个焊接接头一般需要10min~15min,而采用滚轧直螺纹连接时只需要2min~3min即可完成,而且工序简单,操作简便。以直径Φ1.8m的钻孔桩钢筋笼为例,采用焊接方法连接时,每个节段孔口连接时间一般约需90min~120min,而采用滚轧直螺纹连接技术时,仅需20min~30min分钟即可完成。对于80m长钢筋笼安装,同等施工条件下,在两个小时之内即可完成钢筋笼沉放施工,耗时仅为焊接法施工时间的1/3~1/4。可见钻孔灌注桩施工采用钢筋滚轧直螺纹连接技术,不仅加快了桩基础的施工进度,而且由于节省了钢筋笼孔口连接时间,并缩短了钻孔桩从成孔到水下混凝土灌注的时间间隔,减少了泥浆静置时间,因而也保证了钻孔灌注桩施工质量。实践证明,钢筋滚轧直螺纹连接成套技术是一项值得大力推广的,具有相当科技含量的先进技术,能够取得良好的经济效益和社会效益。
参考文献: