粗直徑鋼筋直螺紋連接技術(shù)1、鋼筋直螺紋連接技術(shù)的基本原理、內(nèi)容和技術(shù)特點

鋼筋直螺紋連接技術(shù)是指在熱軋帶肋鋼筋的端部制做出直螺紋，利用帶內(nèi)螺紋的連接套筒對接鋼筋，達(dá)到傳遞鋼筋拉力和壓力的一種鋼筋機(jī)械連接技術(shù)。根據(jù)直螺紋制作工藝的不同，鋼筋直螺紋連接分為鐓粗直螺紋鋼筋連接技術(shù)、滾軋直螺紋鋼筋連接技術(shù)、精軋螺紋鋼筋連接技術(shù)等，對于目前我國普通混凝土結(jié)構(gòu)中所用的HRB335和HRB400級鋼筋，它的連接主要是前述兩種連接方式，后一種精軋螺紋鋼筋連接技術(shù)主要是針對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)用的高強(qiáng)度(屈服強(qiáng)度為785～930MPa級)鋼筋的連接，這類鋼筋在鋼廠軋制時可通過特制的軋滾直接軋制出沒有縱肋、僅有螺旋狀橫肋的表面外形，因此，在任何位置切斷鋼筋，均可通過特制的連接套筒直接對接鋼筋。近年來，國外也有在普通混凝土結(jié)構(gòu)中采用精軋螺紋鋼筋的，鋼筋的強(qiáng)度級別接近我國Ⅲ級鋼筋，用特制連接套筒對接鋼筋，同時要求在套筒和鋼筋縫隙間灌注水泥漿以減少接頭變形。下面分別介紹鐓粗直螺紋鋼筋連接技術(shù)和滾軋直螺紋鋼筋連接技術(shù)的基本原理、內(nèi)容和技術(shù)特點。a鐓粗直螺紋鋼筋連接技術(shù)(1)基本原理鐓粗直螺紋鋼筋連接技術(shù)是先將鋼筋端部鐓粗，在鐓粗段上制作直螺紋，再用帶內(nèi)螺紋的連接套筒對接鋼筋。鐓粗分熱鐓和冷鐓兩種工藝。熱鐓是采用電加熱的方法，先將需鐓粗的鋼筋端部加熱至攝氏幾百度的高溫后再進(jìn)行鐓粗，待鐓粗段冷卻后再加工螺紋。由于熱鐓工藝需在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行，電力消耗大、工藝復(fù)雜、加工成本高，給現(xiàn)場加工帶來諸多不便，因此限制了其推廣使用。冷鐓工藝則只需在常溫下進(jìn)行，工藝簡單，不受環(huán)境的影響，因此已在國內(nèi)被廣泛采用。通過冷鐓粗工藝，不僅擴(kuò)大了鋼筋端部橫截面積，鋼筋經(jīng)冷鐓加工后，鋼材的屈服和極限強(qiáng)度均有所提高，從而可確保接頭的實際強(qiáng)度高于鋼筋母材強(qiáng)度。以下介紹冷鐓直螺紋技術(shù)。(2)內(nèi)容

本技術(shù)主要包括鋼筋鐓粗技術(shù)和直螺紋制做技術(shù)。1）鋼筋的鐓粗技術(shù)：鋼筋的鐓粗是采用專用的鋼筋鐓頭機(jī)來實現(xiàn)的，鐓頭機(jī)為液壓設(shè)備，由高壓油泵作為動力源。鐓頭機(jī)有下列兩種類型。(A)分置油缸型：分置油缸型鐓頭機(jī)的構(gòu)造示意圖見下圖。

分置油缸型鋼筋鐓頭機(jī)構(gòu)造示意圖Doc1.doc1一鐓頭油缸；2—鐓頭活塞；3一夾緊油缸；4一夾緊活塞；5—鐓頭桿；6一夾緊塊；7一鐓頭方體；8一夾緊方體；油缸4是用來夾緊鋼筋的，油缸4的加壓腔油壓升高即推動活塞6和夾具10夾緊鋼筋，待加壓至預(yù)定壓力后，油缸1加壓腔開始升壓，頂壓桿向前運(yùn)動，將外露于鐓頭模具外的鋼筋壓人鐓頭模形成鐓粗頭，其特點是夾緊油缸1與鐓頭油缸2分別設(shè)置且相互垂直布置。(B)串連油缸型：串連油缸型鐓頭機(jī)的構(gòu)造示意圖見下圖。

圖串連油缸型鋼筋鐓頭機(jī)構(gòu)造示意圖Doc2.doc1一墩頭油缸；2一順序閥體1；3—墩頭活塞；4一夾緊油缸；5一順序閥體2；6一夾緊活塞：7一鐓頭桿；8一斜夾塊；9一方體；10—夾緊模具夾緊油缸4與鐓頭油缸1是串聯(lián)型油缸，利用順序閥2使夾緊油缸4加壓腔首先加壓，夾緊缸活塞6向前推動斜夾片8將鋼筋夾緊，到達(dá)預(yù)定壓力后，鐓頭油缸l加壓腔開始升壓，頂壓桿7向前運(yùn)動，將外露于鐓頭模具外的鋼筋推入鐓頭模形成鐓粗頭，鐓頭完成后，轉(zhuǎn)動換向閥，高壓油進(jìn)入回程油腔，夾緊活塞和鐓頭活塞反向移動，松開夾片，取出帶鐓頭的鋼筋。各個油缸的進(jìn)油、回油都是經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的順序和預(yù)定的壓力通過順序閥及油泵換向閥自動及手動控制的，因此工人操作十分簡單，生產(chǎn)效率也比較高，一般鐓粗一個頭約30～40s。2)鋼筋的直螺紋制做技術(shù)：在鋼筋鐓粗段上制做直螺紋的技術(shù)也分二種類型：(A)切削螺紋：用專用鋼筋直螺紋套絲機(jī)(圖1)對鋼筋鐓粗段加工直螺紋。圖1鋼筋直螺紋套絲機(jī)構(gòu)造示意圖Doc3.docl一冷卻系統(tǒng)；2一機(jī)身；2一鋼筋夾緊鉗；4一機(jī)頭機(jī)械限位機(jī)構(gòu)；5—機(jī)頭；6一主電機(jī)及減速機(jī)；7—電氣控制系統(tǒng)；8一手動進(jìn)給機(jī)構(gòu)；9—導(dǎo)向及限位機(jī)構(gòu)套絲機(jī)由套絲機(jī)頭5、電動機(jī)、變速機(jī)6、鋼筋夾緊鉗3、進(jìn)給及行程控制系統(tǒng)7、8、9、冷卻系統(tǒng)1、機(jī)架2等組成，其核心部件是套絲機(jī)頭5，機(jī)頭內(nèi)裝有相互呈90°布置的可調(diào)節(jié)徑向距離的四個刀架，其上裝有四把直螺紋梳刀。電源啟動后，電動機(jī)通過變速機(jī)帶動套絲機(jī)頭繞鋼筋軸線旋轉(zhuǎn)，操作進(jìn)給柄8使機(jī)頭向左移動，在此過程中圍繞工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)頭開始切削螺紋，用機(jī)械限位裝置控制絲頭加工長度，并自動漲刀退出工作，機(jī)頭復(fù)位。(B)剝肋滾軋直螺紋：用專用鋼筋直螺紋滾絲機(jī)(圖2)對鋼筋鐓粗段加工直螺紋。專用滾絲機(jī)的構(gòu)造詳見剝肋滾軋直螺紋鋼筋接頭部分的說明。

圖2鋼筋直螺紋滾絲機(jī)構(gòu)造示意圖Doc4.doc1—鋼筋夾緊扳手；2一鋼筋夾緊鉗；3一前漲刀限位；4—后漲刀限位；5一機(jī)頭；6一水套；7一減速機(jī)；8一電機(jī)；9一行程限位；10一電源總開關(guān)；11一進(jìn)給手柄；12一控制開關(guān)；13一輪子；14一冷卻水箱；15一冷卻水泵；16一導(dǎo)軌與鐓粗后切削螺紋相比，用本工藝制做鋼筋絲頭可以降低鋼筋端部的鐓粗量，減小套筒尺寸。與普通滾軋直螺紋鋼筋接頭相比，滾軋螺紋前先進(jìn)行鋼筋少量鐓粗，其主要功能是對鋼筋進(jìn)行整形，克服熱軋鋼筋尺寸公差和形位公差(如截面橢圓、上下軋滾偏移等)過大時，滾軋出的螺紋易出現(xiàn)缺牙、禿牙、螺紋光潔度差等弊端，鋼筋經(jīng)少量鐓粗后再進(jìn)行滾軋可明顯改善螺紋質(zhì)量，進(jìn)一步提高接頭的強(qiáng)度及可靠性。(3)技術(shù)特點鐓粗直螺紋鋼筋接頭強(qiáng)度高、鋼筋絲頭螺紋質(zhì)量好、接頭的整體質(zhì)量穩(wěn)定可靠、適合各種工況應(yīng)用，尤其適合加長絲頭型接頭對接鋼筋籠。建設(shè)部和科技部分別將鐓粗直螺紋鋼筋連接技術(shù)列為《建筑業(yè)十項新技術(shù)》推廣項目之一，和“九五”國家重點科技成果推廣項目。多年的工程實踐證明，鐓粗直螺紋鋼筋接頭是一種可靠、高效、經(jīng)濟(jì)的鋼筋接頭，得到了國內(nèi)、外土木工程界的普遍認(rèn)可。鐓粗直螺紋鋼筋接頭的關(guān)鍵技術(shù)是鋼筋的鐓粗工藝，它的技術(shù)特點是：●鐓粗過程對鋼筋有冷作硬化作用，使鋼筋的強(qiáng)度提高，延性降低。要控制好鐓頭頭型和鐓粗壓力，優(yōu)化工藝參數(shù)，興利避害；●國產(chǎn)HRB335、HRB400級鋼筋有良好的延性，極限延伸率高達(dá)20％以上，比美、英、德、法、日等先進(jìn)工業(yè)國家同類鋼筋的延性都高，非常適合鐓粗工藝；●鋼筋鐓粗應(yīng)采用良好的設(shè)備，選用技術(shù)水平和管理水平高的單位供貨或分包；●鐓粗直螺紋鋼筋接頭還特別適合用于鋼筋無法轉(zhuǎn)動時的鋼筋對接，如鋼筋籠的整體對接；●鐓粗直螺紋鋼筋接頭是好產(chǎn)品，但使用不當(dāng)也會出現(xiàn)問題，如個別工程中曾出現(xiàn)過接頭的脆斷，主要有兩方面原因：一是產(chǎn)品提供單位的技術(shù)和質(zhì)量水平差，沒有好的設(shè)備和工藝參數(shù)作保證；二是個別鋼廠生產(chǎn)的鋼筋質(zhì)量較差，尤其是有害微量元素含量偏高；●鋼筋鐓粗段的表面有時會出現(xiàn)與鋼筋軸線平行的表面微小裂紋，這類裂紋對鋼筋強(qiáng)度沒有影響，也是國內(nèi)外有關(guān)規(guī)程所允許的。b、滾軋直螺紋鋼筋接頭(3)用螺紋規(guī)(通規(guī)和止規(guī))對螺紋中徑尺寸進(jìn)行檢驗，抽檢數(shù)量不少于10％；(4)用專用量規(guī)檢查絲頭長度，加工工人應(yīng)逐個檢查絲頭的外觀質(zhì)量。c、接頭安裝(1)應(yīng)保證絲頭在套筒中央位置相互頂緊；(2)用專用扭矩扳手對安裝好的接頭進(jìn)行抽檢，檢查是否滿足規(guī)定的力矩值。d、接頭的工藝檢驗和現(xiàn)場抽檢(1)鋼筋連接工程開始前及施工過程中，應(yīng)對每批進(jìn)場鋼筋進(jìn)行接頭工藝檢驗，工藝檢驗應(yīng)符合下列要求：1)每種規(guī)格鋼筋的接頭試件應(yīng)不少于3根；2)鋼筋母材抗拉強(qiáng)度試件應(yīng)不少于3根，且應(yīng)取自接頭試件的同一根鋼筋；3)3根接頭試件的抗拉強(qiáng)度均應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》(JGJ107-2003)中表3．0．5的規(guī)定。對于I級接頭，試件抗拉強(qiáng)度尚應(yīng)大于等于鋼筋抗拉強(qiáng)度實測值的0.95倍；對于Ⅱ級接頭，應(yīng)大于0.9倍。(2)接頭的現(xiàn)場檢驗按驗收批進(jìn)行。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(jìn)行檢驗與驗收，不足500個也作為一個驗收批。對接頭的每一驗收批，必須在工程結(jié)構(gòu)中隨機(jī)截取3個接頭試件作抗拉強(qiáng)度試驗，按設(shè)計要求的接頭等級進(jìn)行評定。當(dāng)3個接頭試件的抗拉強(qiáng)度均符合表3．0．5Doc12.doc中相應(yīng)等級的要求時，該驗收批評為合格。如有1個試件的強(qiáng)度不符合要求，應(yīng)再取6個試件進(jìn)行復(fù)檢。復(fù)檢中如仍有1個試件的強(qiáng)度不符合要求，則該驗收批評為不合格。(3)現(xiàn)場檢驗連續(xù)l0個驗收批抽樣試件抗拉強(qiáng)度試驗1次合格率為100％時，驗收批接頭數(shù)量可以擴(kuò)大1倍。3、鋼筋機(jī)械接頭的使用規(guī)定我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》(JGJ107-2003)(以下簡稱規(guī)程)對鋼筋機(jī)械接頭的分級、性能要求和接頭在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用都作了明確規(guī)定，現(xiàn)作簡單介紹：a接頭應(yīng)根據(jù)抗拉強(qiáng)度以及高應(yīng)力和大變形條件下反復(fù)拉壓性能的差異，分下列三個等級：I級：接頭抗拉強(qiáng)度不小于被連接鋼筋實際抗拉強(qiáng)度或1.1倍鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，并具有高延性及反復(fù)拉壓性能。Ⅱ級：接頭抗拉強(qiáng)度不小于被連接鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，并具有高延性及反復(fù)拉壓性能。Ⅲ級：接頭抗拉強(qiáng)度不小于被連接鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的1.35倍，并具有一定的延性及反復(fù)拉壓性能。b不同等級的鋼筋接頭有其相應(yīng)的使用范圍，規(guī)程對I級、Ⅱ級、Ⅲ級接頭的應(yīng)用作了如下規(guī)定：(1)接頭宜設(shè)置在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受拉鋼筋應(yīng)力較小部位，當(dāng)需要在高應(yīng)力部位設(shè)置接頭時，在同一連接區(qū)段內(nèi)Ⅲ級接頭的接頭百分率不應(yīng)大于25％；Ⅱ級接頭的接頭百分率不應(yīng)大于50％；I級接頭的接頭百分率可不受限制。(2)接頭宜避開有抗震設(shè)防要求的框架的梁端、柱端箍筋加密區(qū)；當(dāng)無法避開時，應(yīng)采用I級接頭或Ⅱ級接頭，且接頭百分率不應(yīng)大于50％。(3)受拉鋼筋應(yīng)力較小部位或縱向受壓鋼筋，接頭百分率可不受限制。(4)對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，接頭百分率不應(yīng)大于50％。長期以來，我國工程技術(shù)界已習(xí)慣于對鋼筋接頭的應(yīng)用部位和接頭百分率作嚴(yán)格限制，在鋼筋連接技術(shù)和質(zhì)量水平不高的情況下，上述限制對保證結(jié)構(gòu)安全起過重要作用，隨著我國鋼筋連接技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了一批強(qiáng)度高、質(zhì)量穩(wěn)定的鋼筋機(jī)械接頭，從而為放松接頭使用部位和接頭百分率限制創(chuàng)造了條件，這是我國鋼筋工程的重大技術(shù)進(jìn)步，它不僅可顯著節(jié)約鋼材、方便施工，而且滿足了某些工程中新工藝、新技術(shù)的發(fā)展需要，如地下連續(xù)墻與水平鋼筋的連接；滑模或提模施工中垂直構(gòu)件與水平鋼筋的連接；裝配式結(jié)構(gòu)接頭處的鋼筋連接；分段施工或新舊結(jié)構(gòu)連接處的鋼筋連接等都要求在同一截面中實施100％鋼筋連接。新規(guī)程促進(jìn)了上述問題的合理解決。規(guī)程的條文說明中指出，I級、Ⅱ級接頭均屬于高質(zhì)量接頭，對重要的房屋結(jié)構(gòu)，如無特殊需要，選用Ⅱ級接頭并控制接頭面積百分率不大于50％是合適的。規(guī)程并不鼓勵在同一連接區(qū)段實施100%鋼筋連接，盡管規(guī)程允許這樣做。實際上，規(guī)程對I級、Ⅱ級接頭的使用部位已不作限制，也即可以在結(jié)構(gòu)中的任何部位使用，包括梁端、柱端箍筋加密區(qū)。I級、Ⅱ級接頭的應(yīng)用僅僅是在允許的接頭百分率上有差別。4、工程應(yīng)用實例和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益近幾年來，直螺紋鋼筋接頭在眾多的國內(nèi)工程中大量廣泛應(yīng)用，已占據(jù)國內(nèi)鋼筋機(jī)械連接市場的主導(dǎo)地位，尤其國家重點工程基本全部采用。如鐓粗直螺紋鋼筋接頭已應(yīng)用于國家重點工程的有：田灣核電站一期工程(將近60萬個)、秦山核電站、大亞灣核電站、三峽水利樞紐工程、潤揚(yáng)長江大橋、蘇通長江大橋、杭州灣跨海大橋、上海越江隧道、北京、上海地鐵、深圳郵電大廈(54層)、新疆中天大廈(53層)，上海世貿(mào)濱江花園(60層)等。在大型橋梁工程中，采用加長絲頭型鐓粗直螺紋鋼筋接頭實施鋼筋籠的整體對接，是十分理想的產(chǎn)品，僅蘇通長江大橋