第七讲钢筋和预应力机械

建筑施工机械第七讲钢筋和预应力机械钢筋和预应力机械，主要用于加工普通钢筋，制作和张拉预应力钢筋。将盘圆或直条原料筋加工成形状、尺寸各异的成品筋，一般要经过强化、成型加工和焊接等过程。本章将要介绍的是钢筋和预应力工程施工中常用的机械设备。本章主要内容•第一节钢筋强化机械•第二节钢筋加工机械•第三节预应力机械•第四节钢筋焊接机械第一节钢筋强化机械钢筋强化机械主要包括钢筋冷拉机、冷拔机和钢筋轧扭机等，分别用于冷拉、冷拔和冷轧扭钢筋。一、钢筋冷拉机（图）所谓冷拉，就是在常温下对钢筋施加拉力，使其产生一定的塑性变形，从而提高钢筋的屈服强度，降低塑性，并将钢筋拉直、拉长、除锈。钢筋冷拉机用于冷拉各级热轧钢筋。目前常用的有卷扬机式、液压式和阻力轮式冷拉机。下面仅对卷扬机式冷拉机作一简介，卷扬机式冷拉机属周期性冷拉。周期性冷拉机都是由拉力设备、承力结构、回程装置、测控装置和钢筋夹具等组成的。了解了卷扬机式冷拉机的构造及工作原理，即能触类旁通。•冷拉机组成示意图：1—地锚；2—卷扬机；3—定滑轮组；4—动滑轮组；5—导向滑轮；6—钢丝绳；7—活动横梁；8—固定横梁;9—传力杆；10—测力器；11—放盘架；12.13—夹具•冷拉基本原理：卷扬机式冷拉机一般采用电动慢速卷扬机驱动，靠卷扬机和增力滑轮组拉伸钢筋。两套滑轮组的引出钢丝绳以相反的绕向绕入卷扬机的卷筒，其中两组动滑轮组靠绕过导向轮的定长钢丝绳连接，当卷筒正、反向转动时，两组动滑轮组便作相反的往复运动而交替冷拉钢筋和回程。冷拉力靠测力器测出，拉伸长度靠行程开关控制或用标尺测量，以便控制冷拉应力和冷拉率。•卷扬机主要参数牵引力30-50kN卷筒直径350-450mm卷筒转速6-8r/min。二、钢筋冷拔机钢筋冷拔机又称拔丝机，用于将直径6-9mm的光圆钢筋拔制成冷拔低碳钢丝，有立式和卧式两种。下面简要介绍建筑工地常用的卧式冷拔机。卧式冷拔机按结构可分为单卷筒和双卷筒两类，都是靠卷筒引曳钢筋，使之强行通过拔丝模孔。由于拔丝模孔直径稍小于钢筋直径，所以钢筋通过拔丝模孔时，将产生强烈的拉伸和挤压变形。经过数次冷拨，钢筋强度可提高40%-90%，但塑性降低、延伸率变小。•卧式双卷筒冷拔机示意图（图）第二节钢筋加工机械钢筋加工过程除了前述冷拉、冷拔等冷加工外，还有调直、除锈、切断、弯曲、连接等，这些过程，多借助机械来完成。本节主要介绍钢筋调直机、钢筋切断机、钢筋弯曲机、钢筋镦头机。一、钢筋调直机钢筋调直机适用于调直和切断直径不大于14mm的钢筋，并具有除锈、去污作用。直径大于14mm的钢筋，一般是靠冷拉机矫直。常用的钢筋调直机的机型为GTJ4×8和GTJ4×14。调直切断钢筋的最小直径为4mm，最大直径分别为8mm和14mm。以下介绍GTJ4×8型钢筋调直机1·构造如图所示，调直机主要由调直和切断装置及放盘架、导料槽及机座等组成。如图。1—放盘架；2—机座;3—调直筒;4—传动箱;5—弯架(承料架）;6—导料糟;7—定尺板2、工作原理钢筋调直机传动示意图如图：•电动机经V带增速传动，驱动调直筒高速旋转（约2800r/min)。同时电动机经V带减速传动，通过传动箱分成两路:一路驱动两个引曳辊反向同速转动；另一路经曲轴双滑块机构驱动锤头上下运动。钢筋在引曳辊的摩擦力作用下，以40m/min的速度穿过高速旋转的调直筒被调直。•调直后的钢筋从活动刀台的孔中穿出，当达到预定长度时，钢筋端头便顶碰定尺板，通过拉杆将活动刀台拉到锤头下，上切刀受锤击后下冲而切断钢筋。调整定尺板的位置，便可切断出不同长度的钢筋。•钢筋的调直是由调直筒和引曳辊共同作用完成的。调直筒内有五个调直模，两端的两个调直模必须与前后导孔同心，这是能否调直钢筋的关键所在。•数控钢筋调直机是目前较先进的机型。它是利用光电脉冲和数宇计数原理实现切断长度和切断根数的自动控制。适于调直、切断直径4-8mm的钢筋，切断长度小于l0m，根数控制范围在9999以内，调直速度为30m/min。二、钢筋切断机（如图）1、卧式•组成：主要由电动机、传动机构（带轮、齿轮）、切断机构（曲柄滑块、切刀）及机架等组成。•钢筋切断机的传动简图电动机经一级V带传动和两级齿轮传动减速，驱动曲轴4回转，再靠连杆5带动活动切刀6作水平往复直线运动，活动切刀前冲，与固定切刀7相错而剪断钢筋。2、液压钢筋切断机•组成：如图是GQY32型液压钢筋切断机的简图，它主要由电动机、油箱、油泵、油缸、切刀和可移式机座等组成（图便携式液压切断机）。•工作原理：电动机驱动斜盘式轴向柱塞泵，向单杆单作用活塞缸供高压油。在压力油的作用下，活塞杆外伸，安装其上的活动切刀与固定在机座上的固定切刀相错而剪断钢筋。切断后，活动切刀随活塞杆一起在弹簧力作用下复位。切断钢筋的最大直径为32mm。三、钢筋弯曲机（如图）1、GW40型钢筋弯曲机的构造图：1-电动机；2-V带轮；3、4、5-齿轮；6-蜗杆；7-蜗轮；8-工作盘；9-挡铁轴插座；10-滚轴；11-油杯•电动机经一级V带传动、两级齿轮传动和一级蜗杆传动减速，带动工作盘转动。该机用倒顺开关控制工作盘的正反转动，靠改换齿轮3和4的齿数来改变工作盘转速。•工作盘上有一个中心轴孔和8个成型轴孔，供安插中心轴和成型轴用。工作台面上对称安装两块条形挡铁轴插座和两根滚轴。插座上有6个孔，可安插挡铁轴。滚轴则是用来托起钢筋以便于钢筋的移动。•GW40型钢筋弯曲机能弯曲钢筋的最大直径为40mm。2、工作盘：•工作盘是钢筋弯曲机的工作装置，其工作原理图如下图所示。1成型轴2挡铁轴3钢筋4工作盘5中心轴•工作盘工作原理：工作盘上装有中心轴、成型轴，工作台上安装有挡铁轴。当工作盘转动时，钢筋在中心轴、成型轴及挡铁轴的共同作用下弯曲成型。工作盘反转复位。控制工作盘的转角，便可控制钢筋的弯曲角度。中心轴的直径即钢筋弯心直径（16，20，25，35，45，60，75，85和100mm等9种规格）四、钢筋镦头机•钢筋镦头机是用于预应力钢筋或钢丝镦头的专用机械。•按其传动类型分，有机械式和液压式两类。其中机械式又分为电动和手动两种。•电动钢筋镦头机示意图：1-电动机；2、3-带传动；4-顶镦凸轮；5-压紧凸轮;6-压紧杠杆;7、9-回程弹簧8-调整螺杆;10-压模;11-钢筋;12-镦模;13-顶镦推杆•液压钢筋镦头机工作原理图1-油嘴;2-缸体；3-顺序阀;4-回油阀;5-镦头活塞;6-镦头活塞回程弹簧；7-夹紧活塞;8-夹紧活塞回程弹簧；9-镦头模；10-锚环;11-夹片张开弹簧:；12-夹片:13-夹片回程弹簧第三节预应力千斤顶在预应力混凝土构件制作中，常采用液压拉伸机对预应力筋施加张拉力。液压拉伸机由电动(或手动)高压油泵、预应力千斤顶及连接油管等部分组成。按其结构可分为拉杆式、穿心式、锥锚式、台座式等类型。预应力千斤顶工作过程：张拉、顶压、回程。一、拉杆式千斤顶（如图）拉杆式千斤顶是由两个联动的单作用活塞缸组合而成，大油缸(主缸)张拉，小油缸(副缸)回程（见下页构造图）。拉杆式千斤顶具有张拉力强、回程快的特点，且由于构造简单，操作方便，应用较广。主要应用于后张法、先张法、后张自锚工艺中，张拉带有螺杆锚夹具、墩头锚夹具的单根粗钢筋、钢筋束或碳素钢丝束等。•拉杆式千斤顶构造示意图：1-预埋铁板；2-螺杆锚具；3-连接器；4-拉杆；5-撑脚；6-主缸体；7-主缸活塞；8-副缸活塞；9-副缸体；10-螺母；11-钢筋；A-主油口；B-副油口•工作过程：张拉前：将拉杆上的连接器与螺杆锚具相连，使撑脚支撑在构件端部的预埋铁板上。张拉：张拉开始时，由油泵供给的高压油从主油口A进入主缸体，推动主缸活塞右移，活塞带动拉杆和螺杆锚具对粗钢筋进行张拉;同时，副缸中的油经副油口B回油。通过油压表可控制张拉力大小。当达到规定张拉力相应的油压值时，立即关闭主、副油口，拧紧螺母将预应力筋锚固在构件端部。回程：回程时，卸掉连接器，高压油从副油口进入，经副缸活塞的穿心孔进入副缸体，推动主缸活塞及拉杆左移复位，同时，主油口回油，张拉结束。•YDL600-150型千斤顶参数：额定压力为40N/mm2张拉力为600kN张拉行程150mm。二、穿心式千斤顶如图穿心式千斤顶沿其轴线有一穿心孔道，供穿预应力筋用。该千斤顶是由一个双作用张拉活塞油缸和一个单作用顶压活塞油缸组合而成，空心的张拉活塞同时又是顶压缸缸体（见下页构造图）。穿心式千斤顶主要用于张拉选用夹片式锚具的单根粗钢筋、钢筋束和钢绞线束。•穿心式干斤顶（YDL600-150型）构造示意图：1-工具锚2-预应力筋3-张拉油腔4-张拉活塞5-张拉缸体6-顶压油腔7-顶压活塞8-回程油腔9-弹簧10-夹片11-锚环12-构件•工作过程：张拉前：在千斤顶张拉前，将钢丝束或钢绞线穿入夹片锚具10、11内，再穿入千斤顶的中心孔道中。随后在张拉缸体5的端部用工具锚1(亦可用夹片锚具)锚紧预应力筋2。张拉：张拉时，高压油从张拉缸油口A进入张拉油腔3;同时，回程油口C回油。因张拉活塞4顶在构件12上，故张拉缸体逐渐向左移动而张拉预应力筋。顶压：当张拉力达到规定值时即进行顶压，关闭张拉油口A,张拉缸持荷，高压油经回程油口C及顶压缸油口B进入顶压油腔6，顶压活塞7右移，将夹片10顶入锚环11内，实现预应力筋的顶压锚固。回程：回程时。松脱工具锚，回程油口C继续进油，同时打开张拉油口A回油。压力油使回程油腔8容积增大，张拉缸体右移复位。此后，停止供油，打开回程油口C，顶压活塞在弹簧9的回弹力下左移复位。顶压油腔回油，张拉完毕。三、锥锚式千斤顶（如图）：锥锚式千斤顶是由两个单作用活塞缸组合而成。其中，大缸为张拉缸，小缸为顶压缸。大缸活塞呈空心筒状，筒底为活塞的端面，大缸活塞同时又作小缸缸体，如下页图所示。锥锚式千斤顶主要适用于张拉选用钢质锥形锚具的高强钢丝束。•锥锚式千斤顶构造示意图：•工作过程：张拉前，将钢丝束1置于楔形卡盘8内，用楔块3楔紧。张拉时，高压油从大缸油口A进入大缸油腔6，小缸油口B回油。在大缸活塞5右移顶住对中套11、锚环13和构件14后，高压油驱动大缸缸体4左移，张拉钢筋束直至规定值。•顶压时，关闭大缸油口，大缸持荷;高压油从小缸油口进入小缸油腔7，推动小缸活塞9右移，将锚塞12顶压进锚环中，以锚固钢丝束;同时，压簧10受压变形；•回程时，A油口回油、B油口进油，大缸活塞左移，退楔翼板2顶退楔块使其松脱，大缸也同时复位，最后B油口回油，小缸活塞在压簧的回弹力下复位，张拉完毕。四、有关锚（夹）具1、螺丝端杆锚具和帮条锚具2、墩头锚具3、夹片及夹片锚具4、锥型（锥销式）锚具第四节钢筋焊接机械在钢筋工程中，现已广泛采用焊接方法来对接、搭接和交叉连接钢筋。焊接方法所制成的钢筋网和骨架，具有刚度好、接头质量高等特点。采用焊接方法，既减轻了劳动强度，提高了生产率，又能充分利用钢筋的短头余料，节省绑扎用的细钢丝。钢筋焊接机械是专用于焊接钢筋的设备，常用的有点焊机、对焊机、电弧焊机、电渣焊机等种类。一、点焊机（图）点焊机适用于钢筋网片和骨架的制作，点焊是采用电阻焊的方法，使两根交叉放置的钢筋在其接触处形成一个牢固的焊接点。点焊机的类型很多，但其基本的工作原理是相同的。现以杠杆弹簧式为例，介绍点焊机的工作原理。•杠杆弹簧式点焊机的工作原理图：•点焊时，先合上点焊变压器的电源开关4，然后将表面已清理好的两根钢筋的交叉点2，置于活动电极1与固定电极3之间。踩下脚踏板6，使钢筋交叉点在杠杆机构的作用下被预压夹紧;•同时，接通变压器初级线圈5上的接电开关8，次级线圈10通过活动电极臂11、固定电极臂12、电极对、钢筋交叉点等形成低电压强电流回路。•在极短时间内，电流在钢筋交叉点产生大量的电阻热，将该点钢筋加热至熔化状态。继续加压使焊点形成。•最后，松开脚踏板，活动电极在弹簧9的回弹力作用下抬高复位，接电开关同时断开。变压器调级开关7可调节点焊电流以焊接不同规格的钢筋。二、对焊机（图）对焊是将两个被焊工件相对地置于对焊机夹具内并保持端面接触，当焊接电流使接触端头加热熔化时，对两端头持续或断续地