滚轧直螺纹钢筋连接技术

滚轧直螺纹钢筋连接技术中国建筑科学研究院吴晓星钢筋机械连接的发展概述钢筋机械连接形式分类锥螺纹钢筋连接、冷挤压钢筋连接、镦粗直螺纹钢筋连接、滚轧直螺纹钢筋连接直接滚轧直螺纹滚轧直螺纹剥肋滚轧直螺纹钢筋机械连接的发展概述滚轧直螺纹钢筋接头的特点滚轧直螺纹不靠金属切削加工形成螺纹，而用滚轧挤压的方式形成螺纹。钢筋表层由于钢筋轧制时强大的压力，微观组织变化，晶粒更加细致和紧密，其强度相对较高。且钢材纤维未被切断，因而强度和承载能力都有一定程度的提高。钢筋连接的基本要求各种形式的钢筋连接，其连接接头作为混凝土结构中受力钢筋的一部分，必须满足作为受力钢筋应有的力学性能。包括强度(承载力)、延性(破坏状态)、刚度(变形)、恢复性能、疲劳性能，耐久性、施工适应性及质量稳定性等。钢筋连接的基本要求强度：钢筋连接的最基本要求是接头区段的强度，亦即其充分传递拉力的能力。对所有的连接形式而言，满足强度(传力)条件毋庸置疑是最起码的要求。也就是说，在任何承载受力条件下，无论是钢筋屈服或拉断，其所承担的拉力应该与整体的连贯钢筋完全一样，能够不打折扣地充分传递。钢筋连接的基本要求延性：延性是钢筋受力后极限变形的能力，即拉断前的最大伸长变形（均匀伸长率）。其涉及钢筋断裂前的变形与耗能能力，与混凝土结构的破坏形态有极大的关系。由于破坏形态对结构安全的影响，混凝土结构的延性是不亚于其强度的最重要的影响因素之一。钢筋连接的基本要求由图可以看出，强度较高的钢筋（f1），因均匀伸长率（δ1）较小，耗能能力并不大（U1）；相反强度并不高的钢筋（f2），由于均匀伸长率（δ2）很大，耗能能力要大得多（U2）。因此要使延性较好的钢筋断裂，外力必须作更大的功（W2＞W1）。不同延性钢筋受力后的全过程应力—应变曲线0εδδσ钢筋连接的基本要求刚度（变形模量）：刚度是在荷载效应作用下结构构件抵抗变形的能力。对于钢筋连接接头而言，则是在拉力作用下接头区域的伸长变形。其影响到混凝土构件的挠度变形以及接头区域的裂缝状态。因此，也是钢筋接头的重要受力性能之一。钢筋连接的基本要求刚度涉及的变形问题属于正常使用极限状态。一般情况下尚处于弹性阶段。在接头中由于钢筋是依靠螺纹的咬合作用通过套筒传力的。因此，除了被连接钢筋段和连接套筒的弹性变形Δls以外，还有螺纹之间的空隙行程，因此也会产生非线性的变形Δl′p因此，总变形量Δl′c＝Δls+Δl′p仍比弹性变形值Δls大，而相应的割线模量E′c肯定会小于钢筋的弹性模量Esδ(%)δ(%)ΔΔpΔ0ΔΔpΔ0整钢筋搭接钢筋整钢筋连接接头钢筋连接的基本要求刚度蜕化(减小)的影响，还可能引起截面受力钢筋应力的差异，使钢筋受力处于不均匀受力的不利状态。例如，在同一受弯构件中配置的受力钢筋，其中有连贯的整体钢筋，也有部分钢筋依靠接头传力。整体钢筋的弹性模量为Es，而连接钢筋由于刚度蜕化而使变形模量减小为割线模量Ec，在同一受力截面中，两种钢筋应有相同的应变值ε0。但是，由于其变形模量的不同，整体筋中引起的应力σs＝Esε0；而连接钢筋中的应力σc＝Ecε0。显然σc＜σs，即整体钢筋要承担比连接钢筋更大的应力（应力差为Δσ）0σ整钢筋连接接头εΔσσsσcε0钢筋连接的基本要求恢复性能（消除残余效应）：混凝土结构承载受力以后，产生变形、裂缝均属正常现象。但在外加荷载撤去以后，大部分挠曲变形及裂缝宽度应该能够减小或闭合；当然也可能还剩下小部分残余变形或裂缝宽度。这种性能称为恢复性能，简称恢复力。钢筋连接的施工及检验滚轧直螺纹钢筋连接技术是一门综合性很强的技术，其跨越机械制造和建筑结构两个专业，涉及工厂生产、结构设计和现场施工三个部门。而真正在混凝土结构工程中受力钢筋连接的力学性能，则是这些部门共同影响的结果。只有从工厂生产、现场加工、施工操作实现全面质量控制和检查验收才能保证质量。产品提供单位应提供相应的型式检验报告钢筋连接的施工及检验施工现场滚轧直螺纹钢筋接头工艺流程图选定接头位置确定性能等级规定接头面积百分率制造连接套筒、锁母产品质量检验包装、产品合格证型式检验产品进场检验接头工艺检验钢筋丝头加工及检验钢筋连接施工接头外观质量及拧紧力矩检验单向拉伸检验验收、浇筑混凝土设计单位制造厂家施工单位钢筋连接的施工及检验接头工艺检验：工艺检验是指钢筋连接施工前及施工过程中，对各种规格不同批次钢筋进行的钢筋接头的工艺检验。检验的目的是复核检验钢筋连接技术提供单位的工艺参数是否与本工程中使用的钢筋相适应。《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003中规定，工艺检验的取样数量为各种规格钢筋的接头试件不应少于3根，钢筋母材试件不应少于3根。钢筋接头试件所用的钢筋应与母材试件所用钢筋取自同一根钢筋。钢筋连接的施工及检验丝头加工及检验下料：应使用无齿锯下料。不得使用气割或其它热加工方法切断钢筋。为保证钢筋连接时钢筋丝头在连接套筒中的对顶效果，下料切割端面应与轴线垂直，不得产生马蹄形。钢筋连接的施工及检验螺纹加工：参加钢筋丝头加工的人员必须经技术提供单位进行技术培训，经考核合格后方可持证上岗操作。钢筋丝头螺纹尺寸公差应满足6f级精度；丝头长度应不小于套筒长度的一半；丝头圆柱度误差值不得超过0.2mm；钢筋连接的施工及检验丝头检验：外观质量：丝头有效螺纹数量不得小于设计规定，牙顶宽度大于0.3P的不完整螺纹累计长度不得超过两个螺纹周长，丝头尺寸检验：用专用的螺纹环规，环通规应能顺利选入，换纸贵选入长度不得超过3P钢筋连接的施工及检验钢筋接头的现场连接滚轧直螺纹钢筋接头现场连接施工和质量控制至关重要。如果钢筋接头现场连接方法不当，质量控制监管不力，会严重影响钢筋接头的质量。滚轧直螺纹钢筋连接接头共有标准型接头、正反丝扣型接头、异经型接头、扩口型接头和加锁母型接头五种基本连接形式。钢筋连接的施工及检验标准型钢筋接头连接方法及步骤:（1）将连接套筒旋入一端被连接钢筋的钢筋丝头（图a）；（2）将另一根被连接钢筋的钢筋丝头旋入套筒,并使两根钢筋端头在连接套筒中对顶（图b）；（3）反向旋转连接套筒,调整连接套筒两端钢筋丝头外露有效螺纹数量，使其相等且连接套筒单边外露有效螺不超过2P（图c）；（4）用专用的工作扳手或管钳旋转钢筋,使两根被连接钢筋的钢筋丝头在连接套筒中间对顶锁紧。(a)(b)(c)(d)钢筋连接的施工及检验连接质量控制要点（1）注意检查钢筋丝头有效螺纹长度是否合格；有效螺纹过短的钢筋丝头不得使用,应重新加工；（2）钢筋丝头与连接套筒旋合时,如发现旋合困难，不得强行旋入。应立即退下螺纹,检查钢筋丝头螺纹和连接套筒螺纹有无异常,以免造成螺纹勚扣;（3）调整连接套筒两端钢筋丝头外露有效螺纹数量相等,且连接套筒单边外露有效螺不超过2P。此控制点的目的是使钢筋丝头在连接套筒中间对顶锁紧,防止由于某一端钢筋丝头旋入连接套筒过长,造成另一端钢筋丝头与连接套筒旋合长度不足,影响钢筋接头的承载能力。钢筋连接的施工及检验正反丝扣型钢筋接头（F）连接方法及步骤（1）将两根被连接钢筋移至连接套筒两端口（图a）,旋转连接套筒使两根钢筋顺利地旋入连接套筒（图b）；（2）当钢筋丝头旋入连接套筒一半时,观察连接套筒两端外露未旋入钢筋丝头螺纹的数量。当钢筋丝头外露数值之差大于1P时,及时旋转外露螺纹较长的一根钢筋（图c）,调整至两端外露螺纹长度相等,继续旋转连接套筒直至钢筋丝头在套筒中间对顶（图d）；（3）确定连接套筒两端有外露螺纹且数量相等后,用专用的工作扳手或管钳旋转钢筋,使两根被连接钢筋的钢筋丝头在连接套筒中间对顶锁紧（图e）。(a)(b)(c)(d)(e)钢筋连接的施工及检验连接质量控制要点（1）注意检查钢筋丝头有效螺纹长度是否合格；有效螺纹过短的钢筋丝头不得使用,应重新加工；（2）钢筋丝头与连接套筒开始旋合时,注意观察两根钢筋丝头旋入是否同步；当两根钢筋丝头外露数值之差大于1P时,应及时调整,直至两端外露螺纹长度相等；（3）钢筋接头拧紧前,确定连接套筒两端有外露螺纹且数量相等,若连接套筒两端没有外露螺纹,说明钢筋丝头并没有在连接套筒中对顶,即使连接套筒拧紧，钢筋接头仍极有可能是松动的。钢筋连接的施工及检验异径型钢筋接头（Y）连接方法及步骤（1）先将连接套筒旋入大规格钢筋的钢筋丝头一端,并拧紧（图a）；（2）将小规格钢筋的钢筋丝头旋入连接套筒（图b）,确定两根钢筋在连接套筒中对顶后,用专用的工作扳手或管钳旋转钢筋,使两根被连接钢筋的钢筋丝头在连接套筒中间对顶锁紧（图c）。(a)(b)(c)钢筋连接的施工及检验连接质量控制要点（1）先将连接套筒旋入大规格钢筋的钢筋丝头一端,再将小规格钢筋的钢筋丝头旋入连接套筒。其目的是为了防止小规格钢筋丝头旋入过量,造成大规格钢筋丝头与连接套筒旋合长度不足,影响钢筋接头的连接性能；（2）确定两根钢筋在连接套筒中对顶的先决条件是,钢筋连接完毕后连接套筒两端均有外露有效螺纹。钢筋连接的施工及检验加锁母型钢筋接头（S）连接方法及步骤（1）将锁母旋入带有加长螺纹的钢筋丝头一端,锁母旋至螺纹末端的螺尾处（图a）；（2）将连接套筒旋入带有加长螺纹的钢筋丝头一端，旋至锁母处（图b）；（3）将另一根带有标准丝头的被连接钢筋端面,顶紧带连接套筒及锁母的被连接钢筋的端面（图c）；（4）反向旋转连接套筒,使连接套筒旋入另一根钢筋的标准钢筋丝头,并将连接套筒拧紧（图d）；（5）将锁母反向旋转至套筒端面,拧紧锁母（图e）。(a)(b)(c)(d)(e)钢筋连接的施工及检验连接质量控制要点（1）注意检查钢筋丝头有效螺纹长度是否合格。标准型钢筋丝头有效螺纹应为连接套筒长度的1/2,加长丝扣型钢筋丝头的有效螺纹长度应大于套筒长度加锁母的厚度；（2）加长型钢筋丝头与连接套筒及锁母旋合时,应轻松旋入。如发现旋合困难时不得强行旋入,应立即退下螺纹,检查钢筋丝头螺纹和连图6-2-3加锁母型接头的连接接套筒螺纹有无异常。以免造成螺纹勚扣,影响接头连接质量；（3）锁母及连接套筒旋入加长钢筋丝头后,钢筋端头应露出连接套筒端面,以便另一根钢筋端面与其对顶,保证加长丝头最终与连接套筒的旋合长度；（4）加锁母型钢筋接头的锁紧原理与其它几种连接形式的钢筋接头不同。加长丝头端的锁紧是靠锁母与连接套筒端面的顶紧力锁紧,标准丝头端的锁紧是靠丝头螺尾与连接套筒端口螺纹锁紧。因此,标准型丝头端连接套筒外不应有外露有效螺纹。钢筋连接的施工及检验接头的外观检验钢筋连接完毕后，连接套筒外应由外露有效螺纹，且套筒单边外露有效螺纹不得超过2P，拧紧力矩应按下表进行检验钢筋直径（mm）≤1618～2022～2528～3236～40拧紧力矩值（N/m）80160230300360钢筋连接的施工及检验现场抽样力学性能检验1．抽样方法根据《滚轧直螺纹钢筋连接接头》JG163-2004第7.6节规定：“钢筋连接接头的现场检验按检验批进行。同一施工条件下采用同一材料的同等级、同型式、同规格接头，以连续生产的500个为一个检验批进行检验和验收，不足500个的也按一个检验批计算。在现场连续检验10个检验批，当其全部单向拉伸试件均一次抽样合格时，检验批接头数量可扩大为1000个。”钢筋连接的施工及检验2．抽样检验的合格评定根据《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003的规定，现场抽样检验试验钢筋接头的抗拉强度应满足下列要求：（1）钢筋接头的抗拉强度指标：Ⅰ级钢筋接头抗拉强度应满足f0mst≥f0st或f0mst≥1.10fuk；Ⅱ级钢筋接头抗拉强度应满足f0mst≥fuk；Ⅲ级钢筋接头抗拉强度应满足f0mst≥1.35fyk。钢筋连接的施工及检验（2）现场抽取的3根钢筋接头试件，其抗拉强度均应符合相应等级的要求。（3）如有1根钢筋接头试件抗拉强度不符合要求，应在同一验收批中再抽取6根试件进行复检。复检中如仍有1根试件抗拉强度不符合要求，该验收批评为不合格。（4）抽样检验试验中，无论钢筋接头试件的破坏属于哪种形态，只要抗拉强度试验数据满足相应等级的要求，均应评为合格。谢谢2012.06