滾軋直螺紋鋼筋連接技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用研究

盛壽橋

SHENG Shouqiao

(杭州市公路管理局，浙江杭州310030)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通流量的日益增長，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)面向地下隧道、地面高架、大跨度橋梁發(fā)展，結(jié)構(gòu)鋼筋的應(yīng)用也向大直徑、密布置、高強(qiáng)度方向發(fā)展。20世紀(jì)90年代以前，鋼筋連接主要是搭接綁扎、搭接電弧焊、閃光對(duì)接焊、氣壓焊、電渣壓力焊等傳統(tǒng)方式，這些方式無論連接質(zhì)量、效率還是可操作性，均已不能滿足現(xiàn)代公路工程發(fā)展的需求，主要是反映在鋼筋材質(zhì)不穩(wěn)定、可焊性差、電源不穩(wěn)定、焊工水平不平衡、工期緊、防火安全要求高等情況下，焊接質(zhì)量無法保證，傳統(tǒng)的手工連接方式更不能用于大規(guī)格的鋼筋連接。在我國20世紀(jì)80年代，建筑領(lǐng)域?qū)︿摻钸B接技術(shù)開始了研究和推廣應(yīng)用，主要有套筒冷擠壓、錐螺紋、墩粗直螺紋和剝肋滾軋直螺紋連接技術(shù)。近年來，我國在公路工程中也開始研究和應(yīng)用鋼筋連接技術(shù)，已在不少的大型工程中得到了推廣應(yīng)用。本文主要介紹鋼筋滾軋直螺紋連接技術(shù)在錢江通道及接線工程南接線段工程中的應(yīng)用研究，供同仁參考。

1 工程概況

其中高架橋全長27.2 km，為雙向六車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，橋面為現(xiàn)澆箱梁(等集面)寬33 m，(變集面)最寬處為50 m，樁基最深達(dá)95 m，墩柱最高在15 m以上，設(shè)計(jì)汽車荷載為公路-I級(jí);行車速度為100 km/h，工程造價(jià)為82.9億元。全線橋梁工程共劃分11個(gè)施工標(biāo)段，據(jù)統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)鋼筋總用量約達(dá)34.7萬t，其中直徑22 mm以上的占80%，最大直徑為38 mm，施工時(shí)對(duì)大直徑鋼筋超過了30%的采用滾軋直螺紋連接技術(shù)。

2 鋼筋滾軋直螺紋連接技術(shù)

滾軋直螺紋鋼筋連接是通過鋼筋端頭加工的直螺紋絲頭和直螺紋連接套筒(連接器)咬合形成整體的一種連接方式，適用于一切抗震設(shè)防和非抗震設(shè)防的混凝土結(jié)構(gòu)工程。它可根據(jù)需要制作直徑為16～40 mm的直螺紋鋼筋和連接套筒。滾軋直螺紋鋼筋接頭根據(jù)不同場合不同需要類型設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)型、正反扣絲型、異徑型、加鎖母型、擴(kuò)口型等。滾軋直螺紋連接標(biāo)準(zhǔn)型鋼筋接頭見圖1。

錢江通道及接線工程南接線段，全長27.71 km，

圖1 滾軋直螺紋連接標(biāo)準(zhǔn)型鋼筋接頭

3 施工工序

滾軋直螺紋鋼筋連接技術(shù)工序流程為:鋼筋原料→鋼筋除銹、調(diào)直→下料→端頭切平(與鋼筋軸線垂直)→送入套絲機(jī)盤開口→機(jī)械加工(絲頭加工)→套絲加保護(hù)套→連接套筒加工→鋼筋連接。

4 加工工藝要求

(1)鋼筋原料 檢查鋼筋級(jí)別、規(guī)格及出廠質(zhì)保單、工地抽檢，均須符合設(shè)計(jì)要求。

(2)下料 根據(jù)設(shè)計(jì)長度的要求，采用鋼尺進(jìn)行測量及安裝工作平臺(tái)及下料模型。

(3)切割 制作切割工作平臺(tái)及切割模具，采用機(jī)械切割。

(4)端平 確保鋼筋端頭平整、光滑、鋼筋端面與鋼筋軸線垂直，不得形成馬蹄形或扭曲。

(5)絲頭加工 絲頭加工使用滾絲機(jī)，加工時(shí)使用水性潤滑液;絲頭有效螺紋中徑的圓柱度誤差不得超過0.20 mm;接頭絲頭有效螺紋長度、完整扣數(shù)及套筒長度、內(nèi)徑、外徑、均應(yīng)符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)或有關(guān)規(guī)范要求。

(6)絲頭加保護(hù)帽 采用相應(yīng)規(guī)格的塑料套管，將鋼筋絲頭部分加套保護(hù)帽，塑料保護(hù)帽性質(zhì)不宜過硬，確保絲頭在搬運(yùn)及安裝過程中不受損傷和污濁。

5 連接質(zhì)量要求

(1)絲頭加工成型后，操作人員應(yīng)逐個(gè)檢查絲頭的質(zhì)量，經(jīng)自檢合格的絲頭，應(yīng)按要求對(duì)每種規(guī)格加工批量隨機(jī)抽檢10%。且不得少于10個(gè)，并填寫絲頭加工檢查記錄，如有一個(gè)不合格，即應(yīng)對(duì)該批全數(shù)檢查，不合格的絲頭重新加工或報(bào)廢，經(jīng)再次檢查合格方可使用。

(2)連接套筒:螺紋牙型應(yīng)飽滿，連接套筒表面不得有裂紋，表面及內(nèi)螺紋不得有嚴(yán)重的銹蝕及其他肉眼可見的缺陷，連接套筒采用外面委托加工的，由廠商提供產(chǎn)品質(zhì)量保證書，并與工地加工的同樣隨機(jī)抽取不同規(guī)格、批次或10%的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有不合格的應(yīng)全面檢驗(yàn)和報(bào)廢處理。

(3)對(duì)已完成連接成型后的接頭，必須以各種規(guī)格、各批次或500個(gè)中進(jìn)行隨機(jī)抽取單向拉伸性能、高應(yīng)力反復(fù)拉壓性能、大變形反復(fù)拉壓性能、抗疲勞耐低溫性能等試驗(yàn)，合格后方可使用。接頭連接件屈服承載力和受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于被連接鋼筋的1.1倍，各種規(guī)格的接頭檢驗(yàn)不少于9個(gè)，單向拉伸性能、高應(yīng)力反復(fù)拉壓性能、大變形反復(fù)拉壓性能不少于各3個(gè)［1］。

(4)被連接的兩根鋼筋端面應(yīng)處于連接套筒的中間位置，偏差不大于1P(P為螺距)，對(duì)上下鋼筋連接處間隙，現(xiàn)場操作時(shí)控制連接套筒單邊外露有效螺紋不得超過2P或有關(guān)要求［1-2］。套筒兩端外露牙紋數(shù)均勻，緊固時(shí)控制好接頭擰緊力矩值，一般值見表 1［1］。

表1 接頭擰緊力矩值

(5)絲頭有效螺紋數(shù)量不得少于設(shè)計(jì)規(guī)定;牙頂寬度大于0.3P的不完整螺紋累計(jì)長度不得超過兩個(gè)螺紋周長;標(biāo)準(zhǔn)型接頭的絲頭有效螺紋長度應(yīng)不小于1/2連接套筒長度，且允許誤差為+2P。鋼筋接頭現(xiàn)場安裝時(shí)同一個(gè)截面不應(yīng)超過鋼筋根數(shù)的25%［1］。

6 鋼筋滾軋直螺紋連接的優(yōu)點(diǎn)

鋼筋連接也是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中不可缺少的一種工藝，而滾軋直螺紋鋼筋連接技術(shù)是利用專用滾軋直螺紋加工設(shè)備滾軋而成，與傳統(tǒng)鋼筋連接技術(shù)相比，有以下優(yōu)勢:

(1)螺紋精度高、牙型好、牙齒表面光滑。

(2)連接質(zhì)量穩(wěn)定。

(3)接頭通過國際土木協(xié)會(huì)200萬次疲勞試驗(yàn)無破壞，具有優(yōu)良的抗疲勞性能。并在-40℃的低溫測試下，接頭仍能達(dá)到與鋼材同強(qiáng)度連接。

(4)在應(yīng)用范圍上基本上沒有任何限制，適用鋼筋任何位置與方向的連接，也可用于彎曲鋼筋、固定鋼筋及鋼筋籠不能轉(zhuǎn)動(dòng)的場合。

(5)適應(yīng)環(huán)保要求:施工中無明火、污染，在易燃、易爆、高處等施工條件下尤為安全可靠，可全天候施工。

(6)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著:可以縮短施工周期，提高工程質(zhì)量，降低能源消耗，利于環(huán)境保護(hù)，減少設(shè)備投資，附加成本較低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

7 性能比較

滾軋直螺紋鋼筋連接技術(shù)以其操作簡便、施工速度快、適用性廣等特點(diǎn)而具有很好的發(fā)展優(yōu)勢，其優(yōu)越性能在工程實(shí)踐應(yīng)用中得到廣泛認(rèn)可。

7.1 施工效率

施工工序少，只需要在加工車間或棚內(nèi)進(jìn)行絲頭和套筒加工，成型后現(xiàn)場安裝即可;施工速度快，連接方便，將鋼筋與連接套筒對(duì)正中間位置，即可安裝連接，現(xiàn)場操作時(shí)可使用專用扳手?jǐn)Q緊，無須用電、用氣、用火。

7.2 施工質(zhì)量

鋼筋采用焊接連接方式時(shí)，在焊接過程中很難避免由于溫度差引起的鋼筋變形，造成鋼筋焊接后的直順度不夠理想。滾軋直螺紋鋼筋連接很好地避免了焊接方式引起混凝土保護(hù)層等問題，而且各項(xiàng)力學(xué)性能按照規(guī)范所做試驗(yàn)均能達(dá)到要求。

7.3 環(huán)境要求

焊接連接時(shí)對(duì)環(huán)境要求高，如大風(fēng)、雨天，會(huì)導(dǎo)致焊接焊縫出現(xiàn)氣泡、夾渣等問題，而滾軋直螺紋鋼筋連接在風(fēng)、雨、水下等環(huán)境均可適用，并能起到趕工的作用。

7.4 經(jīng)濟(jì)效益

滾軋直螺紋鋼筋連接技術(shù)能夠很好地保證連接接頭質(zhì)量，而且在同等級(jí)的鋼筋連接中，比傳統(tǒng)焊接要節(jié)省連接用鋼材，縮短施工周期，提高工程質(zhì)量，降低能源消耗，利于環(huán)境保護(hù)，減少施工設(shè)備投資，附加成本較低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

8 結(jié)語

滾軋直螺紋鋼筋連接接頭是以工廠化作業(yè)的機(jī)械連接技術(shù)，這種連接技術(shù)施工工藝簡單便捷、連接速度快、勞動(dòng)效率高、適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越。隨著交通工程設(shè)計(jì)與施工發(fā)展趨勢，采用更粗更高等級(jí)的鋼材不斷增加，對(duì)鋼筋接頭連接的質(zhì)量和性能等級(jí)以及連接的方便性、穩(wěn)定性要求也會(huì)越來越高，因此直螺紋連接技術(shù)將成為今后工程中推廣研究的主導(dǎo)型式，進(jìn)而促使?jié)L軋直螺紋連接技術(shù)成為今后最好的選擇。

［1］中國建筑科學(xué)研究院.JGJ 107—2010鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［2］劉永頤.鋼筋等強(qiáng)度直螺紋連接:新一代鋼筋機(jī)械連接技術(shù)［J］.建筑結(jié)構(gòu)，1999(1):57-58.