浅谈钢筋直螺纹套筒连接技术在空心墩桥梁中的应用

摘要：随着钢筋连接技术的发展，越来越多的钢筋连接方式层出不穷，本文介绍了直螺纹套筒连接技术的技术特点，并与其他钢筋连接方式做了简单比较，简述了钢筋剥肋直螺纹套筒技术在空心墩桥梁中的应用以及未来的前景。

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

【4】JGJ 18—2003，钢筋焊接及验收规程

【5】JGJ 107-2003，钢筋机械连接通用技术规程