滾軋直螺紋鋼筋連接技術在橋梁工程中的應用研究

盛壽橋

SHENG Shouqiao

(杭州市公路管理局，浙江杭州310030)

隨著社會經濟發展和交通流量的日益增長，交通基礎設施建設面向地下隧道、地面高架、大跨度橋梁發展，結構鋼筋的應用也向大直徑、密布置、高強度方向發展。20世紀90年代以前，鋼筋連接主要是搭接綁扎、搭接電弧焊、閃光對接焊、氣壓焊、電渣壓力焊等傳統方式，這些方式無論連接質量、效率還是可操作性，均已不能滿足現代公路工程發展的需求，主要是反映在鋼筋材質不穩定、可焊性差、電源不穩定、焊工水平不平衡、工期緊、防火安全要求高等情況下，焊接質量無法保證，傳統的手工連接方式更不能用于大規格的鋼筋連接。在我國20世紀80年代，建筑領域對鋼筋連接技術開始了研究和推廣應用，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。近年來，我國在公路工程中也開始研究和應用鋼筋連接技術，已在不少的大型工程中得到了推廣應用。本文主要介紹鋼筋滾軋直螺紋連接技術在錢江通道及接線工程南接線段工程中的應用研究，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標準，橋面為現澆箱梁(等集面)寬33 m，(變集面)最寬處為50 m，樁基最深達95 m，墩柱最高在15 m以上，設計汽車荷載為公路-I級;行車速度為100 km/h，工程造價為82.9億元。全線橋梁工程共劃分11個施工標段，據統計設計鋼筋總用量約達34.7萬t，其中直徑22 mm以上的占80%，最大直徑為38 mm，施工時對大直徑鋼筋超過了30%的采用滾軋直螺紋連接技術。

2 鋼筋滾軋直螺紋連接技術

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，適用于一切抗震設防和非抗震設防的混凝土結構工程。它可根據需要制作直徑為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不同場合不同需要類型設計有標準型、正反扣絲型、異徑型、加鎖母型、擴口型等。滾軋直螺紋連接標準型鋼筋接頭見圖1。

錢江通道及接線工程南接線段，全長27.71 km，

圖1 滾軋直螺紋連接標準型鋼筋接頭

3 施工工序

滾軋直螺紋鋼筋連接技術工序流程為:鋼筋原料→鋼筋除銹、調直→下料→端頭切平(與鋼筋軸線垂直)→送入套絲機盤開口→機械加工(絲頭加工)→套絲加保護套→連接套筒加工→鋼筋連接。

4 加工工藝要求

(1)鋼筋原料 檢查鋼筋級別、規格及出廠質保單、工地抽檢，均須符合設計要求。

(2)下料 根據設計長度的要求，采用鋼尺進行測量及安裝工作平臺及下料模型。

(3)切割 制作切割工作平臺及切割模具，采用機械切割。

(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，加工時使用水性潤滑液;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、完整扣數及套筒長度、內徑、外徑、均應符合產品設計或有關規范要求。

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

5 連接質量要求

(1)絲頭加工成型后，操作人員應逐個檢查絲頭的質量，經自檢合格的絲頭，應按要求對每種規格加工批量隨機抽檢10%。且不得少于10個，并填寫絲頭加工檢查記錄，如有一個不合格，即應對該批全數檢查，不合格的絲頭重新加工或報廢，經再次檢查合格方可使用。

(2)連接套筒:螺紋牙型應飽滿，連接套筒表面不得有裂紋，表面及內螺紋不得有嚴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，由廠商提供產品質量保證書，并與工地加工的同樣隨機抽取不同規格、批次或10%的檢驗，發現有不合格的應全面檢驗和報廢處理。

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

(4)被連接的兩根鋼筋端面應處于連接套筒的中間位置，偏差不大于1P(P為螺距)，對上下鋼筋連接處間隙，現場操作時控制連接套筒單邊外露有效螺紋不得超過2P或有關要求［1-2］。套筒兩端外露牙紋數均勻，緊固時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)絲頭有效螺紋數量不得少于設計規定;牙頂寬度大于0.3P的不完整螺紋累計長度不得超過兩個螺紋周長;標準型接頭的絲頭有效螺紋長度應不小于1/2連接套筒長度，且允許誤差為+2P。鋼筋接頭現場安裝時同一個截面不應超過鋼筋根數的25%［1］。

6 鋼筋滾軋直螺紋連接的優點

鋼筋連接也是鋼筋混凝土結構中不可缺少的一種工藝，而滾軋直螺紋鋼筋連接技術是利用專用滾軋直螺紋加工設備滾軋而成，與傳統鋼筋連接技術相比，有以下優勢:

(1)螺紋精度高、牙型好、牙齒表面光滑。

(2)連接質量穩定。

(3)接頭通過國際土木協會200萬次疲勞試驗無破壞，具有優良的抗疲勞性能。并在-40℃的低溫測試下，接頭仍能達到與鋼材同強度連接。

(4)在應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動的場合。

(5)適應環保要求: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)經濟效益、社會效益顯著:可以縮短施工周期，提高工程質量，降低能源消耗，利于環境保護，減少設備投資，附加成本較低，具有明顯的經濟效益和社會效益。

7 性能比較

滾軋直螺紋鋼筋連接技術以其操作簡便、施工速度快、適用性廣等特點而具有很好的發展優勢，其優越性能在工程實踐應用中得到廣泛認可。

7.1 施工效率

施工工序少，只需要在加工車間或棚內進行絲頭和套筒加工，成型后現場安裝即可;施工速度快，連接方便，將鋼筋與連接套筒對正中間位置，即可安裝連接，現場操作時可使用專用扳手擰緊，無須用電、用氣、用火。

7.2 施工質量

鋼筋采用焊接連接方式時，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層等問題，而且各項力學性能按照規范所做試驗均能達到要求。

7.3 環境要求

焊接連接時對環境要求高，如大風、雨天，會導致焊接焊縫出現氣泡、夾渣等問題，而滾軋直螺紋鋼筋連接在風、雨、水下等環境均可適用，并能起到趕工的作用。

7.4 經濟效益

滾軋直螺紋鋼筋連接技術能夠很好地保證連接接頭質量，而且在同等級的鋼筋連接中，比傳統焊接要節省連接用鋼材，縮短施工周期，提高工程質量，降低能源消耗，利于環境保護，減少施工設備投資，附加成本較低，具有明顯的經濟效益和社會效益。

8 結語

滾軋直螺紋鋼筋連接接頭是以工廠化作業的機械連接技術，這種連接技術施工工藝簡單便捷、連接速度快、勞動效率高、適用范圍廣、經濟性能優越。隨著交通工程設計與施工發展趨勢，采用更粗更高等級的鋼材不斷增加，對鋼筋接頭連接的質量和性能等級以及連接的方便性、穩定性要求也會越來越高，因此直螺紋連接技術將成為今后工程中推廣研究的主導型式，進而促使滾軋直螺紋連接技術成為今后最好的選擇。

［1］中國建筑科學研究院.JGJ 107—2010鋼筋機械連接技術規程［S］.北京:中國建筑工業出版社，2010.

［2］劉永頤.鋼筋等強度直螺紋連接:新一代鋼筋機械連接技術［J］.建筑結構，1999(1):57-58.