直螺紋鋼筋套筒擠壓連接是一種結合直螺紋機械咬合與套筒擠壓變形的復合連接工藝,通過“螺紋預緊+擠壓強化”實現(xiàn)鋼筋的超高強度連接。該技術兼具直螺紋施工效率高與擠壓連接強度穩(wěn)定的優(yōu)勢,適用于對連接可靠性要求嚴苛的工程場景(如超高層建筑、核電站、跨海大橋等)。以下從技術原理、工藝流程、質量控制及典型應用等方面展開分析。
復合連接機制
直螺紋預緊:鋼筋端部加工直螺紋,與套筒內螺紋咬合,提供初始連接強度(約承載鋼筋屈服強度的60%-70%)。
套筒擠壓強化:通過液壓設備對套筒施加徑向壓力,使其發(fā)生塑性變形,緊密包裹鋼筋肋紋,形成“機械互鎖+摩擦咬合”的雙重連接(承載力可提升至鋼筋母材的1.1倍以上)。
技術優(yōu)勢
抗疲勞性能提升:擠壓變形后套筒與鋼筋接觸面積增加30%-50%,循環(huán)荷載下不易松動。
適應動態(tài)荷載:在地震、風振等工況下,連接部位的殘余變形量較普通直螺紋連接降低40%。
施工靈活性:可在狹小空間或傾斜狀態(tài)下操作,無需焊接作業(yè)空間。
1. 施工準備
鋼筋端部處理:
切除端部150mm范圍內的毛刺、銹蝕,用砂輪機打磨至露出金屬光澤。
直螺紋加工:采用滾軋或剝肋工藝,螺紋長度≥套筒有效絲扣長度+2P(P為螺距)。
套筒檢查:
核對套筒規(guī)格(如Φ25鋼筋用套筒內徑25.2-25.5mm,長度110-120mm)。
檢查套筒表面無裂紋、內螺紋無缺齒。
2. 連接施工
步驟1:直螺紋預連接
將套筒旋入一根鋼筋至外露1-2絲扣,用扭矩扳手施加預緊扭矩(如Φ25鋼筋為200N·m)。
步驟2:液壓擠壓
將套筒居中置于液壓擠壓機模具內,啟動設備分3-4道次擠壓,每道次壓痕深度≥0.3mm(總壓痕量≥套筒壁厚的15%)。
擠壓順序:從套筒中部向兩端對稱施壓,避免單向擠壓導致套筒偏心。
步驟3:質量檢查
用游標卡尺測量壓痕間距(標準值±1mm),用塞尺檢查套筒與鋼筋間隙(≤0.2mm)。
檢測項目 | 技術要求 | 檢測方法 | 判定標準 |
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螺紋精度 | 符合GB/T 197-2018《普通螺紋 公差》6H級 | 螺紋環(huán)規(guī)通端通過、止端止住 | 通規(guī)通過且止規(guī)止住 |
擠壓壓痕深度 | ≥0.3mm(Φ25鋼筋) | 游標卡尺測量壓痕底部至套筒外徑距離 | 偏差≤±0.05mm |
接頭抗拉強度 | ≥鋼筋母材抗拉強度標準值 | 單向拉伸試驗(JGJ 107-2016) | 破壞部位位于鋼筋母材 |
殘余變形 | ≤0.1mm(Ⅰ級接頭) | 高應變反復拉壓試驗 | 變形量符合規(guī)程要求 |
壓痕不均勻
原因:液壓設備壓力不穩(wěn)定、模具磨損。
處理:校準設備壓力至額定值(如Φ25鋼筋需≥120MPa),更換磨損模具。
套筒滑絲
原因:鋼筋螺紋加工不良、預緊扭矩不足。
處理:重新加工螺紋,預緊扭矩提高至推薦值的110%(如Φ25鋼筋調至220N·m)。
接頭漏漿
原因:套筒密封圈破損、擠壓時混凝土碎屑進入。
處理:更換密封圈,施工前用高壓空氣吹掃套筒內部。
對比項 | 常規(guī)直螺紋連接 | 直螺紋+擠壓復合連接 | 適用場景 |
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連接強度 | 1.0倍鋼筋母材強度 | 1.1-1.2倍鋼筋母材強度 | 高烈度地震區(qū)、大跨度結構 |
抗疲勞性能 | 循環(huán)荷載下易松動 | 疲勞壽命延長2-3倍 | 橋梁、海上風電基礎 |
施工效率 | 1分鐘/接頭 | 3-5分鐘/接頭(含擠壓工序) | 緊急搶修工程(需權衡效率與可靠性) |
成本 | 低(套筒單價3-8元) | 高(套筒單價+液壓設備租賃費) | 核電站、LNG儲罐等對安全冗余要求高的項目 |
港珠澳大橋沉管隧道
連接方式:Φ32-Φ40鋼筋采用直螺紋+擠壓復合連接。
效果:在120年設計壽命內,接頭殘余變形量<0.05mm,抗海水腐蝕性能通過1000小時鹽霧試驗。
華龍一號核電站安全殼
連接方式:HRB500E鋼筋(Φ28-Φ36)全數(shù)采用擠壓復合連接。
效果:通過美國ASME規(guī)范認證,接頭在0.8倍屈服強度循環(huán)荷載下無損傷。
直螺紋鋼筋套筒擠壓連接通過“螺紋預緊+擠壓強化”的復合機制,顯著提升了連接的力學性能與耐久性,尤其適用于對安全性要求極高的工程。施工時需嚴格控制螺紋加工精度、液壓擠壓參數(shù)及質量檢測流程,避免因操作不當導致連接失效。建議在高風險項目或設計壽命>50年的結構中優(yōu)先采用該技術,并通過工藝試驗驗證其適用性。