低温环境钢筋剥肋滚轧直螺纹套筒连接可靠性研究.pdf

桥机施工技术
Bridge and Tunnel Machinery &Construction Technology
低温环境钢筋剥肋滚轧直螺纹套筒连接
可靠性研究
Reliability of Parallel Thread Sleeve Connection of Knob-cut Rolled Rebars in
Low-temperature Condition
王平1,张立光',王牧,王海鹏
WANG Ping, ZHANG Li-guang, WANG Mu?, WANG Hai-peng
1.东北林业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150040
2.黑龙江省交通运输厅,黑龙江哈尔滨150008
1. School of Civil Engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040. Heilongjiang. China
2 Department of Transport of Heilongjiang Province, Harbin 150008, Heilongjiang, China
【摘要】通过不同温度条件下接头及钢筋母材的力学试验,得出结论:钢筋直螺纹套筒连接的伸长率与钢筋母材的
伸长率在常温至-50℃呈现有规律的变化,钢觞直螺纹套筒连接在常温至-50℃的力学性能指标满足规要求,论证
了在北方严寒环境中使用钢筋剥肋直螺纹套筒接头的可靠性。
Abstract The elongation law of the parallel thread sleeve connection of knob-cut rolled rebars and the base
metal between normal temperature and -50 C were obtained by mechanical tests under different temperature
conditions, which shows that the mechanical properties of sleeve connection meets the requirement of specifi
cations, and demonstrates the reliability of applying sleeve connection in cold environment
【关词】直螺纹;筒连接;低环境;可靠性
Key words parallel thread; sleeve connection; low-temperature condition; reliability
中图分类号:U445.57
文献标志码:B
文章编号:1000-033X(2011)12-0084-03
引言
季风气候区,大陆性气候特点十分明显,冬季严寒漫长
桥址处年平均气温2.5℃,一月份平均气温-20.1℃,极端
钢筋的连接方法直接影响建设工程质量、施工进度最低气温-37.8℃。全桥受力钢筋采用HRB335,其中较大
和经济效益。本文通过一系列不同温度下接头及母材的直径的钢筋用量为3229t,钢筋出厂长度9m,而使用钢
对比试验,试图找到在低温条件下接头力学性能的变化筋的构造物(如引桥桩基)平均长度50m,主桥桩基长度
规律,用试验数据证明在低温环境中使用钢筋剥肋滚轧75m,主墩身平均高度19.4m,引桥立柱平均高度14.2
直螺纹套筒连接是安全可靠的
m。该项目钢筋接头的数量庞大。采用先进的连接工艺
本研究的依托项目富锦至绥滨松花江公路大桥按双既可保证连接质量稳定可靠,又可缩短施工时间,还可降
向四车道设计,设计时速60km?h',使用寿命100年。主桥低施工成本。
采用悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁,引桥采用预应力
混凝土T型简支梁转连续结构。桥位区桩基地质以低液1接头的技术要求
艮粘土、细砂及中砂等为主构成。松花江流域地处北温带
《钢筋机槭连接通用技术规程》(JGJ107~2003)对
基金项目:黑龙江省交通厅重点科技项目(HJ2010016)
于强度的要求符合表1的规定,对于变形性能的要求符合
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RMEM
表2的规定
表1接头的抗拉强度
荷呈某种规律发生变化。应力分布如图2所示。螺栓的有
接头等级
级
效长度
级
抗拉强度m≥或≥1.10
=13
L.=.++m2
注:/"为接头试件实际抗拉强度;A为钢筋抗拉强度标准值;为接头试件式中:L.一螺柱杆部高度;
钢筋抗拉强度实测值:/为钢筋屈服强度标准值。
2接头的变形性能
,一螺柱中未参与旋合的螺纹长度部分;
接头等级
套筒旋合螺纹高度。
单向拉伸总伸长率/%
≥4.0
2.0
2钢筋剥肋滚压直螺纹连接的力学分析
2.1受力分析
钢筋剥肋滚压直螺纹连接件要承受压力和拉力的作
用。钢筋破坏主要是拉伸破坏,直螺纹连接受力简图如图
1所示。钢筋属全截面受力杆件,而直螺纹连接件则依靠
套筒与钢筋套丝螺牙接触时形成的卡阻力和相对滑动产
图2螺柱上应力沿轴向的简化分布
生的摩擦力来承受拉力,其中螺纹咬合形成的卡阻力起
(3)横截面面积。对一般的等直径螺纹,螺栓光杆部
主要作用2?
分的横截面积A。显然等于xd2/4,4为螺柱直螺纹部分的
橫截面半径,其面积就是A4.。
(4)伸长量。基于上面的假设和分析,现在可用下式
P近似计算等直径螺柱在载荷作用下的伸长量
0,=(YE)L、A+(1+m/2)A,
(5)刚度。计算出螺柱的伸长量后,就可以用下式计
图1接头受力
算出螺柱的刚度
当套筒接头受拉时,首先由卡阻力发挥作用,抵抗拉
Cら=FO0,=E[L、/4+(+m/2)MA、]
力。然后套筒与钢筋发生位移,套筒内的螺纹与钢筋的螺
由于在计算螺柱伸长量时采用了近似的假设,所以
纹的接触面上摩擦力开始发挥作用,连接接头所受拉力计算出的螺柱刚度是近似的。
P可表示为
2.2.2直螺纹套简连接系统的刚度
P=N,t/
直螺纹套筒连接系统是一个串联弹簧系统。该系统
式中:N一卡阻力沿水平方向分力;
的刚度是
一摩擦力沿水平方向分力。
I/C=2/C+1/C
接头受拉时,由于接头套筒的材料要求和特殊性能,式中:C.一螺栓系统的刚度
接头抗拉强度高于母材抗拉强度。屈服点和破坏点不会
螺柱刚度
发生在套筒上,这已通过试验得到验证。
螺纹套筒刚度。
22直螺纹套筒连接的变形与刚度的理论分析
2.2.3相对刚度系数
2.2.1螺柱的变形和刚度
螺柱的刚度与整个螺纹连接系统的刚度之比称为相
(1)螺柱的变形。在弹性极限内螺柱的变形遵守胡对刚度系数(Φ),其计算公式如下
克定律,即伸长量
(p=C/C
O=F1(EA)
(2)式中:C一整个螺纹连接系统的刚度。
式中:F一螺柱所受拉力
E弹性模量;
3钢筋剥肋滚压直螺纹连接的试验研究
A螺柱的横截面积;
L一螺柱的长度。