动荷载下钢筋直螺纹连接抗疲劳试验及应用技术分解.doc

北京南站改扩建工程 动荷载下钢筋直螺纹连接施工技术总结 高丛军 陈淑民 张利 张志民 刘浩 程小春 霍建利 1. 应用情况简介 北京南站改扩建工程是国家重点的大型交通枢纽公共建筑。本工程占地面积49.92万m2，站房综合楼22.63万㎡，高架桥4KM，雨篷6.34万㎡，建设总投资为41.16亿元。主要建设内容有：站房综合楼、（包括地上铁路用房、地下换乘大厅、地下小汽车库）、雨篷工程、高架桥工程、站台工程。 本工程站房轨道层直接承受动荷载，梁板钢筋主要规格为直径20～32，钢筋用量约为4.5万吨，钢筋接头总量约为50万个。轨道层直接承受动荷载（列车轨道），按照桥梁规范设计，设计要求采用闪光对焊接头及焊接接头，如此大量的接头按照设计接头要求，难以保证在工期 、质量，况且作业环境也不具备，为此，指挥部和项目部考虑用直螺纹连接代替闪光对焊连接。根据《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ 107-2003的要求，对直接承受动力荷载的结构构件，接头应满足设计要求的抗疲劳性能。当无专门要求时，对连接HRB335级钢筋的接头，其疲劳性能应能经受应力幅为100N/㎜2，最大应力为180 N/㎜2，最小应力为80 N/㎜2的200万次循环加载。 因此开始进行相关的科研试验。 南站工程指挥部组织召开了轨道层接头连接调研会，建设单位、监理单位、设计一同参加，大家对直螺纹连接接头和闪光对焊接头做了如下比较分析： 序号 内容 闪光对焊 直螺纹连接 1 工期 施工工期长，不能满足南站工期要求。 工期相比闪光对焊减少2个月，能满足要求。 2 运输施工 对焊后钢筋过长，不易吊装及绑扎施工。 钢筋短，吊装方便，施工作业方便。 3 节能 用电量大，现场至少增加两台800KVA变压器。 现场用电量已满足要求。 4 施工质量 焊接质量不稳定，尤其是直径25以上的难以保证。 操作工艺简单，质量容易保证。 5 抗疲劳性能 满足 满足 6 施工工艺 成熟 成熟 经过比较分析，大家初步拟定采用直螺纹连接，接头等级为Ⅰ级。可是采用钢筋直螺纹连接接头不符合铁路规范和设计要求，又没有相关施工案例，属超规范施工，因此必须进行相关的科研，得到各方认可后方能施工，因此，需要解决许多技术研究课题。 2．轨道层钢筋采用直螺纹连接接头要解决的重点难点问题 要针对本工程使用的钢筋，进行专门直螺纹连接套筒的设计：为了满足抗疲劳性能要求，对套筒的外径、长度、牙型角、螺纹规格进行设计；按照《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ 107-2003的要求要对不同钢筋直径进行疲劳试验和型式检验；要组织专家论证会；编制针对本工程轨道层直螺纹连接的技术标准；报主管部门进行备案。 3．承受动载结构中直螺纹连接的关键技术 3.1直螺纹连接套筒的设计 普通的连接套筒没有抗疲劳性能的要求，本工程属于超规范要求，为此，选用建研科技股份有限公司和保定朗瑞建筑机械设备有限公司两家单位，根据本工程的实际要求进行套筒设计。经过近一个月的时间，两家单位均完成了产品设计，并分别提供了套筒和丝头具体设计参数。 ㈠建研科技股份有限公司设计的直螺纹连接套筒参数见表1： 滚轧直螺纹连接套筒参数 （单位：㎜） 表1 钢筋规格 20 22 25 28 32 套筒外径 （公差+0.5） 30.5 33.5 38.5 43.0 49.0 套筒长度 （公差±0.5） 50.0 54.0 62.0 68.0 76.0 牙型角 60o 60o 60o 60o 60o 螺纹规格 （精度等级6H） M20.5×2.5 M22.5×2.5 M25.5×3.0 M28.5×3.0 M32.5×3.0 接头拧紧力矩 （N·m） 160 230 230 300 300 ㈡保定朗瑞建筑机械设备有限公司的连接套筒参数见表2： 滚轧直螺纹套筒参数表（单位：㎜） 表2 钢筋规格 20 22 25 28 32 套筒外径 （公差+0.5） 34 38 41 47 54 套筒长度 （公差±0.5） 60.0 65.0 70.0 74.0 80.0 牙型角 75o 75o 75o 75o 75o 螺纹规格 （精度等级6H） M20.5×2.5 M22.5×2.5 M25.5×3.0 M28.5×3.0 M32.5×3.0 接头拧紧力矩 （N·m） 160 230 230 300 300 ㈢建研科技股份有限公司连接丝头的参数见表3： 滚扎直螺纹钢筋丝头参数（单位：㎜） 表3 钢筋直径 20 22 25 28 32 螺纹中径（公差） +0.2，-0.1 18.8 20.8 23.7 26.6 30.4 剥肋长度 22 24 28 31 35 有效螺纹长度（不小于