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机械连接范文1
我国于20世纪80年代后期，开始发展粗直径钢筋的机械连接技术。1987年，405m高的北京电视塔率先采用套筒冷挤压连接，随后在全国很多省市开始推广应用。20世纪90年代初，国内一些工程开始采用锥螺纹连接，并较快地获得推广应用。由于焊接连接受多种因素的影响，存在一些不稳定因素。例如工地电容量不足，电压不稳会影响焊接质量，某些地区气候潮湿或气温过低或钢材化学成分不稳定等因素也影响接头质量，尤其是建筑队伍中人员的技术水平和管理素质普遍较差，常常成为焊接技术推广应用的一种障碍。此外水平钢筋的现场连接还没有一种较好的焊接方法。
我国于1996年正式公布实施了《钢筋机械连接通用技术规程》JGn07―96、《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》JGn08―96和《钢筋锥螺纹接头技术规程》JGn09―96。这三本规程的公布实施，大大促进了钢筋机械连接技术的发展，促进了钢筋机械连接接头质量和技术水准的提高。《钢筋机械连接通用技术规程》JGJl07―96(以下简称《通用规程》)对各种类型的钢筋机械连接接头规定了统一的基本性能要求，适用范围和使用要求，以及型式检验和现场检验方法。经过近两年的实施，积累了更丰富的工程应用经验，钢筋机械连接新技术不断涌现。为了适应工程应用和技术进步的需要，1999年又对《钢筋机械连接通用技术规程))JGJl07―96进行了局部修订。同时编制了《镦粗直螺纹钢筋接头》JG／T3057―1999行业标准。下面分别介绍《通用规程》1999年局部修订内容和几种常用机械连接技术。
1 修改接头性能分级
《通用规程》将原来的接头性能等级A、B、C修改为SA级、A级和B级三个等级修改分级的主要目的是适应生产应用和技术进步的需要。
近年来钢筋机械连接技术发展迅速，国内外均已开发出能充分发挥钢筋母材强度的等强级机械连接接头，而接头成本则增加不多，从而为混凝土结构工程提高钢筋连接工程质量，加快施工进度创造了条件。国际上也在逐步提高对钢筋连接的质量要求，如美国主编的2000年国际建筑法规(草案)IBC(InternationalBuildingCode)规定将钢筋接头按性能分为1型和2型，1型机械接头要求接头强度大于1.25 ƒyk， 2型机械接头要求接头抗拉强度大于95％钢筋实际抗拉强度或1.60 ƒyk。并容许2型机械接头在结构中的任何部位包括塑性铰区应用，接头百分率也不再限制。这就大大方便施工和节约钢材，带来很好的经济效益。德国DINl045规定镦粗直螺纹接头可以在同一截面连接。工程中不少场合非常需要高质量接头，以满足在同一截面连接的要求，如装配式结构的连接，滑模或爬模施工的水平钢筋连接，新老结构连接，温度收缩缝的钢筋连接以及地下连续墙与板筋的连接等。鉴于我国钢筋机械连接技术的发展，已能为土建工程提供镦粗直螺纹钢筋接头等高质量接头。这一次局部修订中增加了SA级接头，以满足工程界的迫切需要，同时体现优质优用，鼓励I、Ⅱ级抗震结构和重大结构工程采用更好的钢筋接头，提高工程质量，改善结构的防灾能力。
SA级接头的强度指标定为ƒ0mst或ƒ0st≥1.15(ƒ0st――钢筋母材实际抗拉强度，ƒtk――钢筋母材抗拉强度标准值)。其目的是提高接头的可靠性，保证有85％左右的概率，接头试件能断于钢筋母材而不断在接头处。对少量实际强度大于1.15 ƒtk的超强钢筋，则容许断于接头部位。因为从经济角度出发，接头强度不再追求与其等强，根据《混凝土结构设计规范》课题组对全国建筑钢筋混合统计结果16Mn、25MnSil级钢筋抗拉强度的变异系数Cv为5.63％，据此可求得国产Ⅱ级钢筋的实际强度大于1.15倍ƒtk的概率大约为15．39％。也就是说对于SA级钢筋接头，其平均强度已超过钢筋母材的平均强度。绝大部分钢筋接头试件均能断于钢筋母材。从而大大提高了接头的可靠性，为放宽接头应用方面的限制创造了条件。
2 调整接头变形性能指标
钢筋机械连接的一个特点是连接件与钢筋在机械咬合部位受力后会发生不可恢复的非弹性变形。原有的弹性模量指标和残余变形指标都是为了控制这种变形量不超过容许值，但《通用规程》中单向拉伸时的变形模量指标与残余变形指标不相协调，故局部修订中将变形模量指标取消。同时将残余变形υ值从0.9 ƒyk 时的0.3mm，修改为0.6 ƒyk时的0.1mm，使这项指标更能代表结构在使用阶段的工况，并能与国际上先进国家的规范规定相一致。
3 补充、修改接头应用和检验方面某些规定
接头的应用方面，补充了“钢筋的机械连接宜优先选用SA级和A级接头；抗震结构中的重要部位应选用SA级；钢筋受力较小或对延性要求不高的部位，可采用B级接头。”增加这条内容是为鼓励设计人员根据工程结构的重要性及接头在结构中所处的部位，选用SA级钢筋接头或A级与B级接头，体现优质优用，充分发挥技术经济效益。
SA级接头与钢筋母材性能基本一致，较高的检验指标确保了质量的高保证率，因此可以放宽接头百分率，达到方便施工、节约钢材、提高综合经济效益的目的。为此《通用规程》修订了一个条款“受力钢筋接头百分率不宜超过50％，SA级接头可不受限制。”
此外《通用规程》还对型式试验中试件变形测量标距由原来的接头以外各20mm改为各2d，将单向拉伸试件数量由6个改为3个。《通用规程》还在条文及说明中补充了现场抽检接头试件后“允许采用同等规格的钢筋进行搭接连接，或采用焊接及其他机械连接方法进行补接”的条款，以及抽检不合格时的处理方法。
4 结束语
总之，《通用规程》的局部修订进一步提高了钢筋机械连接接头的质量要求，为高质量接头的应用和方便施工创造了更为宽松的环境。
参考文献：
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关键词：钢筋；机械连接；质量问题
一、钢筋机械连接技术概述
钢筋机械连接技术是一项新型钢筋连接工艺，被称为继绑扎、电焊之后的“第三代钢筋接头”，具有接头强度高于钢筋母材、速度比电焊快5倍、无污染、节省钢材等优点。
图纸结构设计总说明中列出“钢筋连接可采用机械连接、绑扎搭接或焊接，当钢筋直径≥22时，应采用机械连接。钢筋的机械连接、绑扎搭接及焊接，应符合国家现行有关标准的规定”。本工程中，筏板钢筋选用直径为22的钢筋，应采用机械连接。
现场采用滚扎直螺纹连接：其工艺是先将钢筋端部的横肋和纵肋进行剥切处理后，使钢筋滚丝前的柱体直径达到同一尺寸，然后再进行螺纹滚压成型。其基本原理是仅在金属表层发生塑变、冷作硬化，金属内部仍保持原金属的性能，因而使钢筋接头与母材达到等强。
二、现场工程检查情况
检查情况如下：
套筒长65mm
接头长度62mm
丝扣外露约3P
从图中可清楚看到，两钢筋接头未切平、连接间隙约3mm（1.2p），丝扣外露约3p。不符合以下规定：
（一）《钢筋机械连接技术规程》JGJ 107-2010第6.1.2条直螺纹接头的现场加工应符合下列规定：
1.钢筋端部应切平或镦平后加工螺纹。
（二）《钢筋机械连接技术规程》JGJ 107-2010第6.2.1条直螺纹钢筋接头的安装质量应符合下列要求：
2.安装接头时可用管钳扳手拧紧，应使钢筋丝头在套筒中央位置相互顶紧。标准型接头安装后的外露螺纹不宜超过2p。
三、钢筋连接接头未切平、连接间隙大的影响
（一）直螺纹钢筋接头的加工应保持丝头端面的基本平整，使安装扭矩能有效形成丝头的相互对顶力，消除或减少钢筋受拉时因螺纹间隙造成的变形，钢筋丝头未切平，将造成接触端面间相互卡位而消耗大部分拧紧扭矩和减少螺纹有效扣数，造成钢筋螺丝与套筒螺丝连接的数量减少，增大残余变形，抗拉强度偏低，达不到持力效果。
（二）钢筋丝头在套筒中央位置应相互顶紧，这是减少接头残余应变的最有效措施，是保证直螺纹钢筋接头安装质量的重要环节；本案例中外露螺纹约3P，则说明丝头没有完全拧入套筒，接头残余变形大，钢筋抗拉性能低。
残余应变是材料或结构经冷、热加工后或承受超过比例极限的应力σ后在其内部残留的未能自动消除的应变ε。弹性模量 E=σ/ε，E反映钢材的刚度，是计算结构变形的重要指标，在比例极限外，应力基本不变，而应变逐渐增大，则结构刚度减小、变形增大、安全性降低。
四、改进措施
通过对该施工过程进行现场调查，从“人、机、料、法、环”各个方面进行分析研究，最终查找到造成机械连接不合格的主要原因有以下几个：
1.施工人员素质低。施工单位未对钢筋螺纹套丝机操作工人进行相关规范、规程的学习及机械操作培训，使得操作人员对钢筋螺纹套丝机操作相关规范、规程的要求、要领掌握不够，质量意识差。
2.机器保养不及时。钢筋螺纹套丝机施工时间过长，保护措施不到位，滚丝头锈迹斑斑。
3.加工方法不正确。（1）钢筋接头的切割使用电焊切割，未采用切割机。（2）螺纹加工时，钢筋头没有磨平，出现斜面。
针对以上问题，监督工程师要求施工单位在现场随机截取3个接头试件作抗拉强度试验，按设计要求的接头等级进行评定，并对上述工程质量问题，要求施工单位立即整改。要求其在施工前应认真了解机械连接要求，及时对操作人员进行培训、加强规范学习，并做好施工方案，保证钢筋接头强度符合设计要求，避免出现工程质量问题。
参考文献：
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随着建筑业的发展,高层建筑,大跨度、特种结构日益增多,建筑钢筋的应用向大直径、密度布置、高强度方向发展,单纯采用传统的钢筋连接工艺,如搭接绑扎、搭接电弧焊、闪光对焊、气压焊等方式已难以满足需要。90年代初,我国开始推广使用钢筋机械连接技术,主要代表方式有套筒挤压连接和锥螺纹连接。近20年来,钢筋机械连接技术的应用得到迅猛发展。目前,钢筋套筒挤压连接和锥螺纹连接技术被建筑部列为“九五”期间建筑业重点推广的10项新技术之一,纳入国家重点推广项目。近年来,我市许多人型工程项目也都使用了套筒挤压连接和锥螺纹连接技术。本文介绍钢筋套筒挤压和锥螺纹连接技术在建筑工程中的应用概况并对接头的质量检验问题进行探讨,以使该技术在建筑工程中得到更好的应用。
1、 钢筋机械连接技术应用概况
1.1、钢筋套筒挤压连接技术
套筒挤压连接是把两根待接钢筋的端头先插入一个优质钢套筒,然后用挤压在侧向加压数道,套筒强度高,质量稳定可靠;操作安全,无明火,不受气候影响;连接方式适应性强,可用于垂直、水平、倾斜、高空、水下等各方位的钢筋连接,主要用于直径为20~40mm带肋钢筋的连接。目前,该技术已广泛应用于建筑工程,取得了良好的技术经济效益。
套筒挤压连接技术在应用初期,由于钢套筒都是由外地生产厂家供应以及现场操作人员操作水平较差等原因,套筒挤压接头的质量较不稳定,推广应用受到一定限制。1998年初,开始有了自己的钢套筒生产基地、套筒接头施工设备和施工人员培训等基本配套,使套筒挤压接头质量检验合格率得到显著提高,质量稳定性得到有效保证,该技术在建筑工程中得以推广应用。建筑工程检测中心站对套筒挤压接头的检测数据表明,目前建筑工程使用的套筒挤压接头绝大部分强度均能达到钢筋母材强度,质量稳定性较好。但该技术还需降低套管材料耗量和成本,减轻压接器整机质量和克服易漏油现象,才能更好的推广应用。
1.2 钢筋锥螺纹连接技术
锥螺纹连接时用锥形螺纹套筒将四根钢筋端头对接在一起,利用螺纹的机械咬合力传递拉力或压力。所用的设备主要是套丝机,通常安放在现场对钢筋端头进行套丝。套筒一般在工厂内加工。连接钢筋对利用侧力板手拧紧套筒至规定的力矩值即可完成改进的对破坏大都发生在接头处,接头强度偏低,达不到于母材完全等强。现场加工的锥螺纹质量不易保证,漏拧或扭紧力矩不准,丝扣松动等对接头强度和变形有很大影响,锥螺纹接头质量稳定性较差。
目前,锥螺纹接头成本虽较套筒挤压接头低,但在建筑工程的使用程度不如套筒挤压接头范围广。针对锥螺纹接头强度偏低,稳定性较差,国际新动向是发展等强螺纹连接。目前内已开发出GK型等强钢筋锥螺纹接头成套技术。该技术部改变普通锥螺纹接头工艺中的任何参数和设备、工具、连接件等,仅在车削钢筋锥螺纹头之前增加一道预压工序,使钢筋端头发生塑性变形而提高强度。弥补了因车削锥螺纹使钢筋母材截面尺寸减小而造成的接头承载能力下降的缺陷,从而使接头强度大于相应钢筋母材强度,质量稳定性得到保证。建筑工程上特引进和开发等强钢筋锥螺纹连接技术,以提高建筑工程质量和锥螺纹接头检验合格率。
2、 钢筋机械连接接头的质量检验
2.1 钢筋机械连接的质量标准和规范
建设部和治金部分别颁布过钢筋机械连接的行业标准,其中包括建标lgj107―96(钢筋机械连接通用技术规程)、JGJ107―93(带肋钢筋套筒挤压连接技术规程)、JGJ109―96(钢筋锥螺纹接头技术规程)和治标YB―9250―93(带肋钢筋挤压连接技术及验收规程)。目前,锥螺纹接头执行建设部标准,套筒挤压接头执行建设部和治金部两种标准。在标准选择上,套筒挤压连接技术提供单位和绝大多数施工单位更愿意执行治金部标准。建设部标准和治金部标准对接头的技术要求程度不同。接头等级划分:对套筒挤压接头,治金部没有性能等级划分,建表则划为A、B两个等级。等级有利于根据不同的应用场合合理选用接头类型,在某些情况下还有利于根据不同的应用场合合理选用接头类型,在某些情况下 还有利于降低成本。
对型式检验的拉伸试验:治标要求套筒挤压接头每种规格取3个试件,其实侧抗拉强度均不应小于该级别钢筋抗拉强度标准的1.05倍或该试件钢筋母材的抗拉强度。建标要求每种形式、级别、规格、材料、工艺的连接接头各取不少于6个试件,对A级接头其实测抗拉强度均应达到或超过母材抗拉强度标准值,对B级接头其实测抗拉强度均应达到或超过母材屈服强度标准值的1.35倍,但对其所用钢筋母材屈服强度及抗拉强度实测值要求不宜大于相应标准值的1.10倍。当大于1.10倍时,对A级接头,试件的抗拉强度尚应大于等于0.9倍钢筋实际抗拉强度(应用重量法按钢筋的实际横截面面积计算),以避免钢筋超强过于影响对接头性能的评定。
接头检验于治标相比,建标还强调施工现场连接工程开始前及施工过程中,应对每批钢筋进行接头工艺检测。其目的是检验接头技术提供单位所确定的工艺参数是否与本工程中的进场钢筋相适应。建标对接头的设计、应用和检验更加合理和完善。因此笔者建议的挤压套筒设计生产厂家、施工监理单位和质量检测机构积极向建标靠拢,促进套筒挤压连接技术在建筑施工方面有更好的发展。
2.2 钢筋机械连接接头的质量检测
钢筋机械连接接头质量检验分为型式检验和现场检测。按建标要求,型式检验应对接头的单位拉伸性能、高应力反复拉压性能以及大变形反复拉压性能进行试验,其中套筒挤压接头和锥螺纹接头根据接头性能指标的差界分为A、B两个性能等级,其性能指标均应符合JGJ107―96标3.0.5的规定。型式检验比较复杂、工作量大,因此,经型式检验确定某一接头产品的性能等级后,在产生工艺及主要原料不发生重大改变的情况下,在工地现场只需进行现场检验。但要求该技术提供单位提交有效地型式检验报告,并且在钢筋连接工程开始前及施工中。对每批钢筋进行接头工艺检验。
现场检验也叫施工检验,一般是只进行外观质量和拉伸强度试验。同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同型式、同规格接头,以500个作为一个验收批。现场连接检验10个验收批,全部单位拉伸试验一次抽样均合格,验收接头数量可扩大一倍。外观质量检测时,套筒挤压接头从没一验收批中随机抽取10%,锥螺纹接头从同规格接头中随机抽取10%进行。拉伸强度试验时。对接头的每一验收批,必须在工程结构中随机截取30试件进行。
目前,建筑工程在钢筋机械接头现场检验所用的拉伸试件,大部分没有在工程中随机抽取,主要的由施工单位或技术提供单位送样或只在制作车间抽样。国内工程经验表明这样或在车间抽样和在工程中随机抽样两种方法的接头抗拉试验结果合格率有不少差异。机械连接接头的质量在很大程度上有赖于现场的管理及操作水平,特别是锥螺纹连接技术,因此坚持在工程中随机抽样可以大大促进施工人员操作的责任心,提高接头质量。锥螺纹接头在现场切割后不能再制作接头时,容许用焊接、搭接或其它类型接头替代割去的接头,因为被割去后接头的钢筋占构件中钢筋总数的比例通常很小,因而局部替代不会造成对结构总体强度的损害。坚持在工程中随机抽样会给施工带来一定麻烦,但工程质量事关人民生命财产安全,因此必须坚持。
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关键词：钢筋直螺纹；机械连接；应用要点；质量检验
引言
钢筋机械连接是随着工程建设水平逐步提升而衍生出的新型技术，其兼具套筒挤压和锥螺纹连接的各项应用优势，具有接头强度高、施工便捷、安全可靠等特性，在现代工程中取得广泛的应用。
1工程概况
某桥梁工程总长2856m，主桥采取74.6m+6×120m+74.6m预应力混凝土变截面刚构连续组合箱型梁桥，并设有南岸引桥和北岸引桥。桥梁工程建设中，各类粗钢筋均采取直螺纹接头连接的方式。主桥施工中，基础部分采用钻孔灌注桩高桩承台结构，承台主筋材料为Φ32mmⅡ级螺纹钢，为直螺纹连接形式。引桥基础结构形式为Φ1.8m钻孔灌注桩，以Φ25mmⅡ级螺纹钢为基础材料，直螺纹接头总量约25000个。
2钢筋直螺纹机械连接技术的应用优势
（1）强度高。连接接头通常具有较高的强度，在具备此特点后，能够给连接作业创设良好条件，从而提高连接精度。（2）施工便捷。直螺纹机械连接的方式对现场作业条件未提出特定的要求，在钢筋堆放密集区或是狭窄区域均能够快速完成连接作业，且各类配件及钢丝头均根据施工需求提前预制成型，给钢筋机械连接创设了良好条件。（3）使用范围广。无论钢筋连接的方向如何，或是各钢筋的直径存在何种变化，均可快速将钢筋连接到位。（4）环保效益显著。钢筋连接期间无明显的环境污染问题，材料得到充分的利用。（5）稳定性强。自然因素以及人为因素对钢筋直螺纹机械连接作业的干扰相对较小。直螺纹机械连接是现阶段工程建设领域较为主流的螺纹连接方式[1]，其工作思路在于先将钢筋端部墩粗，经切削处理后使其呈直螺纹状，若无误则通过套筒实行钢筋对接。相比于钢筋原截面的面积，经墩粗、切削处理后，所得钢筋的净截面的面积相对较大，接头强度显著高于母材强度。通过应用钢筋直螺纹的方式，可有效保证接头质量，同时施工较为便捷，适用范围较广，综合应用效果良好[2-3]。
3钢筋直螺纹机械连接技术的应用要点
3.1准备工作
配套1台墩粗机和1台套丝机，规划钢筋加工场地，于该处完成各钢筋丝头的加工作业。墩粗机安装时应检测其夹具中心线的位置，该部分必须与套丝机主轴中心线维持相同的高度，且必须与待加工钢筋的中心线重合。各连接套筒的各项指标均要满足要求，需附带出厂合格证等相关具有质量证明性质的资料。墩粗直螺纹的技术细节较多，对工艺水平提出较高的要求，因此参与作业的人员必须经过技术培训，落实持证上岗制度。根据经验，每班操作人员以6～8名为宜，油泵及钢筋墩粗由1～2人完成，套丝机由1人操作，剩余人员负责现场钢筋搬运、质检等相关工作。
3.2钢筋下料
以砂轮切割机为主要设备，根据设计要求合理下料，严格控制钢筋切割端面的位置，切割面与钢筋轴线垂直，端面偏角应≤4°，若不满足要求则需及时调整切割机工作状态。
3.3钢筋端部墩粗
钢筋墩粗所用设备为墩头机，具体涉及到对中、夹紧、墩头等工序，操作前应保证墩粗机退回零位，将待处理的钢筋从前端插入。各批次钢筋均需要经过墩粗试验，以所得的墩粗量为基本依据，合理调整墩粗压力和缩短量的最终值，保证施工工艺的合理性。
3.4切削直螺纹
以钢筋螺纹套丝机为主要设备，合理切斜直螺纹，正常工况下单台设备每班加工的丝头总量可达到400～600个。按照要求合理加工直螺纹接头后，需随即配套保护套。钢筋笼主筋的两端分别设置标准型丝头和加长型丝头，以便后续施工中能够根据需求及时接长钢筋笼。严格控制螺纹加工长度，具体要求见表1。
3.5钢筋连接
钢筋连接前需做好准备工作，全面检查钢筋的规格，分析其是否与套筒形成相配套的关系；检查螺纹丝扣，不可存在缺陷、附着杂物等异常状况。根据接头的类型采取相适应的连接方式。（1）标准型丝头接头。设置好连接套筒后，将其中的一端钢筋拧至被连接钢筋上，利用小管钳拧紧，以保证稳定性；通过2根钢筋对顶紧固，严格控制好套筒两端丝扣的外露量，不宜超过1个完整扣。此方法主要被应用于承台钢筋连接中。（2）加长型丝头接头。根据要求选择合适规格的套筒，将其拧至加长丝头钢筋的一侧，再将套筒拧回至标准丝头一侧，利用管钳紧固。此方法主要被应用于钢筋笼主筋连接中。
3.6质量检验
（1）端头墩粗。钢筋端头经过墩粗处理后，需全面检查其外观质量，允许存在少量的纵向裂缝，但存在任何横向裂纹时均被视为不合格。（2）丝头。直螺纹连接全流程中，丝头加工质量的控制为重点环节，必须保证丝头的质量达到设计要求，具体的检查项目、方法及标准见表2。（3）刀具。装刀或调刀时均要详细检查前5个丝头，后续按照10%自检，施工完成后质检人员按5%抽检，期间的各项数据均要得到完整的记录。丝头满足要求后，在其一端戴上塑料保护帽，再选择同规格的套筒，将其稳定在另一端。若丝头质量不满足要求，需及时标记，将该部分切除后再重新制作。（4）接头抽检。按照每500个一批的方式依次组织抽检作业，各批次检测数量以3个为宜。以检验结果为依据，若接头存在质量问题，需及时处理到位。（5）工艺性检验。以JGJ107—2016《钢筋机械连接通用技术规程》为主要依据，在加工连接前组织检验，根据需求配备相应设备、量具等相关工具，在各类规格的钢筋中分别选取3根试件，经静力拉伸试验后分析结果，若满足要求即可投入使用。（6）经济效益分析。在施工速度及人工消耗方面：与搭接焊相比直螺纹连接速度提高3～5倍，人工消耗降低40%～50%。在材料消耗方面：直螺纹连接更加节约钢材，成本降低率达10%～30%。钢筋连接接头产生的综合效益计算（均按信息价定额价与实际施工成本价计算）：本工程应用直螺纹连接技术与传统的钢筋搭接相比，经测平均每个接头节约成本约4元，共节约成本10万元（2.5万个接头，4元/个）。
4直螺纹钢筋机械连接作业注意事项
4.1施工方案
以现场情况为准，编制科学的施工方案，保证接头性能等级、材料品质、接头截面面积、质量验收标准等方面均符合规范。
4.2保护措施
钢筋直螺纹机械连接时需采取接地保护措施，以便给作业人员的安全提供保障。若施工期间存在异常状况，需及时暂停作业，关闭总电源开关，明确具体故障类型及成因，采取针对性的处理措施。
4.3拐筋和防护
丝头加工过程中若遇到拐筋，则必须优先加工丝头，在此基础上进行钢筋弯曲。若未按照该流程有序操作，则容易损坏设备。钢筋搬运期间需加强防护，不可出现碰坏丝头等异常状况；若丝头不满足质量要求，则必须重新切断滚丝。
4.4混凝土保护层
钢筋连接套施工中应充分考虑到混凝土保护层的厚度情况，具体可参照GB50010—2010《混凝土结构设计规范》的相关规定，应满足保护层最小厚度的相关要求，且理论上至少需达到15mm，否则难以发挥出有效的防护作用。连接套筒安装时，要求横向净距至少达到25mm。4.5力矩扳手钢筋连接时，钢筋规格与连接套筒规格应一致，并检查丝头和套筒的丝扣是否洁净、无损。现场连接时使用力矩扳手安装拧紧。连接前，应检查力矩扳手显示力矩值和钢筋型号是否与现场实际相对应，连接时钢筋应对正轴线。两把力矩扳手配合使用，一把力矩扳手固定一端，另一把扳手旋进，直至力矩扳手达到调定的力矩值并发出响声。
4.6验收
连接完毕后随手画上油漆标记，以防有的钢筋接头漏拧。拧紧后套筒两侧外露的完整丝扣不得超过1丝。施工时注意安装的接头百分率不得超过规范规定要求，对已拧紧的接头要做好标记。力学性能检验按JGJ107—2016《钢筋机械连接通用技术规程》的规定，同一批材料的同等级、同型式、同规格接头，以500个接头为一个验收批，不足500个也作为一个验收批，现场随机截取不少于3个接头试件进行抗拉强度试验。Ⅰ级接头抗拉强度应大于钢筋实际抗拉强度或1.1倍钢筋抗拉强度标准值，Ⅱ级接头抗拉强度应大于钢筋抗拉强度标准值。
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关键词：预应力坎合连接 重型机械领域 应用
中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）26-01-01
前言：在科学技术不断发展的带动下，新的设备和技术不断得到应用，在很大程度上推动了社会经济的发展。而反过来，社会需求的增长又促进了科学技术的进步。在当前的社会发展过程中，各种工程项目不断增加，对于施工机械也提出了更高的要求，设备向着大型化和重型化的方向发展，设备零件的连接也成为技术人员研究的重点。
一.预应力坎合连接原理
坎合连接，是指通过固态物体表面某个尺度结构之间的直接接触，从而在物体表面产生机械阻挡和高接触应力，使得同尺度接触的双方在接触表面的局部区域，产生相应的理化性态变化，形成多尺度机械阻挡和粘着效应，使得双方紧密结合在一起，产生相应的抗侧移能力。例如，自然界中的爬山虎，就是坎合连接的代表。对于重型机械领域而言，为了确保零件连接的紧密性，坎合连接需要在两个接触物体的接触区域内，产生极大的接触应力，使得材料发生较大的塑性变形，形成两级尺度结构的机械阻挡效应和部分粘着效应，从而确保机械设备的稳定和安全。
二.预应力坎合连接在重型机械领域中的应用
1.必然性
随着社会的进步和发展，重型机械领域也得到了巨大的发展，各种大型、超大型设备应运而生，单个的设备零件就可以达到数百吨甚至数千吨的重量。这些零件的生产难度大，对于技术和设备条件要求较高，虽然已经实现了国产化，但是如果采用整体制造的方式，不仅需要高超的铸锻技巧，还可能出现质量问题，而且生产和运输的成本也相对较高。因此，在对超重、超大型零件进行制造时，一般采用剖分-组合的设计方法，对零件进行拆分锻造，可以有效保证质量。传统重型构件的连接，主要是采用机械连接和焊接。但是这两种方法都存在一定的缺陷，前者对于加工精度要求较高，而后者在多个方面均需要进行完善。针对这种情况，预应力坎合连接得到了发展和应用，有效解决了重型机械的制造问题，可以说是重型机械发展的必然趋势。
2.可行性
预应力坎合连接在自然界中广泛存在，这种连接方式连接紧密、构件契合性强、适用范围广、可以有效保证零件质量等优点，因此在重型机械领域可以发挥出巨大的作用。同时，为了得到双尺度结构的粘着效应和机械阻挡效应，需要在接触面形成较大的应力，并产生局部的塑性变形。这样的要求可以通过对接触面的多峰处理来实现，通过对构件表面的适当加工，形成连续性的半球状或圆锥状峰结构，在相互之间产生巨大的抗错移抗剪能力，一方面可以提高连接构件的抗疲劳性，另一方面也可以确保连接的紧密性，以满足实际需求。因此，预应力坎合连接原理在重型机械领域中具有良好的可行性。
3.实际应用
预应力坎合连接技术在重型机械领域的应用，最早出现在钢丝缠绕压力机设备上，只需要坎合系数达到0.6以上，就可以满足实际应用的需求。在应用过程中，要保持结构断面的清洁度，同时对氧化膜等影响摩擦因数的因素进行处理，确保连接的稳定性和可靠性。下面以实际事例，对预应力坎合连接原理在重型机械领域中的应用进行分析。
某水利工程兼顾防洪、排涝、发电等多项功能，为周边多个城镇地区提供生产生活所需的电力资源。随着社会经济的发展，电力的需求日益增大，为了确保供电的可靠性，对水利工程中的水轮机进行了更换，发电量大大增加，但是转轮的质量也达到500吨，不仅制造困难，而且运输不便，成本较高。经过相关技术人员的研究和分析，决定采用预应力坎合连接技术，对转轮进行剖分-组合的制造方法，将转轮分割为多个子块进行分别加工，并在运到现场后，使用坎合连接的方式进行组合，这样，一方面降低了制造的难度，使用现有工艺和设备就可以轻松制造出来，同时也使得转轮的质量得到了保证；另一方面，降低了运输的难度和成本，提高了机组改造的效率。在施工现场，结合相应的模拟数据，建立了转轮模型，对相关的数据和参数进行了计算，对组装过程进行模拟，为实际施工提供良好的指导和参考，切实保证了机组改造的顺利实施。
三.结语
预应力坎合连接技术在重型机械领域中的应用，主要是采用多峰坎合的方式，其本质是利用仿生学原理，在物质接触面产生强大的接触应力，产生理化性态变化，进而确保连接的紧密性和稳定性。多峰接触的形式，是一种弹塑性接触问题，需要进行相应的理论分析和试验，确保不同材料之间的坎合参数，保证坎合连接的紧密性。在实际应用中，技术人员不仅要对相关的参数进行计算，还必须确保接触构件表面的洁净度，避免灰尘或脏污对于连接质量的影响。
参考文献：
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关键词：卸卷小车；升降结构；球面杆结构
卸卷小车是应用于带钢热连轧生产线的重要设备，因其工作状态直接影响着热连轧机生产力的发挥，所以卸卷小车的结构稳定性至关重要[1-3]。本文以某1450mm热连轧机卸卷小车为例，介绍了卸卷小车的功能特点及其升降结构部件的改进设计。
1 卸卷小车的功能特点
卸卷小车本体主要包括托辊、车轮、车架、抬升架体、升降液压缸等。卸卷小车工作时，由升降液压缸、抬升架体和托辊等部件构成的升降装置将钢卷从卷筒移出，行走装置提供动力控制卸卷小车的水平运动，钢卷被运送至打捆机固定台架。综上可以知道卸卷小车的执行功能包括升降功能和行走功能。
2 升降结构部件改进设计
卸卷小车的抬升架体和升降液压缸活塞杆头之间采用销轴连接的结构这在以往项目的设计制造中得到了广泛应用，但现场用户反映曾出现过销轴断裂的情况，针对此问题，某1450mm热连轧机卸卷小车对销轴结构进行了改进设计，采用球面杆结构替代销轴结构。
2.1 销轴结构
销轴可以固定零件之间的相对位置并用于连接，具有拆装方便、定位准确、承载能力大等特点，鉴于以上特点，销轴结构被应用于卸卷小车抬升架体与升降液压缸活塞杆头的连接中，进而通过液压缸活塞杆的伸缩运动实现抬升架体竖直方向的升降动作。销轴尾端由垫片套住，同时设计一通孔并贯穿安装长度大于尾端直径的销，销与垫片共同配合作用，防止销轴产生轴向窜动。
在一些项目中，销轴结构采用的是连接段等径销轴，但在实际使用中出现过设备维修拆卸困难、装配插入难以一次对正等问题。为了解决上述问题，某1780mm热连轧机卸卷小车在设计升降结构的过程中借鉴了阶梯轴的特点，将杆头与抬升架体连接段设计加工为三段阶梯结构变径销轴，变径销轴连接结构架体如图1所示。在设备运行中，杆头和销轴由接触压力会产生塑性变形，但是各阶梯面间因销轴外表面与杆头内环面的配合面外径尺寸不同而不会彼此影响，所以连接段变径销轴的设计更为合理。
2.2 球面杆结构
径销轴结构虽然优化了等径销轴的一些不足，但是根据用户反馈，实际生产出现过销轴断裂的情况。分析其原因，钢卷卷取结束时，理论上带尾应该停留在5点钟位置，继而处于等待位置的卸卷小车将钢卷卸下。而实际操作中，由于电控不准确等原因，经常会发生最后一圈带尾卷取不完全而打到卸卷小车托辊的现象。把托辊和抬升架体整体视为刚体结构，当带尾对托辊的瞬间击打时，力的传递使销轴的连接结构受到了瞬间较大的冲击力，因此是有可能发生销轴断裂的情况。
鉴于以上问题，在某1450mm热连轧机卸卷小车升降结构的设计中，将销轴结构改为球面杆结构，如图2所示。升降液压缸活塞杆头通过螺纹连接的球面杆代替销轴孔结构，液压缸活塞杆带动球面杆头与抬升架体中部钢板相切接触进而控制抬升架体的升降动作。同时，为了避免抬升架体在下降过程中无法依靠自重回复到预定位置等情况的出现，设计了一块加工有直径小于球面杆直径的挡板，挡板焊接在抬升架体中部钢板上，利用球面杆不等径的特点，抬升架体可以随球面杆一同下降。
球面杆结构相比销轴结构具有如下优点：（1）当抬升架体的外侧和车架体内侧滑板磨损较小时，忽略滑板间隙，瞬间的冲击力会造成销轴受到的外力过大以至发生断裂破坏。同样的情况下，当冲击力过大时，球面接触点会因为塑性变形压缩成一个小直径平面进而从点接触变为面接触，缩减的竖直方向上的尺寸可以通过增加升降液压缸连杆伸出量弥补。从理论上分析，升降液压缸活塞杆头与抬升架体的销轴连接结构，在钢卷和抬升架体的自重等外力F的作用下，销轴中段相对于左右两段具有反向的错动，所以可视为双剪切问题进而计算其截面的平均切应力。实际上，横截面上的切应力分布并不均匀，截面最大切应力τmax的值为平均剪切应力τ的4/3倍[4]，即τmax=■・■=■・■？燮[τ]，式中：F为外力；A为销轴的截面面积；[τ]为许用切应力。将球面杆结构简化为等径圆柱体长杆结构，当升降液压缸连杆伸出并带动球面杆顶起抬升架体时，近似取杆的直径与销轴相同，则杆的截面面积与销轴截面面积相同均为A，当受到相同外力F时，球面杆受到的压应力大小为？滓=■？燮[？滓]，式中：[？滓]为许用应力。按照第三强度理论，许用切应力和许用应力的关系为[τ]≈0.5[？滓]。从以上计算结果分析可知，相比而言剪应力的破坏是更容易发生的，因此球面杆结构更具有安全性。（2）当抬升架体的外侧和车架体内侧滑板有较大磨损时，滑板间出现了一定量的间隙，此时如果托卷辊受到钢卷带尾的击打，由于间隙的存在，抬升架体会出现小幅度晃动，销轴结构在瞬间的冲击力的影响下，不仅受到的剪切力增大，而且由于升降液压缸活塞杆与抬升架体之间通过销轴连接，抬升架体的晃动会带动液压缸活塞杆产生弯曲，严重的情况下会使得液压缸报废。同样的情况下，由于球面杆结构与抬升架体之间并不是连接结构，即使发生抬升架体的晃动，球面杆头与抬升架体接触的钢板间仅会产生微小的相对滑动，不会影响到液压缸。（3）球面杆结构的设计更有利于装配、维修等，同时能够降低设备故障的可能性。
3 结束语
通过对卸卷小车升降结构的设计改进，使其工作性能更加可靠，方便了设备的安装维护，生产现场使用效果良好，有效保障了生产的稳定性。
参考文献
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[4]成大仙.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004.
