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钢筋及其加工工艺
钢筋是钢筋混凝土工程中的主要材料.钢筋的质量、品种、大小、数量、位置等配置是否恰当,关系着整个工程的成败。因而,钢筋的加工就成为钢筋混凝土工程的关键环节。目前,钢筋混凝土工程的钢筋加工,不论是现浇的还是预制的,大都集中在钢筋加工场,用流水作业生产线进行生产。然后运至现场安装施工。
1 钢筋的品种及质量要求
1.1 钢筋的分类
1.1.1 按化学成分分类
1.1.1.1 碳素钢
1)低碳钢,含碳量少于0.25%,如I级钢筋。
2)中碳钢,含碳量为0.25%~0.7%。
3)高碳钢,含碳量为0.7%~1.4%,如碳素钢丝。
1.1.1.2低合金钢:在碳素钢中加入少量合金元素,如。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋。
1.1.2按技术条件分类
1.1.2.1甲类钢,代号A,按保证机械性能和保证基本化学成分供应的钢。
1.1.2.2乙类钢,代号B,只保证化学成分,不保证机械性能供应的钢。在钢筋混凝土工程中只用以拔制铁丝、作为绑扎钢筋用。
1.1.2.3特类钢,代号C,按保证机械性能,又按要求的化学成分供应的钢常用于特种结构。
1.1.3按机械性能分类
钢筋混凝土用的热轧钢筋,可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、碳素钢丝、钢绞线等等。其主要品种、机械性能及用途见下表。
国产钢筋的品种、机械性能和主要用途
序号
品种
直径 毫米
屈服强度
抗拉强度
伸长率
冷弯
主要用途
级别
外形
牌号
(Mpa)
(Mpa)
δ5
δ10
弯心直径
弯曲角度
1
Ⅰ
光圆钢筋
A3、AY3
6~25
240
380
25
21
1d
180
钢筋混凝土用钢筋,小直径钢筋可用作冷拔低碳钢丝原材
28~50
2d
180
2
Ⅱ
变形钢筋
20MnSi
8~25
340
520
16
3d
180
土建、桥梁工程用钢筋,冷拉后可作预应力混凝土钢筋
20MnNb6
28~50
320
600
4d
180
3
Ⅲ
变形钢筋
25MnSi
10~40
380
580
14
3d
90
港口工程用钢筋,冷拉后可作预应力混凝土钢筋
4
Ⅳ
变形钢筋
40Si2MnV
10~25
28~32
550
850
10
8
5d
6d
90
90
大中型预应力混凝土工程用钢筋
45SiMnV
40Si2Mn
5
Ⅴ
变形钢筋
40Si2Mn
6
1350
1500
6
预应力混凝土构件、轻枕用钢筋
48Si2Mn
8.2
45Si2Cr
10
6
光圆矫直回火钢丝
3
1280~1360
1500~1600
3.5
桥梁、电杆、轨枕、水泥制品等的预应力混凝土用钢筋
4
1440
1700
5
1280~1360
1500~1700
7
钢绞线
9~15
1500~1800
3.5
用于土建、桥梁大中型预应力混凝土工程
8
冷拔低碳钢丝
3~5
550~750
用于中小型预应力混凝土建筑构件
1.2钢筋的标志
1.2.1钢筋的牌号
钢筋的牌号一般从供应类别、冶炼方法、钢号、浇注方法等四个方面表示。
钢筋牌号表
供应类别
冶炼方法
钢号
浇注方法
类别
符号
炉种
符号
钢号
符号
脱氧程度
符号
甲类
A
平炉
一号
1
镇静
乙类
B
氧气转炉
Y
二号
2
沸腾
F
特类
C
空气转炉
J
三号
3
半镇静
b
其中,平炉炼钢及镇静钢不记符号。在所有钢种中,除部分低碳钢有沸腾钢外,其余均为镇静钢.镇静钢是冶炼时脱氧比较完全,结构比较致密的钢;沸腾钢是指冶炼时未经强烈脱氧,有少量微孔的钢,使用于冷拔。介于镇静钢与沸腾钢之间的钢叫半镇静钢。
1.2.2 钢筋的成分
钢筋的性能是与其化学成分相关的。简介如下:
碳:是决定钢筋强度的主要因素,含碳量的高低,决定强度和硬度的高低,但塑性和韧性则相反。含碳量高,可焊性差,脆性也增大。
锰:在钢筋中,其性质和碳相似。
硅:可提高钢筋的强度和硬度,具有较好的耐热、耐酸性;但含量超过1%时,塑性、韧型下降,可焊性变差。
钛:可显著提高钢筋的强度,改善塑性、韧型和可焊性。
钒:可提高钢筋的强度和淬火硬度。
磷:钢筋中的有害物质,在低温下使钢筋变脆,含量不允许超过0.045%。
硫:钢筋中的有害物质,在高温下使钢筋变脆,含量不允许超过0.05%。
1.3 钢筋的质量要求
1.3.1表面检查
钢筋的使用前应首先检查其外表面,要求无鳞片,无分层,无裂缝,无轧制时的伤痕。浮皮、铁锈、油污应清除。如锈蚀严重,一般工程应在完全清除绣斑、锈皮后折算其直径;如较为重要的工程应拒绝使用。
1.3.2机械性能的检验:
钢筋的机械性能即是在施加拉力后的屈服强度、抗拉极限强度、伸长率,以及其冷弯性能和抗冲击韧性等。一般我们检查其前四项。
1.3.3直径的检查
光圆钢筋的检查,一般使用游标卡尺便可。螺纹钢筋因有横向螺纹和纵向肋,外形复杂,用量具不易准确,一般采用重量折算法求出。
2钢筋的配置及构造
2.1保护层
为了使钢筋免受外界气、汽、水等所污染侵蚀,钢筋应被混凝土有效地覆盖包裹。这个覆盖层叫保护层;其厚度叫保护厚度。
2.2弯钩
为了使钢筋末端能得到有效的锚固,应按规定进行弯钩。
2.3弯折
对于Ⅱ、Ⅲ级钢筋,如设计要求作90度或135度弯折时,Ⅱ级钢筋的弯曲直径不宜小于4d,Ⅲ级钢筋的弯曲直径不宜小于5d。
2.4钢筋的接头
2.4.1焊接接头
在钢筋施工中轴心受拉和小偏心受拉杆件中的钢筋接头及普通混凝土中直径大于25mm的钢筋接头应采用焊接接头。焊接接头的类型见下表。
焊接接头的类型
项次
焊接方法
接头结构
适用范围
钢筋类别
钢筋直径(mm)
1
闪光对焊
Ⅰ~Ⅳ钢筋
10~40
2
双面(单面)帮条焊
Ⅰ~Ⅲ钢筋
10~40
3
双面(单面)搭接焊
Ⅰ~Ⅲ钢筋
10~40
4
钢筋熔槽帮条焊
Ⅰ~Ⅲ钢筋
25~40
5
坡口焊
Ⅰ~Ⅲ钢筋
16~40
2.4.2绑扎接头的搭接长度
钢筋绑扎接头的最小搭接长度
项次
钢筋级别
受力情况
受拉区
受压区
1
Ⅰ级钢筋
30d
20d
2
Ⅱ级钢筋
35d
25d
3
Ⅲ级钢筋
40d
30d
4
冷拔低碳钢丝
250mm
200mm
注:1.d为钢筋直径
2.搭接长度除应符合本表规定外,在受拉区不得小于250mm,在受压区不得小于200mm。
2.4.3在施工中分不清受拉或受压钢筋时,应按受拉接头处理。
2.4.4 钢筋接头区段内应注意的问题
1) 接头位置宜在受力较小的区段内。
2) 一根钢筋不得有两个接头;在构件全长的钢筋,应尽量少设焊接接头。
3) 接头区段错开的距离,不应少于30d,也不应小于500mm。
4) 焊接接头与钢筋弯折处的距离,不应小于10d。
5) 在搭接接头搭接长度区段内,受力钢筋接头面积的允许百分率见下表。
在搭接区段内钢筋接头面积的最大允许百分率
项次
接头形式
接头面积允许值%
受拉区
受压区
1
绑扎骨架和绑扎网中的接头
25
50
2
焊接骨架和焊接网中的接头
50
50
3
非预应力钢筋的焊接接头
50
不限
4
预应力钢筋的焊接接头
25
不限
2.4.5 钢筋接头的其它规定
1) 直径10mm以上的钢筋应优先采用接触对焊接头;Ⅳ级钢筋必须采用闪光对焊。
2) 直径大于25mm的钢筋不宜采用绑扎搭接接头,轴心受拉和小偏心拉杆不得采用绑扎接头。
3) 冷拔低碳钢丝如允许接头时,只能采用绑扎接头,不得采用焊接接头。
3 进场钢筋的检验及堆放
3.1钢筋的检验
1) 检查出厂合格证。
2) 出厂合格证与所进钢筋的钢筋标牌的对应。
3) 检查外观质量,有无裂纹、结疤和折叠、锈蚀。
4) 送样,检查钢筋的机械性能(强度、伸长率、抗弯)。
5) 必要时进行钢材的化学分析实验。
3.2钢筋的堆放
1) 钢筋应按不同等级、牌号、炉号、直径、长度分别挂牌堆放。
2) 钢筋堆放处下面垫上枕木,离地不小于20cm,其上应用防水材料遮盖,必要时应搭设钢筋棚。
3) 钢筋不要和酸、碱、盐、油等物品一起堆放,并避免钢筋存放期过长,使钢筋严重锈蚀。
4 钢筋加工的基本工艺
4.1除锈
钢筋露天堆放时间过长,其表面生成氧化铁层,初期时的黄锈或水锈,除在焊区应清理外,一般不作处理。但当出现锈皮,即用硬物撞击钢筋有锈屑剥落时,则应进行除锈。如果有锈不除将出现以下后果。
1) 降低混凝土与钢筋的握裹力。
2) 锈层将继续发展,钢筋截面积减小,承载力下降。
3) 锈层从构件内部胀裂混凝土保护层,缩短构件的寿命。
4) 如预应力筋带有锈层,将使预应力损失加大。
5) 除锈方法:电动除锈,一般采用电动钢丝刷
人工除锈,人工除锈有两种,一是人工刷锈,二是沙箱除锈。
4.2调直
盘圆钢筋及有些直条钢筋均需经过调直后才能加工,未经调直的钢筋长度不准确,将增加制作成型工序的难度,甚至造成制品尺寸不准确。曲折的钢筋将影响构件的受力性能。因此,弯曲的钢筋加工前必须进行调直。下面简单介绍一下调直的方法。
4.2.1盘圆钢筋的调直
1) 人工锤直,质量不保证,不宜使用。
2) 导轮调直。
3) 蛇形管调直。
4) 手绞车调直
4.2.2直条钢筋的调直
1) 双扳法 此法通常用于φ14以下钢筋。
2) 卡盘法 此法通常用于φ30以下钢筋。
3) 卡子法 此法通常用于φ18以下钢筋。
4) 调直器法 此法通常用于粗大钢筋。
4.3弯曲
钢筋的弯曲是钢筋加工中的一个主要工序,同时也是技术比较强的工序。钢筋加工后形状是否准确,平面有无扭曲,都由弯曲操作所决定。
4.3.1 弯曲成型后的质量要求
1) 形状要正确,尺寸应符合设计要求。
2) 平面上没有翘曲不平现象。
3) 箍筋弯钩的弯曲直径应大于受力钢筋的直径,并不小于箍筋的2.5d。
4) 钢筋的弯曲处不得有裂缝
4.3.2钢筋的弯制方法
4.3.2.1手工弯制
手工弯曲虽然效率较低,劳动强度较大,但具有工具简单、不需设备、成品准确性高等特点。尤其是小直径的钢筋弯制,较为常用。
对于不同直径的钢筋及弯制的不同形式需选用不同的扳柱、扳距、扳子、弯曲点,扳柱、扳距、弯曲点三者的位置适当与否决定成品尺寸的准确程度,施工时,根据经验试验选择三者的位置。
4.3.2.2机械弯曲
机械弯曲具有生产效率高,劳动强度低等特点。其适用于粗、细钢筋的弯制。
5 钢筋的焊接
钢筋的焊接工艺有闪光对焊、电弧焊、接触点焊、电渣压力焊等等。
5.1闪光对焊
闪光对焊又称接触对焊,是将接触的钢筋端面对端面安装在对焊机上,通电后使端面接触顶锻成为焊接。对焊工艺比电弧焊效率高、质量好、节约钢材。对焊工艺分为三种。连续闪光对焊,预热闪光堆焊,闪光—预热—闪光对焊。
5.1.1连续闪光对焊:对焊时,将两根钢筋分别固定在两个电极中,通电后,移动活动电极夹,使端面轻微接触,端面突出点的金属被烧化为火花喷射出来,称为闪光,至端面全面接近熔点温度时,用力顶锻,对焊即告完成。
5.1.2 预热闪光对焊:当钢筋为直径较大,端面比较平整的Ⅱ、Ⅲ级钢筋时,在闪光对焊之前,需增加一个预热过程。工艺上称预热闪光对焊。
5.1.3闪光—预热—闪光对焊:当钢筋直径较大,端面不够平整,应增加一个二次烧化(闪光)过程,工艺上称为闪光—预热—闪光对焊。
5.1.4操作要点
1) 上夹:钢筋上夹时,应使后上夹钢筋端面的凸出部分对接在先上夹的凸出部分,以利于均匀加热和保证焊缝与轴线相垂直。
2) 闪光:操作时,动钳口的移动要轻,初时速度宜慢,随着焊件温度的升高,应逐渐加快至中速,争取连续闪光,如钢筋端头闭接,必须尽快拉开,重新激起闪光,一定要使烧化完全,避免焊口夹渣。
3) 预热:预热的目的是使焊件的温度均匀地得到提高,操作时动作要敏捷,使钢筋端面间断地又接触又分离。
4) 顶锻:是接触对焊的成型阶段,顶锻时,切忌焊缝内介入空气、氧化物等杂质。操作时愈快愈好,压力愈大愈好。顶锻过程分两个阶段,即有电顶锻和无电顶锻,有电顶锻占1/3,无电顶锻占2/3。
5) 热处理:对可焊性较差钢筋的接头,应进行热处理,以改善其塑性。其具体操作方法是:焊接完成后,待焊区降温至300℃时,始松开夹具,扩大两电极钳至最大距离,接头居中,再行夹紧。采取较低变压器级数,进行低频脉冲式通电加热。当钢筋加热至750℃~850℃时停止。
6) 注意事项:①对焊接头15cm范围内的铁锈、污泥、漆膜等应清除或切除,避免因接触不良而打火。
②端头处如有弯曲,应进行调直或切除。
③不同直径钢筋对焊时,其直径之比不能大于1.5,同时应注意使两者在焊 接过程中加热均匀。
④焊接后,焊接区不应骤冷。
7) 质量检查:接头处不得有横向裂纹;与电极接触处不得有明显的烧伤:接头处如有弯折,不得大于4°;接头处钢筋轴线的偏移,不得大于钢筋直径的10%,并不得大于2mm;作机械性能检查,作冷弯、拉伸试验。
5.2 电弧焊接
电弧焊接是金属焊接中使用较广泛的工艺,适用于各种钢筋的焊接。它是利用两个电极(焊条与焊件)的末端放电现象产生高温以熔化钢筋表面和焊条末端,使焊条金属过渡到熔化的焊位内,冷凝后形成焊缝,将金属联结在一起。
5.2.1 焊机和焊条
电弧焊接的主要设备是弧焊机。弧焊机按电弧供电的电源分为直流电弧和交流电弧。
焊条由焊心和药皮组成。焊条的种类很多,适用于钢筋工程的叫结构钢焊条,其表示方法为“结×××” ,或“T×××”。三个数字中的第一、二个数字表示焊缝能达到的抗拉强度,单位为kgf/mm2;第三个数字表示药皮类型。
药皮的作用是在电弧周围形成保护性气体和起脱氧作用,使氧化物形成熔渣浮于焊缝金属表面,使焊缝不受有害气体的影响和稳定电弧燃烧。
5.2.2 焊接工艺
焊接工艺首先由所使用的设备而定。当使用直流电焊机时,阳极接在焊件上,阴极接在焊条上,叫正接;反之,叫反接。正接的热量大多集中在焊件上,可加快焊件的熔化;当使用酸性焊条时,宜采用正接法。当使用碱性焊条时,宜采用反接法。
当使用交流电焊机时,因电弧中阳极、阴极时刻在变化,没有正接反接之分。热量在焊件和在焊条上是相等的。
焊接工艺另一个主要问题是焊条的选择。首先是在强度方面能与焊件的强度相适应。其次是焊条的药皮与弧焊机的电源相适应。第三是按焊件形状、接头形式、施焊方法、焊件尺寸等确定焊条的直径和焊接电流的强弱。
常用焊条牌号及其主要用途
焊条牌号
药皮类型
电流种类
主要用途
结421
钛型
交直流
焊接低碳钢薄板结构
结422
钛钙型
交直流
焊接低碳钢和同强度的普通低合金钢
结423
钛铁矿型
交直流
焊接低碳钢结构和同强度等级的普通低合金钢
结424
氧化铁型
交直流
焊接低碳钢结构
结426
低氢型
交直流
焊接重要的低碳钢和某些普通低合金钢结构
结427
低氢型
直流
焊接重要的低碳钢和某些普通低合金钢结构
结502
钛钙型
交直流
焊接16锰钢及相同强度等级普通低合金钢的一般结构
结503
钛铁矿型
交直流
焊接16锰钢及相同强度等级普通低合金钢的一般结构
结506
低氢型
交直流
焊接中碳钢及某些重要的普通低合金钢结构
结507
低氢型
直流
焊接中碳钢及某些重要的普通低合金钢结构
结557
低氢型
直流
焊接中碳钢及相应强度的普通低合金钢结构
结606
低氢型
交直流
焊接中碳钢及相应强度的普通低合金钢结构
结707
低氢型
直流
焊接中碳钢及相应强度的普通低合金钢结构
焊条直径和焊接电流选择表
搭接焊、帮条焊
坡口焊
焊接位置
钢筋直径(mm)
焊条直径(mm)
焊接电流(A)
焊接位置
钢筋直径(mm)
焊条直径(mm)
焊接电流(A)
平焊
10~12
3.2
90~130
平焊
16~20
3.2
140~170
14~22
4.0
130~180
22~25
4.0
170~190
25~32
5.0
180~230
28~32
5.0
190~220
36~40
5.0
190~240
36~40
5.0
200~230
立焊
10~12
3.2
80~110
立焊
16~20
3.2
120~150
14~22
4.0
110~150
22~25
4.0
150~180
25~32
4.0
120~170
28~32
4.0
180~200
36~40
5.0
170~220
36~40
5.0
190~210
5.2.3操作要点
1) 各种方位的焊接。平焊,焊接搭接焊缝、丁字头焊缝,宜采用较大直径的焊条;立焊,焊条直径不宜大于5mm;仰焊和横焊,焊条直径最大为4mm;多层焊,第一层焊缝所用焊条直径,一般采用3.2mm。
2) 要注意调节电流。焊接电流过大容易咬肉、飞溅、焊条发红;电流过小则电弧不稳定、夹渣或未焊透。
3) 低碳钢和20锰钢焊接层数无严格规定,可自行按焊缝大小决定。中碳钢焊缝如大于5mm时,必须分层焊接,每层厚度4~5mm。
4) 焊接前应将钢材的焊接区进行清理,去除油污、浮锈、水渍、粘着物等等。
5) 一般情况下搭接接头均应采用双面焊接。只有在操作位置受阻不能采用双面焊时,才允许采用单面焊。
6) 焊接开始时应有助手扶正焊件,无助手时应先用铁丝绑扎定位,再在焊区先作两点定位焊。定位焊点距端点应大于20mm。如钢筋变形,应先行纠正,不宜采用定位焊强行组装。
7) 无论采用哪一种接头形式,对接的两根钢筋中心线必须在同一直线上。
5.2.4质量检验
5.2.4.1外观检查
1) 焊缝表面平整,不得有较大凹陷、焊瘤。
2) 接头处不得有裂纹。
3) 咬边深度、气孔、夹渣的数量和大小以及接头尺寸的偏差,不得大于规定的数值。
5.2.4.2强度检验
截取试件作拉伸试验。
5.3 电阻点焊
电阻点焊是将两根钢筋交叉平放在点焊机的两个电极之间,在通电时同时施加压力,形成焊接点。电阻点焊主要用于钢筋网和骨架的制作。其优点是减轻劳动强度,提高工效,同时增强了半成品的整体性,提高了质量。
接触点焊的工艺原理是:通电后,两个电极与钢筋接触时所产生的电阻热集中在钢筋接触处,使钢筋受热熔化;同时在电极夹紧的压力下钢筋形成了熔核;断电后,熔核冷却成为焊点。
6钢筋绑扎、安装成型
钢筋的绑扎与安装是钢筋施工的最后一道工序,是一道把关工序。这个工序关系到整个工程的质量与安全。因此,操作前必须熟悉图纸,明确钢筋的等级、形状、数量,列出清单,便于在领取半成品心中有数,不致遗漏;对构件轴线位置、标高、构造要求有所了解,以便在施工时有步骤地进行;检查图纸是否符合规范要求,做好把关工作。钢筋骨架的绑扎和安装,分为预制骨架和现场绑扎两类。
6.1骨架的预制及安装
6.1.1预制
钢筋骨架采用预制工艺,具有比模内绑扎工效高、进度快、钢筋穿插安装简便等优点。但也存在着运输、安装过程中容易变形的缺点。
6.1.1.1绑扎架
骨架的预制,应在绑扎架上成型。通常使用的绑扎架有三种,马凳式绑扎架,三角形绑扎架,立式网片绑扎架。
6.1.1.2 操作要点
1) 绑扎时,纵向筋间距可点划在两端绑扎架横杆上,横向钢筋或箍筋间距,可点划在两侧的纵向钢筋上。
2) 绑扎网片,靠边的两根纵横筋交点应全部绑扎,中间各点可以交叉跳格成梅花点绑扎 。
3) 大型的预制绑扎钢筋网,为防止在运输途中发生变形,可用钢筋对网片作斜向绑扎,加强其整体性。
4) 箍筋与纵向筋在转角处的交接点,均应绑扎。其中,箍筋的平直部分与纵向筋的交接点,可以跳格绑扎。
5) 钢筋搭接接头的绑扎,螺纹筋不用弯钩,圆钢应用弯钩。
6.1.1.3质量检验
1) 检查钢筋级别、直径、根数有无错误。
2) 检查其整体尺寸与模板尺寸是否相适应,尤其是异形构件、保护层是否符合要求。
3) 检查网和骨架的尺寸偏差是否符合要求。
6.1.2安装
预制钢筋网片的安装,最重要的是对号入座,按号入模。由于构件的外形规格大多相同,而配筋往往因部位而异,极易造成错号安装。
6.2现场的绑扎及安装
现场绑扎亦叫模内绑扎。其优点是避免骨架半成品在运输途中变形;同时,按模成型,不致在规格上出现较大的偏差。其缺点是受施工环境、模具的限制,操作困难,工效较低;同时对柱、梁、桁架等钢筋骨架的检查和纠正较困难。施工前应详细、具体将穿筋顺序、绑扎次序做好安排。尤其是对钢筋数量繁多、形状复杂、标高层叠、互相穿插的结构,更应事先作好分析。
7 钢筋的代换
7.1 代换原则
1) 必须充分了解设计意图,严格遵守现行钢筋混凝土工程设计规范的规定。
2) 准备代换的钢筋必须是合格钢筋。
3) 对较为重要结构或承受动荷载的结构,应将代换意见征求设计部门同意。
4) 对限制裂缝和挠度的构件,不宜用I级钢筋代替变形钢筋。且复核代换后裂缝与挠度情况,应符合原设计要求。
5) 钢筋代换后,应能满足配筋构造的要求,如最小含筋量、最小直径、间距、根数、锚固长度等。
7.2代换方法
7.2.1等强度代换
当构件受强度控制时,应按强度相等的原则进行代换。
n2d22Rg2≥n1d12Rg1
n2— 代换钢筋的根数
d2— 代换钢筋的直径(mm)
Rg2— 代换钢筋的强度
n1— 原设计钢筋的根数
d1—原设计钢筋的直径(mm)
Rg1—原设计 钢筋的强度
7.2.2等面积代换法
当代换的钢筋与原设计钢筋的强度相同时,可用等面积代换。
n2d22≥n1d12
n2— 代换钢筋的根数
d2— 代换钢筋的直径(mm)
n1— 原设计钢筋的根数
d1—原设计钢筋的直径(mm)
现浇梁施工
现浇梁的施工主要包括梁体支撑、梁体模板、梁体钢筋、梁体混凝土等几个方面 。
1 梁体支撑:梁体支撑的形式多种多样,常用的几种支撑方式主要有木支架、钢木混合支架、万能杆件拼装支架、轻形钢支架、门式脚手架钢支架、碗扣式脚手架钢支架。
1.1支撑的形式
1.1.1满堂式木支架
满堂式木支架主要适用于跨度和高度都不大的工程量较小的桥,高度大于6m,跨度大于16m,桥位处水位深的桥梁,很少采用木支架施工。满布式木支撑的排架,可设置在枕木上,基础需坚实可靠,以保证排架的沉陷值不超过规定。当排架较高时,为保证排架的整体稳定性,除在排架上设置撑木外,尚需在排架两端外侧设置斜撑木或斜立柱。
1.1.2钢木混合支架
为加大支架的跨径、减少排架的数量,支架的纵梁可采用工字钢,其跨径可达10m。但在这种情况下,支架多改用木框架结构,以加强支架的承载力及稳定性。
1.1.3万能杆件拼装支架
用万能杆件可拼装成各种跨度和高度的支架,其跨度须与杆件本身长度成倍数。用万能杆件拼装的桁架的高度,可分为2m、4m、6m或6 m以上。当高度为2 m时,腹杆拼为三角形,高度为4 m时,腹杆拼为菱形,高度超过6 m时,则拼成多斜杆形式。用万能杆件拼装的支架,在荷载作用下的变形较大,而且难以预计其数值,因此,必要时需考虑预加压重。预加压重相当于浇筑的混凝土及其模板和支架上的机具、人员的重量。
1.1.4柱式钢支架
前面提过的钢木混合支架是支架的纵梁采用工字钢,现为节省木料,支架的木框架结构亦采用轻形的钢柱形式。它以工字钢、槽钢为主要材料,斜撑、联结系等可采用角钢。构件应制成统一规格和标准。
1.1.5门式脚手架钢支架
门式脚手架因其轻巧、灵活、使用简单方便,在桥梁建设中被广泛应用。其品种规格多,适宜支撑各种形状的混凝土构筑物,但因其轻巧而刚度小,采用插接和销接,连接间隙较大,虽本身配有小交叉杆,还是容易晃动,特别是多层门架叠合使用时更明显,为了保证支架的整体稳定性,一般要有纵横大交叉杆,常用φ48*3mm的钢管将门架纵横交叉联结。
1.1.6碗扣式脚手架钢支架
碗扣式多功能脚手架是一种先进的承插式钢管脚手架,其具有多功能、高功效、承载力大、安全可靠、便于管理等特点。碗扣式脚手架多层叠合时,亦需使用纵横大交叉杆进行加强连接。
1.2具体施工工艺
1.2.1选择支撑的形式
根据现场的实际情况进行比较选择支撑的形式,一般优先选用门式支撑、碗扣式支架、柱式支撑。因其施工简便、材料少、工效高。但当特殊情况时,可根据情况选择其它的支撑方式,如跨河、跨路时上述三种支撑方法满足不了施工要求,则选用跨越能力强的万能杆件支撑、军用梁支撑。
1.2.2施工前的检算
支架的整体、立杆(立柱)、地基、横梁和其他支撑物应进行强度、稳定性的检算。
1.2.2.1地基的检算
对于地基的要求主要是两个方面,承载能力及沉降量。
a. 承载能力:根据荷载要求来进行基础形式及基础面积的设计。
计算公式:σ=P/A<[σ]
σ 地基所承受的压应力
P 地基所承受的荷载
A 承压面积
[σ] 地基的容许应力
注意:地基容许应力的取值是很关键的,需要多方查找资料或现场作压力试验。
b.沉降量:沉降量的测定一般通过试验室对现场土的各方面性能进行检测,根据检测的数值,所承受的荷载及承压时间来计算沉降量。也可现场进行同条件的压力试验来确定沉降量。
1.2.2.2杆件的检算
1.2.2.2.1门式支撑和碗扣式支架的支撑形式为空间网络结构,其计算采用欧拉公式进行计算。
计算公式:Pcr=π2EI/(ul)2 (λ>λp)
λp=√π2E/σp
λ=ul/i
i=√I/A
Pcr 临界力
λ 杆件长细比
E 杆件材质的弹性模量
u 长度系数(两端铰支取1, 两端固定取0.5,一端固定.另端铰支取0.7)
I 杆件的惯性模量
1.2.2.2.2 柱式支撑计算公式:
1) 基本计算公式
N/φ1Am≤σ
N——计算轴向压力
Am——构件的毛截面积
φ1——轴心受压构件的纵向弯曲系数,按构件的最大长细比λ查表
σ——构件材质的容许应力
2)局部稳定、缀板计算、刚度检算可查钢结构课本。
1.2.2.3纵横梁的检算
计算公式
M/wx≤σ
M——杆件所受的弯距
wx——杆件的截面模量
σ——构件材质的容许应力
1.2.3施工注意事项
1) 支架立柱必须安装在有足够承载力的地基上,立柱底端应设垫木来分布和传递压力,并保证浇筑混凝土后不发生超过允许的沉降量。如果地基的土质松软,满足不了施工要求,则需对地基进行处理,处理的常用方法是换填、碾压、夯实。使其满足施工要求。
2) 支架安装完毕后,应对其平面位置、顶部标高、节点联接及纵、横向稳定性进行全面检查,符合要求后,方可进行下一道工序。
3) 安装施工时要考虑拆模,设置卸落装置,一般采用木楔、沙筒或千斤顶等落模设备。
4) 施工预拱度的设置:支架施工时应预留施工拱度,设置施工预拱度应从下面几个方面考虑,一是基础的沉降量;二是杆件的压缩量;三是受载后由于杆件的接头的挤压和卸落设备的压缩而产生的沉落量;四是由于混凝土重力引起梁的弹性挠度。
2 模板
施工中所用的模板种类很多,有组合钢模板、木模板、木胶和板、竹胶合板、塑料模板等,施工中常用的模板是组合钢模板、木模板。梁体的模板施工主要有底模施工、侧模施工、内模施工等几个方面。
2.1组合钢模板施工
2.1.1配模:根据梁体的截面尺寸进行配模,配模的原则是尽量采用尺寸较大的模板,尽量采用同一规格的模板,便于统一施工。当使用组合钢模无法配出规定的尺寸时,可采用木模板进行堵缝。
2.1.2模板的铺设
2.1.2.1底模的铺设:底模平铺再支架上,模板与模板间采用U型卡连接,两侧用侧模顶住。铺设底模时,要注意底模的平整度,模板与模板之间的缝隙满足施工规范要求,缝隙大的要进行处理。
2.1.2.2侧模的铺设:侧模施工时首先要进行侧摸支架的施工(具体施工见下图),模板
的铺设同底模的铺设,但应该注意的是组合钢模板只适用于梁体的侧面为直线的断面,如梁体的侧面为曲线断面多采用木模板。
2.1.2.3内模的施工:内模的施工主要是内模的加固施工(加固形式见下图),模板的铺设同底模的施工。
2.1.3施工注意事项
1)施工时要注意梁底标高的控制及轴线的控制。
2)施工时要注意模板的尺寸符合构件的尺寸,以保证混凝土的成型尺寸。
3)施工时要注意模板的牢固性,以保证混凝土施工时不跑模。
5) 施工时要注意模板的平整度,模板的接缝要严密,以防止漏浆。
2.2木模板的施工
木模板的施工要求基本同钢模板的施工,木模板作底模时,面板采用5cm厚的木板。作侧模及内模时一般采用2.5~3cm厚的木板。面板使用铁钉钉在背带上,其成型后表面应平整,底模、侧模应包铁皮。
3钢筋的施工
3.1钢筋骨架的制作:为减少在支架上的钢筋安装工作,梁体的骨架宜先在加工场预制,骨架的预制一般分片进行,分片的位置在钢筋骨架使用时的弯距及剪力较小处,一般在每孔的1/4~1/3L处。并错开布置,在同一截面内焊接接头受拉区不宜超过50%,绑扎接头受拉区不宜超过25%、受压区不宜超过50%。骨片制作前应根据设计图纸在平地上或钢板上放出1:1的大样,然后按照大样进行下料、加工。骨片须焊扎牢固。每片骨架制作完成后,要编号堆放。
3.2骨架的运输及吊装:钢筋骨架的运输近距离的可采用平车运输,原距离的采用汽车运输,运输过程中要防止骨架变形。骨架的吊装采用吊车,为防止骨架变形,宜加设扁担梁。
3.3钢筋骨架的安装:骨架吊装时应按照编号吊装,安装前应给出中心线,并标出梁体的位置,安装时应对号入座,位置要准确,特别是各片的弯起筋应对齐。骨架的施焊顺序,宜由骨架的中间到两边,对称地向两端进行,并应先焊下部后焊上部,每条焊缝应一次成型。
4混凝土的施工
梁体混凝土的施工包括混凝土的运送、浇筑、养护。
4.1混凝土的运送:混凝土的运送应尽可能使运距短、转载少,以缩短运输时间,满足浇注速度要求,并使混凝土保持应有的塑性。在运送过程中不得使混凝土发生离析现象。混凝土运送到位后,一般采用吊车吊装或泵车泵送到位。
4.2混凝土的浇筑:现浇梁的混凝土浇筑一般可一次成型或两次成型,两次成型即先浇筑底板和肋,然后在浇筑顶板。混凝土的浇筑应分层对称浇筑,施工中宜顶坡浇筑,灌注的速度要快,尽量在全桥灌注完后,最先的灌注层仍具有随支架沉降或变形的可塑性。
4.3混凝土的养护:混凝土浇注后应立即养护。在养护期间,应使混凝土表面保持湿润,防止雨淋、日晒和受冻。
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