钢筋连接应采用必要手段加以控制

钢筋连接应采用必要手段加以控制(关于钢筋的连连接加以控制制原因的一点点认识)钢筋的连接可分分两类：绑扎扎搭接；机械械连接或焊接接。各种形式的钢筋筋连接，其连连接接头作为为混凝土结构构中受力钢筋筋的一部分，还还必须满足作作为受力钢筋筋应有的力学学性能。包括括强度(承载力)、延性(破坏形态)、刚度(变形)、恢复性能能、疲劳性能能，耐久性、施施工适应性及及质量稳定性性等。在分析析和评价各种种连接接头的的性能时，应应以无连接接接头的整体钢钢筋作为基准准进行对比分分析，方能真真正比较其性性能的优劣。如如连接接头的的力学性能能能够接近整体体钢筋，则其其连接性能优优良。如能与与整体钢筋完完全一样，则则可以不受限限制地加以利利用。反之，若若连接接头的的力学性能与与整体钢筋之之间还存在一一定的差距，就就不得不对其其应用加以适适当的限制了了。然而，无论什么么形式的连接接，也不如连连贯的整体钢钢筋。正如人人体的骨骼一一样，骨折以以后经手术恢恢复的骨骼，无无论如何总不不如未经骨折折的原生状态态骨骼，这种种道理并不难难理解。下面面从多方面来来阐述：一、刚度(变形形模量)刚度是在荷载效效应作用下结结构构件抵抗抗变形的能力力。对于钢筋筋连接接头而而言，则是在在拉力作用下下接头区域的的伸长变形。其其影响到混凝凝土构件的挠挠度变形以及及接头区域的的裂缝状态。因因此，也是钢钢筋连接接头头的重要受力力性能之一。刚度涉涉及的变形问问题属于正常常使用极限状状态。我国混混凝土结构中中，在使用状状态下钢筋的的应力水平约约为其设计强强度的70％左右，故故一般情况下下尚处于弹性性阶段。对于于整体钢筋而而言，基准段段(L)受力后引起起的弹性伸长长变形为△Ls，取决于钢钢筋的弹性模模量Es，如图2中的斜直线线所示。对搭接接钢筋而言，由由于重叠部分分(即基准段L)两根钢筋应应力是递增(减)变化的，每每根钢筋的伸伸长变形约为为整体钢筋的的一半左右。基基准段两根钢钢筋的相对伸伸长是两根钢钢筋伸长之和和，亦即单根根钢筋伸长的的2倍。因此，钢钢筋的弹性伸伸长△Ls与整体钢筋筋基本一致。但但是，在塔接接传力过程中中，除了钢筋筋的弹性变形形以外，还会会发生两根钢钢筋的相对滑滑移△Lp，这部分变变形是非弹性性的，且随着着荷载(拉力)的增大而呈呈非线性发展展，如图1(a)曲线所示。因因此，对搭接接接头而言，其其相对伸长变变形总量△Lc=△Ls+△Lp．，始终大大于弹性变形形值△Ls。从变行模模量的角度来来衡量其刚度度的话，相应应的割线模量量Ec小于钢筋的的弹模量Es，如图1(a)中的虚线所所示。对钢筋的焊接接接头，因为是是通过焊缝处处熔融钢材的的直接传力，因因此基准段(z)的伸长变形形完全取决于于钢材的弹性性模量Es。一般情况况下焊缝材料料及焊接热影影响区钢材的的弹性模量E‘s变化不大，故故可以认为焊焊接接头区域域的刚度基本本未受影响。因因此其伸长变变形△Ls’与弹性伸长△Ls基本相当。对钢筋筋机械连接而而言，由于钢钢筋是依靠螺螺纹(凹凸)的咬合作用用通过套筒传传力的。因此此，除了被连连接钢筋段和和连接套筒的的弹性变形△Ls以外，还有有咬合齿的变变形(可视为相对对两个悬臂的的受力状态)和螺纹之间间的空隙行程程(只要螺纹能能够旋人就必必然有预留的的负公差空间间)，再加上某某些情况下接接头钢筋经镦镦粗、挤压，金金相组织改变变而引起弹性性模量的降低低，因此也会会产生非线性性的变形△Lp[图1(b)]。这部分非非弹性变形并并不均衡发展展。受力之初初先克服螺纹纹间隙，此时时拉力不大但但滑移较大，形形成变形曲线线上的第一个个平缓段。当当螺纹变形充充分咬合以后后，曲线变陡陡，但荷载较较大时非线性性变形△Lp仍难以避免免。因此，总总变形量△Lc=△Ls+△Lp仍比弹性变变形值△Ls大，而相应应的割线模量量Ec肯定会小于于钢筋的弹性性模量Es，如图1(b)中的虚线所所示。总之，在钢筋连连接的各种形形式中，除直直接传力的焊焊接接头以外外，间接传力力的绑扎搭接接接头和机械械连接接头总总会发生非弹弹性的伸长变变形，使总变变形△Lc大于弹性变变形值△ls，即接头的的割线模量Ec小于钢筋的的弹性模量Es由于在连接接区段内刚度度较小，伸长长变形加大，故故搭接连接区区域或机械连连接接头区域域往往成为裂裂缝集中的区区域，构件挠挠度也相对增增大。上述钢筋连接接接头区段的刚刚度蜕化(减小)的影响，还还远不止对裂裂缝或变形(挠度)的影响。其其还可能引起起截面受力钢钢筋应力的差差异，使纵向向钢筋受力处处于不均匀受受力的不利状状态。例如，在在同一受弯构构件中配置的的受力钢筋，其其中有连贯的的整体钢筋，也也有部分钢筋筋依靠连接接接头传力。整整体钢筋的弹弹性模量为Es，而连接钢钢筋由于刚度度蜕化而使变变形模量减小小为割线模量量Ec，如图2所示。在同同一受力截面面中，由于平平截面变形，两两种钢筋应有有基本相同的的应变值o。但是，由由于其变形模模量的不同,整体钢筋中中引起的应力力δs=Eso。；而连接接钢筋中的应应力δc=Ec0。显然δc<δs,即整体钢筋筋要承担比连连接钢筋更大大的应力。由由图2中看出，两两者的应力差差为△δ，而这与设设计计算时截截面内应力分分布的理想状状态并不一致致。通常整体体钢筋应力较较高，将先于于被连接钢筋筋提前达到屈屈服。因而，应应力不均匀将将对截面抗力力产生不利影影响。这种连连接钢筋变形形模量蜕化(由Es减小为Ec)引起的受力力不均衡，已已为试验量测测所证实。因此，必须对连连接接头质量量提出严格的的要求，并对对其接头面积积百分率加以以限制。一般般施工人员往往往只注意钢钢筋连接的强强度问题而并并不太注意钢钢筋连接区段段刚度蜕化、割割线模量减小小对于承载受受力形态的的的影响，而实实际这种应力力差引起的承承载受力状态态变化，是实实际存在。设计规范要求“在同一根钢钢筋上宜少设设接头”，这一点实实际是对施工工单位的要求求。在同一根根钢筋上设置置多个连接接接头，其抗力力受到削弱的的概率就大得得多。尤其是是连接接头引引起的刚度蜕蜕化，将使该该钢筋在同一一截面的受力力钢筋中承受受比其他钢筋筋要小得多的的应力。由此此而引起的各各受力钢筋受受力分配的不不均匀，将不不利于结构的的承载受力，应应该加以认识识避免。如在在切断钢筋后后余料再用的的情况下，容容易发生一根根钢筋多个接接头的情况。此此时应注意应应采用重复料料搭配的方式式，避免短料料多次拼接的的做法。在混混凝土结构施施的钢筋安装装时，在同一一跨度内，最最好只有一个个连接接头，以以保证该构件件的力学性能能。只有当构构件的长度很很大时(很大层高的的柱子或桁架架、屋架下弦弦杆等)，只限一个个连接接头有有时很难做到到，则可以适适当放宽。这这也就是规范范用“宜”字而没有强强调“应”的原因。二、恢复力(消消除残余效应应)混凝土结构承载载受力以后，产产生变形、裂裂缝均属正常常现象。但在在外加荷载撤撤去以后，大大部分挠曲变变形及裂缝宽宽度应该能够够减小或闭合合，当然也可可能还剩下小小部分残余变变形或裂缝宽宽度。这种性性能称为恢复复性能，简称称恢复力。由由于作用在建建筑结构上使使用荷载的不不确定性，偶尔的超载可能能引起较大的的挠曲变形和和裂缝。然而而，当荷载消消失以后，如如果能基本回回复到承载前前的变形和裂裂缝状态，就就不会给继续续使用造成明明显的影响。反反之，如造成成明显的较大大残余变形及及残余裂缝宽宽度就比较不不利。因此，恢恢复性能也是是混凝土结构构构件和材料料的重要受力力性能之一。对对于混凝土结结构的使用功功能，特别对对于裂缝控制制性能，有着着重要的影响响。对于钢筋而言，在在一般使用状状态下，应力力水平约为设设计强度的70%左右，尚处处于弹性阶段段，故卸载后后弹性变形可可以基本恢复复。对于整体体钢筋的基准准段(L)，荷载作用用下的弹性变变形△Ls在卸载以后后可以基本消消失，所以整整体钢筋具有有很好的恢复复性能。对于焊接连连接接头而言言，由于是通通过焊缝处钢钢材的直接传传力，且热影影响区钢材的的变形基本也也是弹性的，因因此恢复性能能较好，大体体与整体钢筋筋相似。但是对对于绑扎搭接接而言，情况况就大不一样样了。在搭接接连接区段(基准段L)发生非线性性变形△Lc以后，卸载载只能基本恢恢复其中弹性性伸长的部分分△Ls。由于搭接接钢筋相对滑滑移引起的非非弹性变形△Lp无法全部恢恢复，遂成为为残余伸长变变形和残余裂裂缝宽度。实实际工程中，也也常可以观察察到在搭接连连接区域的可可见裂缝。这这些裂缝往往往是由于偶然然超载而引起起的，但在卸卸载以后无法法完全恢复，因因而留下了残残余变形和残残余裂缝。因因此，绑扎搭搭接连接的恢恢复性能不良良。钢筋的的机械连接情情况类似。由由于非弹性变变形△L`p的存在，在在荷载消失以以后不可避免免地会留下残残余变形(挠度)，并在混凝凝土构件中留留下残余裂缝缝。然而性能能良好的机械械连接形式，在在确保施工质质量时，这种种残余变形和和裂缝会比搭搭接连接小得得多。但是，由由于连接接头头是通过咬合合套筒的间接接传力的形式式，机械连接接在恢复力方方面的弱点还还是难以避免免的。这也就就是在混凝土土结构中，机机械连接所在在部位往往成成为产生裂缝缝位置的原因因。恢复力力还体现在遭遭受高应力和和大变形后抗抗力的蜕化。这这与偶然一次次或几次)超载作用后后的恢复性能能不同，在遭遭受地震作用用下的混凝土土结构中，往往往由于往复复的强迫位移移而引起钢筋筋的很大的拉拉压反复变形形。在强震情情况下，由于于强迫位移数数值很大，一一往往还在混混凝土结构中中的某些部位位形成塑性铰铰并使钢筋屈屈服。此外，在风荷载载和较小地震震的作用下，钢钢筋虽然不一一定达到屈服服，但也可能能达到接近屈屈服的高应力力状态(例如0.9Fyyk)。相对于疲疲劳荷载而言言，这种反复复作用的次数数相对不会太太多，但也可可能对连接钢钢筋的抗力造造成影响。总之，在接近或或超过屈服强强度和弹性极极限的高应力力和大变形的的反复作用下下，钢筋的承承载受力性能能将发生蜕化化。尽管连接接钢筋不一定定断裂或拉开开，但由于高高应力、大变变形所引起的的非弹性变形形，就可能引引起连接接头头处的残余伸伸长。反映为为混凝土结构构中的宏观现现象，则为明明显的残余挠挠度和残余裂裂缝宽度。因此，从承受反反复荷载作用用的角度而言言，应考虑钢钢筋连接有可可能引起的传传力性能蜕化化，亦即不可可恢复的残余余变形或裂缝缝。三、延性(破坏坏形态)延性是钢筋筋受力后极限限变形的能力力，即拉断前前的最大伸长长变形(均匀伸长率)。其涉及钢钢筋断裂前的的变形与耗能能能力，与混混凝土结构的的破坏形态有有极大的关系系。地震灾害害调查及许多多恶性的结构构工程事故调调查都表明，引引起构件断裂裂、结构解体体、建筑倒塌塌的根本原因因往往并非强强度不足，而而是延性太差差(脆性)。由于破坏坏形态对结构构安全的影响响，混凝土结结构的延性是是不亚于其强强度的最重要要的影响因素素之一。中国国有87％的行政区区必须考虑抗抗震，结构延延性的意义更更为突出。图3对对比了不同延延性钢筋受力力后变形、屈屈服、直至断断裂前的全过过程应力一应应变曲线，以以及钢筋的耗耗能能力(U)，亦即外力力拉断钢筋所所必须做的功功(w)。由图可以以看出，强度度较高的钢筋筋(f1)，因均匀仲仲长率(&1，)较小，耗能能能力并不大大U1)；相反强度度并不高的钢钢筋(f2)，由于均匀匀伸长率(&2)很大，耗能能能力要大得得多(U2)。因此要使使延性较好的的钢筋断裂，外外力必须作更更大的功(w2>ww1)。对于钢钢筋的连接接接头也是一样样，其受拉到到断裂前的伸伸长变形能力力(延性)决定了其破破坏形态。搭搭接钢筋连接接可以在相对对滑移很大的的情况下仍然然能够维持钢钢筋之间的传传力，因而具具有一定的延延性。如果能能够满足搭接接长度以及必必要的构造措措施，在地震震作用等很大大的强迫位移移情况下，只只要搭接钢筋筋不分离，就就可以避免发发生构件断裂裂、结构解体体、建筑倒塌塌等严重后果果。焊接的的钢筋尽管是是通过熔融金金属冷却后的的连接而直接接传力的。但但在我国的施施工条件下，很很难完全避免免和检验出焊焊缝内的缺陷陷(裂纹、气孔孔、夹渣、未未融合等)。同时焊接接热影响区内内的金相组织织变化和某些些情况下产生生的焊接应力力，都可能导导致钢筋的焊焊接接头在变变形并不太大大的情况下断断裂(脆断)。受力钢筋筋的断裂使传传力中断，相相当于配筋结结构蜕化成为为素混凝土结结构。因此承承载力急剧降降低，往往导导致构件断裂裂，结构解体体，建筑物倒倒塌等严重后后果。钢筋机机械连接接头头受到材料、施施工、工艺等等因素影响，往往往也可能在在变形不大时时发生脆性的的断裂。如挤挤压过度时套套筒沿纵向劈劈裂；镦粗工工艺造成钢筋筋内部金相组组织变化引起起的截面变化化处钢材脆断断；因制作与与施工的原因因造成螺纹不不足或咬合的的螺纹缺陷引引起“倒牙”而拔出分离……都可能能引起传力中中断而造成严严重后果。四、疲劳性能当混凝土结构用用于桥梁、道道路’、吊车梁等等处作为承载载受力的主要要构件时，构构件将承受长长期反复荷载载的作用，称称为疲劳荷载载。在疲劳荷荷载作用下，受受力钢筋局部部缺陷在反复复交变的应力力作用下损伤伤累积。当损损伤增加到一一定程度时，就就会引起明显显无预兆的疲疲劳破坏(断裂)。在钢筋表表面凹凸不平平，形状复杂杂的条件下，曲曲率较大处往往往成为疲劳劳破坏的诱发发点。承受疲劳荷载的的受力钢筋同同样存在着连连接接头，其其抗力同样会会受到很大的的削弱。与整整体的连贯钢钢筋比较，其其强度(承载力)、延性(破坏形态)、刚度(割线模量)、恢复力(恢复性能)都会有不同同程度的降低低，与疲劳应应力的性质有有关。因此，在在承受疲劳荷荷载作用的混混凝土结构中中，钢筋连接接接头应特别别慎重，除对对接头形式，接接头面积百分分率及相应的的构造措施提提出要求外，对对重要结构中中的钢筋连接接往往还必须须进行专门的的疲劳性能试试验。五、施工适应性性及质量稳定定性所有的钢筋连接接形式(绑扎搭接、焊焊接、机械连连接)都进行过系系统的试验研研究，并在规规范标准中提提出了相应的的质量要求。但但是，试验室室量测是一回回事，而真正正结构施工的的实际操作又又是一回事。而而后者正是确确定连接质量量、保证接头头应有抗力(连接力学性性能)的真正质量量状态。钢筋筋连接的施工工适应性是连连接施工的难难易程度。如如果施工工艺艺复杂，施工工设备昂贵，对对施工操作人人员的技术水水平要求很高高，施工后质质量的检验手手段复杂，则则施工适应性性就较差。施施工适应性不不仅影响到施施工成本和经经济效益，还还对施工质量量造成影响。一一般施工适应应性较差的连连接工艺，由由于操作困难难，施工质量量不易保证。施工时，除为满满足应有质量量要求而制订订必要的操作作规程以控制制实际施工人人员的操作质质量外，还必必须有效的监监督检查手段段，以便真正正能够保证实实际施工质量量。而这与各各种连接方式式的特点有关关，其决定了了施工质量的的可靠性。绑扎搭接接头可可以一目了然然地观察到搭搭接钢筋的位位置、搭接钢钢筋接头面积积百分率、受受力钢筋的搭搭接长度、搭搭接连接区段段的保护层厚厚度以及连接接区段的配箍箍约束情况。因因此，绑扎搭搭接连接尽管管是一种比较较古老而简单单的连接方式式，其施工质质量却比较容容易得到保证证，也不失为为一种可靠的的连接方式。实实际工程中，由由于搭接传力力性能不良而而引起的传力力中止、构件件断裂、结构构解体等灾害害性事故很少少发生。因此此，其施工适适应性较好，质质量稳定性也也是比较有保保证的。对于于粗直径钢筋筋的搭接连接接，施工难度度大，质量不不易保证。所所以规范对此此规定了使用用条件的限制制。我国焊接施工目目前大多还靠靠手工操作，焊焊工的技术素素质、施焊位位置、熟练程程度、操作环环境、疲劳程程度以及心理理状态等都不不可避免地会会影响焊接质质量。此外，施施焊条件、大大气环境(阴、晴、风风、雨、晒、冻冻等)等客观因素素也都会影响响焊接质量。尽尽管有关规程程对保证焊接接质量提出了了种种措施，同同时还有抽样样检验进行质质量控制，但但由于抽检比比例较小(1／200～1／300)，检验手段段很难严密，故故还难以避免免漏检的风险险。有许多焊接的质质量隐患，例例如裂纹、夹夹渣、虚焊等等可能严重影影响传力的质质量，但这些些缺陷是很难难通过普查发发现的。1997年日本坂神神地震时，有有些混凝土结结构因受力钢钢筋在焊接连连接处被拉断断，引起钢筋筋