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钢筋冷拉的原理、工艺和控制  

2012-04-01 18:30:43|  分类: 房屋结构设计 |  标签: |举报 |字号 订阅

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钢筋冷拉是在常温下对热轧钢筋进行强力拉伸。拉应力超过钢筋的屈服强度,使钢筋产生塑性变形,以达到调直钢筋、提高强度、节约钢材的目的,对焊接接长的钢筋亦检验了焊接接头的质量。冷拉HPB235级钢筋多用于结构中的受拉钢筋,冷拉HRB335,HRB400,RRB400级钢筋多用作预应力构件中的预应力筋。
1.冷拉原理
冷拉时,拉应力超过屈服点b达到c点,然后卸荷。由于钢筋已产生塑性变形,卸荷过程中应力应变沿co1降至o1点。如再立即重新拉伸,应力应变图将沿o1cde变化,并在高于c点附近出现新的屈服点,该屈服点明显高于冷拉前的屈服点b,这种现象称“变形硬化”。其原因是冷拉过程中,钢筋内部结晶面滑移,晶格变化,内部组织发生变化,因而屈服强度提高,但塑性降低,弹性模量也降低。
钢筋冷拉后内应力存在,内应力会促进钢筋内晶体组织调整,经过调整,屈服强度又进一步提高。该晶体组织调整过程称为“时效”。钢筋经冷拉和时效后的拉伸特性曲线即改为o1c’d’e’。HPB235,HRB335级钢筋的自然时效在常温下需15—20d,但在100℃温度下需2h即完成,因而为加速时效可利用蒸汽、电热等手段进行人工时效。HRB400,RRB400级钢筋在自然条件下一般达不到时效的效果,更宜用人工时效,一般通电加热150—200℃,保持20min左右即可。
2.钢筋冷拉工艺
钢筋冷拉工艺有两种:一种是采用卷扬机带动滑轮组作为冷拉动力的机械式冷拉工艺;另一种是采用长行程(1500mm以上)的专用液压千斤顶(如YPD—60S型液压千斤顶)和高压油泵的液压冷拉工艺。目前我国仍以前者为主,但后者更有发展前途。
机械式冷拉工艺的冷拉设备,主要由拉力设备、承力结构、回程装置、测量设备和钢筋夹具组成。拉力设备为卷扬机和滑轮组,多用30—50KN的慢速卷扬机,通过滑轮组增大牵引力。设备的冷拉能力要大于所需的最大拉力,所需的最大拉力等于进行冷拉的最大拉力,同时还要考虑滑轮与地面的摩擦阻力及回程装置的阻力。
承力结构可采用地锚,冷拉力大时宜采用钢筋混凝土冷拉槽。回程装置可用荷重架回程或卷扬机滑轮组回程。测力设备常用液压千斤顶或用装传感器和示力仪的电子秤。如在负温下进行冷拉,温度不宜低于-20℃。如用冷拉应力控制时,由于钢筋的屈服强度随温度降低而提高,冷拉控制应力应较常温时提高30N/mm2。如用冷拉率控制则与常温相同。
3.冷拉控制
钢筋冷拉,可利用冷拉应力控制法或冷拉率控制法。对不能分清炉批号的热轧钢筋,不应采取冷拉率控制。
(1)冷拉应力控制法
对抗拉强度较低的热轧钢筋,如拉到符合标准的冷拉应力时,其冷拉率已超过限值,将对结构使用非常不利,故规定最大冷拉率限值。加工时按冷拉控制应力进行冷拉,冷拉后检查钢筋的冷拉率,如小于规定数值时,则为合格;如超过规定的数值,则应进行力学性能试验。
(2)冷拉率控制法
钢筋冷拉以冷拉率控制时,其控制值由试验确定。对同炉批钢筋,测定的试件不宜少于4个,每个试件都按规定的冷拉应力值在万能试验机上测定相应的冷拉率,取其平均值作为该炉批钢筋的实际冷拉率。如钢筋强度偏高,平均冷拉率低于1%时,仍按1%进行冷拉。
不同炉批的钢筋,不宜用控制冷拉率的方法进行钢筋冷拉。多根连接的钢筋,用控制应力的方法进行冷拉时,其控制应力和每根的冷拉率均应符合规定;当用控制冷拉率的方法进行冷拉时,冷拉率可按总长计,但冷拉后每根钢筋的冷拉率不得超过规定。钢筋的冷拉速度不宜过快。

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