冷挤压钢筋套筒连接的设计和施工需满足力学性能和构造要求，其核心计算涉及套筒尺寸设计、连接强度校核及施工参数控制。以下是关键计算公式及设计原则的归纳：
一、套筒尺寸设计公式
套筒内径(ds)
套筒内径需略大于钢筋公称直径(d)，确保钢筋顺利插入并留有挤压变形余量：
ds=d+ΔdΔd：间隙值，通常取 0.5~1.5mm(根据钢筋直径调整)。
示例：Φ25钢筋，ds=25+1.0=26.0mm。
套筒外径(D)
根据套筒壁厚(t)计算：
D=ds+2t壁厚 t 需满足最小值要求(如JG/T 163-2013规定：Φ25钢筋 t≥4.0mm)。
示例：ds=26.0mm，t=4.0mm，则 D=26.0+2×4.0=34.0mm(实际标准值为39mm，因需考虑强度和构造要求)。
套筒长度(L)
套筒长度需保证挤压后连接强度，通常按经验公式或标准取值：
L=k⋅dk：系数，一般取 2.5~3.5(根据钢筋直径和连接等级调整)。
示例：Φ25钢筋，k=2.6，则 L=2.6×25=65mm(与标准值一致)。
二、连接强度校核公式
抗拉承载力(Nu)
连接强度需满足：
Nu≥1.1⋅fyk⋅Asfyk：钢筋屈服强度标准值(如HRB400钢筋为400MPa)。
As：钢筋截面积(As=πd2/4)。
示例：Φ25钢筋，As=π×252/4=490.9mm2，则 Nu≥1.1×400×490.9=215,996N(约216kN)。
套筒抗剪强度(τ)
挤压后套筒与钢筋的接触面抗剪强度需满足：
τ=AcontactNu≤[τ]Acontact：接触面积(Acontact=πds⋅L)。
[τ]：许用剪应力(根据材料和挤压工艺取值，如钢材取100~150MPa)。
示例：ds=26.0mm，L=65mm，则 Acontact=π×26.0×65=5,309mm2，τ=216,000/5,309=40.7MPa(满足要求)。
三、挤压工艺参数公式
挤压压力(P)
挤压压力需根据设备能力和套筒材料确定，通常由设备制造商提供：
P=F/ApistonF：设备额定压力(如200kN)。
Apiston：活塞面积(如直径100mm，则 Apiston=π×502=7,854mm2)。
示例：P=200,000/7,854=25.5MPa。
挤压变形量(ΔL)
挤压后套筒长度缩短量需控制在合理范围内：
ΔL=α⋅Lα：变形系数，通常取 0.05~0.10。
示例：L=65mm，α=0.08，则 ΔL=65×0.08=5.2mm。
四、设计注意事项
标准优先
优先参考《钢筋机械连接用套筒》(JG/T 163-2013)等标准，避免自行计算导致安全隐患。
非标设计
若需定制套筒，需通过试验验证连接强度，并提供型式检验报告。
施工控制
挤压前检查钢筋端部平直度(偏差≤0.1d)。
挤压后检查套筒外径膨胀量(≤0.1倍原始外径)。
材料匹配
套筒材料强度应高于钢筋(如HRB400钢筋配套筒屈服强度≥355MPa)。
五、总结
冷挤压钢筋套筒的设计需综合尺寸、强度和工艺参数，核心公式包括：
尺寸设计：ds=d+Δd，D=ds+2t，L=k⋅d。
强度校核：Nu≥1.1⋅fyk⋅As，τ≤[τ]。
工艺控制：P=F/Apiston，ΔL=α⋅L。
建议：
优先选用标准套筒，避免非标设计风险。
施工前进行首件验收，确保连接质量。
定期检查挤压设备状态，保证压力和行程稳定。
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