CN102261168A - 一种可滑动式预应力筋连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢筋混凝土结构中的钢筋连接机具，特别是一种预应力混凝土结构中用于接长预应力筋的可滑动式的连接器。传统连接器可设置在后浇带中作为锚固点，拟或埋设在混凝土中但不能完全传递张拉内力。本发明克服了以上缺点并提供一种在张拉过程中能保证预应力筋的自由伸长的可滑动的预应力筋连接器及采用它来进行预应力筋连接的施工方法，该连接器不仅能够外露地设置在后浇带中，还尤其适用于预先埋设在浇筑好的混凝土中，再进行整体张拉的情形；并且，该连接器不仅能够通过简单的结构来固定连接钢筋，还能够缓冲张拉应力使各部件在完好的情况下完成张拉，可广泛应用于预应力混凝土结构中预应力筋的接长。

Description

一种可滑动式预应力筋连接器

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土结构中的钢筋连接机具，特别是一种预应力混凝土结构中用于接长预应力筋的可滑动式的连接器。

技术背景

在建筑工程技术高速发展的今天，预应力技术已经发展的较为成熟，与之相应配套的预应力产品也是种类繁多，钢绞线等预应力筋的连接器已经成为预应力产品中不可或缺的一项。连接器大体可以分为多根连接与单根连接两种，对于单根连接的钢绞线连接器，现有的公开/公告号为CN2637612Y以及CN101270605A的专利技术中所介绍的预应力钢筋连接器其主要应用于有粘结及无粘结钢绞线的连接，对于无粘结筋的连接来说只能布置在后浇带处如附图1所示，兼作锚固端和张拉端，即在张拉一端钢绞线的过程中，由于后浇带处混凝土未浇筑，连接器外露，只是先起连接固定预应力筋的作用，对于连接器所连接的各段预应力筋分段独立张拉、分段锚固，这种连接器有其优越性。

对于这种预应力筋连接器，其局限性在于：

1.由于其只能外露地布置在后浇带处，兼作锚固端和张拉端，因此预应力只能在后浇带处分段渐进式地施加，反复操作；

2.对于某些工程来说，由于施工工序的安排不同或施工条件的限制下必须将预应力筋先接长再浇筑混凝土，此时连接器只能预先浇筑在混凝土内，使得钢绞线连接成为一个整体，由于连接器固定的浇筑在混凝土中，使得它与其周围的混凝土之间存在较大的粘结力，不能随预应力筋的伸长而滑动，这会将较大的局部压力传递到与连接器接触处的混凝土上，产生应力集中；双方向张拉(即同时在接长后宗的预应力筋上两端张拉)时，由于两端施加张拉应力的时间和大小不可能精确到完全相同，会在在与连接器接触的混凝土中产生局部的拉应力，使混凝土出现裂缝，严重时会将构件拉裂，影响整个结构的安全；单方向张拉(即只能在接长的一端进行张拉)的情况下，先前需要接长的预应力筋段，即锚固端与连接器之间的预应力筋无法自由伸长，进而极大地影响预应力的传递，如附图2所示；

3.对于现有的预应力筋连接器，套筒内除了设置有夹片之外，还设置有用于固定上述夹片的锚板，结构部件多，安装复杂，不仅如此，锚板通常都是通过螺旋丝扣与套筒连接，在实际施工现场，当穿入钢绞线后，通过丝扣的螺旋连接操作起来也很不方便。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种在张拉过程中能保证预应力筋的自由伸长的可滑动的预应力筋连接器及采用它来进行预应力筋连接的施工方法，该连接器不仅能够外露地设置在后浇带中，还尤其适用于预先埋设在浇筑好的混凝土中，再进行整体张拉的情形；并且，该连接器不仅能够通过简单的结构来固定连接钢筋，还能够缓冲张拉应力使各部件在完好的情况下完成张拉，可广泛应用于预应力混凝土结构中预应力筋的接长。

本发明的第一个技术方案：

一种可滑动式预应力筋连接器，为内、外双层套筒结构，其中内套筒中设有用于固定两相邻预应力筋的紧固构造，内套筒容纳于外套筒之内，外套筒的内部轴向方向长度大于内套筒的轴向长度，使得内套筒能够相对于外套筒轴向移动，内套筒由第一段内套筒和第二段内套筒轴向连接而成，外套筒由第一段外套筒和第二段外套筒轴向连接而成。待张拉的预应力筋固定在内套筒中，混凝土浇筑时，外套筒将内套筒与混凝土隔开，从而能够实现所张拉的预应力筋相对于外部浇筑的混凝土轴向地移动。

内外套筒的轴向长度差可根据实际工程的需要和/或组装的难易程度来设计，例如内套筒的轴向长度为外套筒的三分之二。

内套筒通过可相对运动的连接装置与外套筒相连；

所述可相对运动连接装置设置在套筒的轴向方向上，内套筒外端部与外套筒内端部之间设有弹性装置，所述弹性装置可以为弹簧或橡胶垫或树脂块，其作用有两种：

1.在安装内套筒时，能进一步保证内套筒处于外套筒的中部，起到限位的作用；

2.在张拉预应力筋时，内套筒在外套筒内部的移动能够最小程度的降低两者的碰撞磨损；

当弹性装置采用弹簧时，在安装该连接器时，弹簧处于自由状态，张拉预应力筋时，弹簧才会受力被压缩；

所述可相对运动连接装置为内、外套筒配合的轨道连接，在套筒的轴向方向上，内套筒的外表面设置有凸条或凸起，与之相对应位置上的外套筒的内表面设置有凹轨，凸条或凸起可在凹轨内自由滑动，以实现内、外套筒的轴向相对移动；显然，也可以在内套筒外表面上设置凹轨，外套筒的内表面上设置凸条或凸起；凹轨内填充有润滑剂以减小摩擦。所述连接装置为同时设置上述内套筒外端部与外套筒内端部之间的弹性装置和内、外套筒配合的轨道连接；

可设置上下两条或上下左右四条相互配合凸条或凸起和凹轨；

内套筒内部设置的预应力筋的紧固构造具体为，每一段内套筒的内孔孔径在靠近内套筒之间的连接构造的一端大，并向远离该连接构造的一端逐渐缩小，每一段内套筒内部均设置有夹片，夹片将从内套筒两端穿入的预应力筋固定在内套筒中，夹片中间采用限位构件对两端的夹片进行预顶紧。

两段内套筒之间通过相互配合的咬合齿槽相互连接固定为一体；

所述的咬合齿槽连接固定，具体为，其中第二段内套筒的外表面上沿套筒的轴向方向设置有多层凸齿，第一段内套筒的内表面与第二段内套筒外表面上凸齿对应的部位上沿套筒的轴向方向设置有通长凹槽，第一段内套筒的内表面上设置有容纳第二段内套筒上多层凸齿的多层环向凹槽，多层环向凹槽与通长凹槽间隔的布置在第一段内套筒的整个环向内表面上，在环向凹槽与轴向凹槽的交界处设置止档凸起，连接时，将第二段内套筒上的多层凸齿沿第一段内套筒内表面上的轴向通长凹槽穿入第一段内套筒，再旋转将多层凸齿旋入第一段内套筒的内表面上的多层环向凹槽之中，直至将凸齿旋转至止档凸起处，从而实现第一、第二段内套筒的连接固定；

上述咬合齿槽中多层凸齿和通常凹槽的长度可按照实际设计的需要给定，最长可为每一段内套筒的长度减去放入该内套筒中的夹片的长度。

限位构件可为设置在夹片之间的限位隔板，限位隔板剖面为H形；也可为顶压在两夹片之间的压紧弹簧；

夹片的形状为楔形，其与内套筒的内孔孔径相匹配；

外套筒由两段套筒通过连接构造轴向相接为一体，连接构造为设置在外套筒外侧的连接卡扣；

内、外套筒之间的缝隙中采用润滑剂填充。

本发明的第二个技术方案：

采用上述可滑动式预应力筋连接器来连接预应力筋的施工方法，包括以下步骤：

1)浇筑混凝土之前，将第一段预应力筋固定在第一段内套筒中；

2)将另一段需要连接的预应力筋固定在第一段内套筒中；

3)通过连接器内套筒的轴向连接装置将内筒轴向连接并固定，再轴向连接外筒，从而将上面两段连接器组装为一体；

4)浇筑混凝土，张拉预应力筋。

更具体地：

1)浇筑混凝土之前，将第一段预应力筋从内套筒孔径小的一端插入，经过第一段外套筒，进入第一段内套筒中；

2)将夹片从内套筒孔径大的一端穿入，放入内套筒中，夹住预应力筋；

3)在第二段内、外套筒中重复上述步骤1)和步骤2)，即将另一段需要连接的预应力筋穿过第二段外套筒，进入第二段内套筒中，在第二段内套筒中放入夹片，夹住要连接的预应力筋；

4)将限位构件塞入第一段或第二段的连接器的内筒之中，使其顶紧夹片；

5)通过连接器内套筒的轴向连接装置将内筒轴向连接并固定，再轴向连接外筒，从而将上面两段连接器组装为一体；

6)浇筑混凝土，张拉预应力筋。

综上可知：采用可滑动式预应力筋连接器，由于其内套筒可相对于其外套筒轴向移动，完成浇筑混凝土后，整体张拉预应力筋时，由于外套筒与混凝土粘结为一个整体，而预应力筋是固定连接在内套筒之上的，也就是说整个内套筒，即所张拉的预应力筋即可相对于外套筒即外部浇筑的混凝土轴向地移动，从而能够在连接器接触处对混凝土不产生任何拉应力的情况下，完成预应力的施加。

不仅如此，在无需将连接器预先浇筑在混凝土中的预应力筋的连接，即在后浇带处连接预应力筋，仅仅采用本发明中的内套筒就可以实现。

附图说明

图1为现有技术中连接器在后浇带处的应用示意图；

图2为现有技术中连接器预埋在混凝土中应用的示意图；

图3为本发明中连接器内部结构示意图；

图4为本发明中连接器的内套筒及内部构件的结构示意图；

图5为本发明中连接器的第一段内套筒的剖面图；

图6为图5中第一段内套筒沿D-D线的剖面图；

图7为本发明中连接器的第二段内套筒的剖面图；

图8为图7中第二段内套筒沿C-C线的剖面图；

图9为本发明中内外套筒之间带有可相对移动连接装置的连接器的结构示意图，连接装置为弹簧；

图10为本发明中内外套筒之间带有可相对移动连接装置的连接器的结构示意图，连接装置为轨道连接；

图11为图10中连接器沿B-B线的内外套筒之间轨道连接的剖面图；

图12为本发明中内外套筒之间带有可相对移动连接装置的连接器的结构示意图，连接装置为同时设置轨道连接和弹簧。

图13为本发明中连接器施工方法中穿入预应力筋的示意图；

图14为本发明中连接器施工方法中放置夹片的示意图；

图15为本发明中连接器施工方法中放置限位构件的示意图；

图16为本发明中连接器施工方法中另一段连接器穿入预应力筋的示意图；

图17为本发明中连接器施工方法中将两段连接器组装为一体的示意图。

具体实施方式

下面结合实施方式及附图做进一步说明。

图中：

100--现有技术中的连接器，200--后浇带，101--混凝土裂缝，300--预应力难以传递段，10--本发明连接器，1--外套筒，11--第一段外套筒，12--第二段外套筒，6--内套筒，61--第一段内套筒，62--第二段内套筒，2--弹簧，3--夹片，4--预应力筋，5--连接锁扣，7--凸齿，8--环向凹槽，81--轴向通长凹槽，82--止档凸起，9--限位构件，20--凸条，21--凹轨。

如图1所示，很多超长的预应力工程由于设计需要，需留设后浇带，传统的预应力筋连接器100设置在后浇带200中，兼作张拉端和锚固端，即在第一个后浇带中安装该连接器100，安装后即刻张拉，在下一个后浇带中设置的连接器再张拉(即单方向张拉)，张拉时会同时也拉动前一个连接器，即施加预应力的过程是一个渐进式的过程，而非一次性施加，对于某些预应力工程，由于施工工序的安排不同或钢绞线接长，必须将连接器预先浇筑在混凝土内，使得钢绞线连接成为一个整体后再进行张拉，见图2，此时，连接器浇筑在混凝土中不能移动，张拉时，由于浇筑在混凝土中的连接器与其周围的混凝土之间存在较大的粘结力，不能随着预应力筋的伸长而自由而滑动，会将较大的局部压力传递到与连接器接触处的混凝土上，产生应力集中，在与连接器接触的混凝土中产生局部的拉应力，使混凝土出现裂缝101，由于大部分预应力均损失在连接器处，因此前部300区域内的预应力筋的张拉应力会远远达不到设计要求，这样会极大降低结构安全度。即便是施工条件允许的情况下能够在构件的两端同时进行张拉，两端施加张拉应力的时间和大小不可能精确到完全相同，并且也很难保证连接器两端预应力筋长度相同，势必要引起连接器与其周围混凝土的相互作用，从而在结构内部产生裂缝。

本发明的可滑动式连接器10有效的解决了上述缺陷，见图3，连接器10为内、外双层套筒结构，其中内套筒6中设有用于固定预应力筋4的紧固构造，内套筒6容纳于外套筒1之内，外套筒1的内部轴向方向长度大于内套筒6的轴向长度，使得内套筒6能够相对于外套筒1轴向移动，内套筒6由第一段内套筒61和第二段内套筒62轴向连接而成，外套筒1由第一段内套筒11和第二段内套筒12轴向连接而成。

外套筒1由第一外套筒11和第二外套筒12通过连接构造轴向相接为一体，连接构造为设置在外套筒外侧的连接卡扣5；

由图3、4可知，内套筒6中的预应力筋的紧固构造具体为：每一段内套筒61和62的内孔孔径在靠近两内套筒之间的连接构造的一端大，并向远离该连接构造的一端逐渐缩小，每一段内套筒61和62的内部均设置有夹片3，夹片将从内套筒6两端穿入的预应力筋固定在内套筒中，夹片3中间采用限位构件9对两端的夹片3进行预顶紧。

由图4-8可知，两段内套筒61和62之间通过相互配合的咬合齿槽相互连接为一体；

所述的咬合齿槽连接固定，具体为，其中第二段内套筒62的外表面上沿套筒的轴向方向设置有多层凸齿7，；第一段内套筒61的内表面与该凸齿7对应的部位上沿套筒的轴向方向设置有通长凹槽81，第一段内套筒的内表面上设置有容纳第二段内套筒上多层凸齿7的多层环向凹槽8，多层环向凹槽8与通长凹槽81间隔的布置在内套筒61的整个环向内表面上，在环向凹槽8与轴向通长凹槽81的一侧交界处设置止档凸起82，连接时，将第二段内套筒上62的多层凸齿7沿第一段内套筒61内表面上的轴向通长凹槽81穿入第一段内套筒，再旋转将多层凸齿7旋入第一段内套筒的内表面上的多层环向凹槽8之中，直至将凸齿旋转至止档凸起82处，从而实现第一、第二段内套筒的连接固定。图6中所示出的通长凹槽81为4条，图7中所示出的多层凸齿7为3层。

内套筒通过可相对运动的连接装置与外套筒相连，如图9至图12所示：

图9中示出的连接装置为设置在套筒的轴向方向上，内套筒6外端部与外套筒1内端部之间弹性装置，该弹性装置为弹簧2，也可以为橡胶垫或树脂块(未示出)。

图10、图11中示出的连接装置为内、外套筒配合的轨道连接，在套筒的轴向方向上，内套筒6的外表面设置有凸条20，与之相对应位置上的外套筒1的内表面设置有凹轨21，凸条20可在凹轨21内自由滑动，以实现内、外套筒的轴向相对移动。

图11中给出了两条凸条和凹规的实施方式。

图12中示出的连接装置为同时设置上述内套筒外端部与外套筒内端部之间的弹簧2和内、外套筒配合的轨道连接。

图13至图17示出了采用本发明的可滑动式连接器10的预应力筋连接施工方法的主要步骤，图13至图17所示出的施工组装方法中均可不设置弹簧，

首先是在浇筑混凝土之前，将两段预应力筋进行连接，

如图13所示，将第一根预应力筋从图中箭头所示方向依次插入第一段外套筒11和第一段内套筒61中；

如图14所示，将夹片3按照图示箭头方向放置于第一段内套筒61中；

如图15所示，将限位构件9按照图示箭头方向放入第一段内套筒61中，并压紧夹片3；

如图16所示，将所需要连接的第二根预应力筋依次插入第二段外套筒12和第二段内套筒62中，然后将夹片3放入第二段内套筒62中；

如图17所示，将上面组装好的两段连接器，沿图中箭头的方向先组装内筒，再将外筒上1的连接锁扣5扣上，从而将连接器10组装为一体，同时实现两段预应力筋的连接。

连接好之后，对整个构件浇筑混凝土，待混凝土硬化到一定强度后，进行两端张拉。

另外，也可以先在其中一段已固定好预应力筋的连接器上浇筑混凝土，即在完成图14或者图15所示的一段连接器的组装后，将其浇筑在混凝土内，只需使内套筒61上与另一段相互配合连接的咬合齿槽露出混凝土的侧表面即可。

本连接器也可以在普通的结构中将各段无粘结钢绞线连接在一起，在张拉过程中使各段能顺利传力。

Claims (10)

1.一种可滑动式预应力筋连接器，为内、外双层套筒结构，其特征在于：内套筒容纳于外套筒之内，外套筒的内径比内套筒的外经略大，外套筒的内部轴向方向长度大于内套筒的轴向长度，使得内套筒能够相对于外套筒轴向移动，内套筒由第一段内套筒和第二段内套筒轴向连接而成，两段内套筒中均设有用于固定预应力筋的紧固构造，外套筒由第一段内套筒和第二段内套筒轴向连接而成。

2.如权利要求1所述的可滑动式预应力筋连接器，其特征在于：内套筒通过可相对运动的连接装置与外套筒相连，所述可相对运动的连接装置设置在套筒的轴向方向上，内套筒外端部与外套筒内端部之间设有弹性装置，所述弹性装置为弹簧、橡胶垫或树脂块等，当弹性装置采用弹簧时，在安装该连接器时，弹簧处于自由状态，张拉预应力筋时，弹簧才会受力被压缩或拉伸。

3.如权利要求2所述的可滑动式预应力筋连接器，其特征在于：所述可相对运动的连接装置为内、外套筒配合的轨道连接，所述轨道连接为在套筒的轴向方向上，内套筒的外表面设置有凸条或凸起，与之相对应位置上的外套筒的内表面设置有凹轨，凸条或凸起可在凹轨内自由滑动；所述轨道连接为在套筒的轴向方向上，内套筒的外表面设置有凹轨，与之相对应位置上的外套筒的内表面设置有凸条或凸起，凸条或凸起可在凹轨内自由滑动；凹轨内填充有润滑剂。

4.如权利要求2所述的可滑动式预应力筋连接器，其特征在于：所述可相对运动的连接装置为同时设置套筒的轴向方向上的内套筒外端部与外套筒内端部之间的弹性装置和内、外套筒配合的轨道连接。

5.如权利要求1所述的可滑动式预应力筋连接器，其特征在于：内套筒内部设置的预应力筋的紧固构造为，每一段内套筒的内孔孔径在靠近内套筒之间的轴向连接构造的一端大，并向远离内套筒之间的轴向连接构造的一端逐渐缩小，每一段内套筒内部均设置有夹片，夹片将从内套筒两端穿入的预应力筋固定在内套筒中；夹片的形状为楔形，其与内套筒的内孔孔径相匹配；所述夹片之间采用限位构件对两端的夹片进行预顶紧；所述限位构件为限位隔板或压紧弹簧。

6.如权利要求1-5所述的可滑动式预应力筋连接器，其特征在于：第一段内套筒和第二段内套筒之间通过相互配合的咬合齿槽轴向连接固定为一体。

7.如权利要求6所述的可滑动式预应力筋连接器，其特征在于：所述的咬合齿槽连接固定，具体为，第二段内套筒的外表面上沿套筒的轴向方向设置有多层凸齿，第一段内套筒的内表面与第二段内套筒外表面上凸齿对应的部位上沿套筒的轴向方向设置有通长凹槽，第一段内套筒的内表面上还设置有容纳第一段内套筒上多层凸齿的多层环向凹槽，多层环向凹槽与通长凹槽间隔的布置在第一段内套筒的整个环向内表面上，在所述环向凹槽与轴向凹槽的交界处设置止档凸起，连接时，将第二段内套筒上的多层凸齿沿第一段内套筒内表面上的轴向通长凹槽穿入第一段内套筒，再旋转将多层凸齿旋入第一段内套筒的内表面上的多层环向凹槽之中，直至将凸齿旋转至止档凸起处；所述的咬合齿槽中多层凸齿和通常凹槽的长度可按照实际设计的需要给定，最长可为每一段内套筒的长度减去放入该内套筒中的夹片的长度。

8.如权利要求1-7所述的可滑动式预应力筋连接器，其特征在于：第一段外套筒与第二段外套筒之间通过设置在外套筒外侧的连接卡扣轴向连为一体；内、外套筒之间的缝隙中采用润滑剂填充。

9.一种采用如权利要求1所述的可滑动式预应力筋连接器来连接预应力筋的施工方法，包括以下步骤：

1)浇筑混凝土之前，将第一段预应力筋固定在第一段内套筒中；

2)将另一段需要连接的预应力筋固定在第一段内套筒中；

3)通过连接器内套筒的轴向连接装置将内筒轴向连接并固定，再轴向连接外筒，从而将上面两段连接器组装为一体；

4)浇筑混凝土，张拉预应力筋。

10.一种采用如权利要求5所述的可滑动式预应力筋连接器来连接预应力筋的施工方法，包括以下步骤：

1)浇筑混凝土之前，将第一段预应力筋从内套筒孔径小的一端插入，经过第一段外套筒，进入第一段内套筒中；

2)将夹片从内套筒孔径大的一端穿入，放入内套筒中，夹住预应力筋；

3)在第二段内、外套筒中重复上述步骤1)和步骤2)，即将另一段需要连接的预应力筋穿过第二段外套筒，进入第二段内套筒中，在第二段内套筒中放入夹片，夹住要连接的预应力筋；

4)将限位构件塞入第一段或第二段的连接器的内筒之中，使其顶紧夹片；

5)通过连接器内套筒的轴向连接装置将内筒轴向连接并固定，再轴向连接外筒，从而将上面两段连接器组装为一体；

6)浇筑混凝土，张拉预应力筋。

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