CN104328869B - 钢筋楔锥锚固式连接装置及连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢筋楔锥锚固式连接装置及连接方法，其装置包括被连接钢筋(1)、楔锥套筒(2)、内套筒异形螺母(3)和外套筒支承架(4)；被连接钢筋(1)由楔锥套筒(2)的锯齿牙(2.5)抵紧，楔锥套筒(2)的第二圆锥面(2.4)与外套筒支承架(4)的盲孔(4.1)抵紧，楔锥套筒(2)由内套筒异形螺母(3)抵紧，内套筒异形螺母(3)与外套筒支承架(4)旋紧；其连接方法的关键在于：将内套筒异形螺母(3)的外螺纹旋入外套筒支承架(4)的一个盲孔(4.1)的内螺纹内。该连接装置及连接方法操作简便、无需采用专用机加工设备、连接效果牢固、连接后钢筋的抗拉强度理想、连接后残余变形量符合设计标准。
Description
技术领域
本发明涉及钢筋连接装置与技术，具体讲是一种钢筋楔锥锚固式连接装置及连接方法。
背景技术
在现浇混凝土结构的钢筋工程施工中，由于原材料、生产工艺等因素，钢筋通常是按直条交货，其长度为12m～15m。所以，钢筋的连接是不可避免的。目前，钢筋的连接方式主要有焊接连接和机械连接两大类。
焊接连接优点是连接结构紧凑、传力明确、基本无辅件增加，但耗电量大、操作复杂，施工作业受环境因素如风力、光照等影响，甚至雨天不能作业，也会对现场造成局部污染，更主要的是，焊接过程实质是钢筋局部现场熔炼过程，焊接区域受热影响容易出现热脆或冷脆现象，降低钢筋的延性。故应用范围较窄。
而机械连接则不受环境影响，对周边环境也无污染，其辅件均由工厂量产，质量保证率高，是目前钢筋连接的主要方式。机械连接一般是采用套筒挤压或螺纹连接两种具体方式。套筒挤压是指，将需要对接的两根钢筋的连接端套入同一个套筒内，再用外力挤压套筒，使得套筒与钢筋挤紧，该方式是将套筒的全部内圆周面挤压入钢筋的外圆周面，受力接触的面积大，需要提供的挤压力也大，故需要采用专门的强力挤压机械设备，并由专人操作，故很不方便。而螺纹连接虽然无需采用专用的强力挤压机械，但又必须由专人操作专用的加工机械在需要对接的钢筋端部攻外螺纹。虽然钢筋连接的用量大，但从时间上讲是比较分散的，因此加工机械在施工现场的利用率低，经济性差。但如果对钢筋端部进行集中批量加工，则会带来材料采购、钢筋端部加工后的保护、存放、运输等一系列问题，反而增加各种不必要的麻烦。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是，提供一种操作简便、无需采用专用机加工设备、连接效果牢固、连接后钢筋的抗拉强度理想、连接后残余变形量符合设计标准的钢筋楔锥锚固式连接装置。
本发明的一个技术解决方案是，提供一种钢筋楔锥锚固式连接装置，它包括被连接钢筋、楔锥套筒、内套筒异形螺母和外套筒支承架；
楔锥套筒的内筒壁为第一圆柱面、外筒壁为第一圆锥面、筒大椎底面为第二圆锥面、筒小锥顶面为圆环平面，第一圆柱面设有锯齿牙，每个楔锥套筒由左右对称的两个半圆弧夹片扣合而成；
内套筒异形螺母由第一六角头和螺杆部构成，螺杆部设有外螺纹，内套筒异形螺母沿轴向贯通有中心通孔，中心通孔的孔壁与螺杆部底面之间设有第三圆锥面；
外套筒支承架的两端各设一个盲孔，盲孔的孔侧壁设有内螺纹，盲孔的孔侧壁与孔底壁之间设有第四圆锥面，外套筒支承架的中部设有用于抓握的第二六角头；
每根被连接钢筋的端面与外套筒支承架的一个盲孔的孔底壁抵紧，该被连接钢筋的外圆柱面为第二圆柱面，该被连接钢筋的第二圆柱面由楔锥套筒的第一圆柱面的锯齿牙抵紧，楔锥套筒的第二圆锥面与外套筒支承架的一个盲孔的第四圆锥面抵紧，楔锥套筒的第一圆锥面由内套筒异形螺母的第三圆锥面抵紧，内套筒异形螺母的外螺纹与外套筒支承架的一个盲孔的内螺纹旋紧。
本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种操作简便、无需采用专用机加工设备、连接效果牢固、连接后钢筋的抗拉强度和连接后残余变形量符合设计标准的钢筋楔锥锚固式连接方法。
本发明的另一个技术解决方案是，提供一种钢筋楔锥锚固式连接方法，其步骤包括：
a、将一根被连接钢筋的端面磨平，将该被连接钢筋的锚固长度段的两纵肋之间的月牙形横肋磨去；
b、将该被连接钢筋套入内套筒异形螺母的中心通孔；
c、将两个半圆弧夹片用铁丝扣合箍紧在被连接钢筋的锚固长度段以构成完整的楔锥套筒；
d、将被连接钢筋连同楔锥套筒插入外套筒支承架的一个盲孔内，且使得被连接钢筋的端面与盲孔的孔底壁抵紧；
e、固定住外套筒支承架的第二六角头，同时将内套筒异形螺母的外螺纹旋入外套筒支承架的一个盲孔的内螺纹内，使得内套筒异形螺母的第三圆锥面与楔锥套筒的第一锥面抵紧，楔锥套筒的第二锥面与外套筒支承架的盲孔的第四圆锥面抵紧，楔锥套筒的第一圆柱面上的锯齿牙嵌入被连接钢筋的第二圆柱面内，此时，内套筒异形螺母的螺杆部的底面与外套筒支承架的盲孔的第四圆锥面不接触；
f、向内套筒异形螺母的中心通孔的孔壁与被连接钢筋的第二圆柱面之间的缝隙内注胶；
g、重复步骤a～f，将另一根被连接钢筋经另一个楔锥套筒和另一个内套筒异形螺母锚固在外套筒支承架的另一个盲孔内。
本发明钢筋楔锥锚固式连接装置及连接方法与现有技术相比，具有以下优点和效果。
首先，相比传统焊接，本发明不受环境影响，对周边环境也无污染，其辅件均由工厂量产，质量保证率高；其次，本发明的楔锥锚固是将楔锥套筒的锯齿牙挤入被连接钢筋表面，相比现有技术的套筒式挤压，本发明的受力面积明显更小，所需的挤压力可依靠螺纹旋合来实现，故无需采用专业人员操作专用的强力机械挤压设备，仅靠普通工人旋紧螺纹即可，故操作过程便捷，经济性好；再次，本发明技术方案只需要将钢筋端部进行端面磨平、横肋磨掉等简单的机加工，无需依靠专业人员采用专用机械来攻取精度较高的外螺纹，故相比现有技术的螺纹连接，同样操作便捷、经济性好；而且，尤为重要的是，本发明的两根钢筋与外套筒支承架的连接，不需要同步进行，而是先将一根钢筋与外套筒支承架连接再连接另一根钢筋，这样，可以先旋紧一个内套筒异形螺母，确保该端的楔锥套筒的锯齿牙完全挤入被连接钢筋表面，以保障每根钢筋与外套筒支承架锚固的强度，进而保障两根钢筋连接的强度尤其是抗拔强度完全符合设计要求，而且，锚固后的钢筋与外套筒支承架的残余变形量即在反复拉压作用下造成的变形量符合设计标准；同样，由于两根钢筋的对接无需同步进行，这样，可以根据现场环境和工艺要求，先将一根钢筋与外套筒支承架锚固，再进行别的后续操作，等到需要将两个钢筋对接时，再将另一根钢筋与外套筒支承架锚固；还由于外套筒支承架的两盲孔之间的横隔是与外套筒本体固定的，这样，螺纹旋合时，楔锥套筒的第二圆锥面与外套筒支承架的横隔上的第四圆锥面抵靠，能有效防止楔锥套筒会跟随内套筒异形螺母旋转，进而避免了楔锥套筒的锯齿牙在钢筋表面打滑，保障了楔锥套筒的锯齿牙与钢筋表面的咬合锚固效果，进一步增大了钢筋与外套筒支承架的锚固强度；而且，横隔上设置第四圆锥面的设计，相比横隔为全平面的状况，在给楔锥套筒的第二圆锥面提供阻力避免打滑的前提下，其阻力又尽可能小，使得操作省力；还由于与横隔一体的外套筒支承架作为整体钢结构支承构建，传力明确可靠。
作为改进，楔锥套筒的每个半圆弧夹片设有用于容置铁丝的水平环槽，铁丝将两半圆弧夹片箍紧在被连接钢筋的第二圆柱面上以构成整体的楔锥套筒，每个半圆弧夹片位于被连接钢筋的两个纵肋之间，这样，铁丝可以放置在水平环槽内，这样既能保证铁丝将两半圆弧夹片箍紧，又不会使得铁丝突出于第一圆锥面，避免铁丝干扰到楔锥套筒的第一圆锥面与内套筒异形螺母的第三圆锥面之间的接触。
作为再改进，楔锥套筒的第一圆锥面设有两条轴向减剪槽，这样的设计，能抵消实际施工中钢筋直径和圆度的偏差，以使得径向挤压力均匀。
作为进一步改进，内套筒异形螺母的中心通孔的孔壁与被连接钢筋的第二圆柱面之间的缝隙内填充有粘结材料，粘结材料能填补钢筋与内套筒异形螺母之间的间隙，待粘结材料硬化后达到一定强度后，能使得内套筒异形螺母与钢筋之间产生粘结锚固作用，防止内套筒异形螺母松动。
而且，第一圆柱面上的锯齿牙从上往下牙形逐渐加深，即靠近锥顶面的牙形浅而靠近锥底面的牙形深，这样的设计能避免上部钢筋截面被过于消弱而破坏。
作为还进一步改进，它还包括封板，封板上设有环形的螺纹肋和环形的卷边，螺纹肋上设有用于与外套筒支承架的盲孔的内螺纹配合的外螺纹，这样，在实际施工中，受环境或工艺要求限制，可能存在只需要先固定一根钢筋，再进行别的操作，最后再将两根钢筋对接的状况，此时，可以先将固定的钢筋与外套筒支承架锚固，再用封板保护住外套筒支承架的另一个盲孔，具体的说，将封板的螺纹肋的外螺纹与外套筒支承架的盲孔的内螺纹旋合，并利用卷边卡住盲孔的孔侧壁。
附图说明
图1是本发明钢筋楔锥锚固式连接装置的侧剖视结构示意图。
图2是本发明钢筋楔锥锚固式连接装置的一端旋有封板的侧剖视结构示意图。
图3是本发明钢筋楔锥锚固式连接装置的楔锥套筒的第一圆柱面的锯齿牙的牙形的局部放大正视结构示意图。
图4是本发明钢筋楔锥锚固式连接装置的半圆弧夹片的放大结构示意图。
图5是本发明钢筋楔锥锚固式连接装置的楔锥套筒套合在被连接钢筋的俯视结构示意图。
图中所示1、被连接钢筋，1.1、第二圆柱面，1.2、纵肋，2、楔锥套筒，2.1、半圆弧夹片，2.2、第一圆柱面，2.3、第一圆锥面，2.4、第二圆锥面，2.5、锯齿牙，2.6、水平环槽，2.7、减剪槽，2.8、第一槽，2.9、第二槽，3、内套筒异形螺母，3.1、第一六角头，3.2、螺杆部，3.3、中心通孔，3.4、第三圆锥面，4、外套筒支承架，4.1、盲孔，4.2、第四圆锥面，4.3、第二六角头，5、封板，5.1、螺纹肋，5.2、卷边。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明钢筋楔锥锚固式连接装置，它包括被连接钢筋1、楔锥套筒2、内套筒异形螺母3、外套筒支承架4和封板5。
楔锥套筒2的内筒壁为第一圆柱面2.2、外筒壁为第一圆锥面2.3、筒大椎底面为第二圆锥面2.4、筒小锥顶面为圆环平面，第一圆柱面2.2设有锯齿牙2.5，每个楔锥套筒2由左右对称的两个半圆弧夹片2.1扣合而成。每个半圆弧夹片2.1设有用于容置铁丝的水平环槽2.6，铁丝将两半圆弧夹片2.1箍紧在被连接钢筋1的第二圆柱面1.1上以构成整体的楔锥套筒2。每个半圆弧夹片2.1位于被连接钢筋1的两个纵肋1.2之间。具体的说，每个半圆弧夹片2.1的两侧分别与连接钢筋1的两个纵肋1.2抵靠，两个半圆弧夹片2.1实际上是不连续的，两个半圆弧夹片2.1之间存在两个间隙，每个间隙的宽度略大于纵肋1.2根部的厚度。
考虑到楔锥套筒的自锁及水平作用力，所述的第一圆锥面2.3的锥度不超过7度。
所述的锯齿牙2.5是指，楔锥套筒2的第一圆柱面2.2上设有多条平行的第一槽2.8和多条平行的第二槽2.9，第一槽2.8与第二槽2.9的夹角为60度，上述的所有第一槽2.8和第二槽2.9交织成网状，每条第一槽2.8与每条第二槽2.9交接处形成四个尖角状的锯齿牙2.5。
实际施工中被连接钢筋1直径和圆度往往存在偏差，为弥补这种偏差，楔锥套筒2的第一圆锥面2.3设有两条轴向减剪槽2.7。换句话说，该减剪槽2.7的长度方向与楔锥套筒2的轴线平行，该减剪槽2.7的深度沿楔锥套筒2的筒小锥顶面向筒大椎底面逐渐增大。
内套筒异形螺母3由第一六角头3.1和螺杆部3.2构成，螺杆部3.2设有外螺纹，内套筒异形螺母3沿轴向贯通有中心通孔3.3，中心通孔3.3的孔壁与螺杆部3.2底面之间设有第三圆锥面3.4。
外套筒支承架4的两端各设一个盲孔4.1，盲孔4.1的孔侧壁设有内螺纹，盲孔4.1的孔侧壁与孔底壁之间设有第四圆锥面4.2，外套筒支承架4的中部设有用于抓握的第二六角头4.3。
每根被连接钢筋1的端面与外套筒支承架4的一个盲孔4.1的孔底壁抵紧，该被连接钢筋1的外圆柱面为第二圆柱面1.1，该被连接钢筋1的第二圆柱面1.1由楔锥套筒2的第一圆柱面2.2的锯齿牙2.5抵紧，楔锥套筒2的第二圆锥面2.4与外套筒支承架4的一个盲孔4.1的第四圆锥面4.2抵紧，楔锥套筒2的第一圆锥面2.3由内套筒异形螺母3的第三圆锥面3.4抵紧，内套筒异形螺母3的外螺纹与外套筒支承架4的一个盲孔4.1的内螺纹旋紧。内套筒异形螺母3的中心通孔3.3的孔壁与被连接钢筋1的第二圆柱面1.1之间的缝隙内填充有粘结材料。当然，该粘结材料也可以采用高强度等级的水泥、结构胶或水泥浆来替代。
封板5上设有环形的螺纹肋5.1和环形的卷边5.2，螺纹肋5.1上设有用于与外套筒支承架4的盲孔4.1的内螺纹配合的外螺纹。
本发明钢筋楔锥锚固式连接方法，其步骤如下。
a、将一根被连接钢筋1的端面磨平，将该被连接钢筋1的锚固长度段的两纵肋1.2之间的月牙形横肋磨去。
b、将该被连接钢筋1套入内套筒异形螺母3的中心通孔3.3。
c、将两个半圆弧夹片2.1用铁丝扣合箍紧在被连接钢筋1的锚固长度段以构成完整的楔锥套筒2。
d、将被连接钢筋1连同楔锥套筒2插入外套筒支承架4的一个盲孔4.1内，且使得被连接钢筋1的端面与盲孔4.1的孔底壁抵紧。
e、固定住外套筒支承架4的第二六角头4.3，同时将内套筒异形螺母3的外螺纹旋入外套筒支承架4的一个盲孔4.1的内螺纹内，使得内套筒异形螺母3的第三圆锥面3.4与楔锥套筒2的第一锥面抵紧，楔锥套筒2的第二锥面与外套筒支承架4的盲孔4.1的第四圆锥面4.2抵紧，楔锥套筒2的第一圆柱面2.2上的锯齿牙2.5嵌入被连接钢筋1的第二圆柱面1.1内，此时，内套筒异形螺母3的螺杆部3.2的底面与外套筒支承架4的盲孔4.1的第四圆锥面4.2不接触。
f、向内套筒异形螺母3的中心通孔3.3的孔壁与被连接钢筋1的第二圆柱面1.1之间的缝隙内注胶。
g、重复步骤a～f，将另一根被连接钢筋1经另一个楔锥套筒2和另一个内套筒异形螺母3锚固在外套筒支承架4的另一个盲孔4.1内。
其中，步骤g是正常的需要将两根钢筋对接的状况，当然，实际施工中也有需要先将一根钢筋与外套筒支承架4锚固而另一根暂时不锚固的状况，此时，将封板5的螺纹肋5.1的外螺纹旋入外套筒支承架4空着的那个盲孔4.1的内螺纹上，且使得卷边5.2与该盲孔4.1的孔侧壁卡牢。
Claims (4)
1.一种钢筋楔锥锚固式连接装置，其特征在于：它包括被连接钢筋(1)、楔锥套筒(2)、内套筒异形螺母(3)和外套筒支承架(4)；
楔锥套筒(2)的内筒壁为第一圆柱面(2.2)、外筒壁为第一圆锥面(2.3)、筒大椎底面为第二圆锥面(2.4)、筒小锥顶面为圆环平面，第一圆柱面(2.2)设有锯齿牙(2.5)，每个楔锥套筒(2)由左右对称的两个半圆弧夹片(2.1)扣合而成；
内套筒异形螺母(3)由第一六角头(3.1)和螺杆部(3.2)构成，螺杆部(3.2)设有外螺纹，内套筒异形螺母(3)沿轴向贯通有中心通孔(3.3)，中心通孔(3.3)的孔壁与螺杆部(3.2)底面之间设有第三圆锥面(3.4)；
外套筒支承架(4)的两端各设一个盲孔(4.1)，盲孔(4.1)的孔侧壁设有内螺纹，盲孔(4.1)的孔侧壁与孔底壁之间设有第四圆锥面(4.2)，外套筒支承架(4)的中部设有用于抓握的第二六角头(4.3)；
每根被连接钢筋(1)的端面与外套筒支承架(4)的一个盲孔(4.1)的孔底壁抵紧，该被连接钢筋(1)的外圆柱面为第二圆柱面(1.1)，该被连接钢筋(1)的第二圆柱面(1.1)由楔锥套筒(2)的第一圆柱面(2.2)的锯齿牙(2.5)抵紧，楔锥套筒(2)的第二圆锥面(2.4)与外套筒支承架(4)的一个盲孔(4.1)的第四圆锥面(4.2)抵紧，楔锥套筒(2)的第一圆锥面(2.3)由内套筒异形螺母(3)的第三圆锥面(3.4)抵紧，内套筒异形螺母(3)的外螺纹与外套筒支承架(4)的一个盲孔(4.1)的内螺纹旋紧；
楔锥套筒(2)的每个半圆弧夹片(2.1)设有用于容置铁丝的水平环槽(2.6)，铁丝将两半圆弧夹片(2.1)箍紧在被连接钢筋(1)的第二圆柱面(1.1)上以构成整体的楔锥套筒(2)，每个半圆弧夹片(2.1)位于被连接钢筋(1)的两个纵肋(1.2)之间；
楔锥套筒(2)的第一圆锥面(2.3)设有两条轴向减剪槽(2.7)。
2.根据权利要求1所述的钢筋楔锥锚固式连接装置，其特征在于：内套筒异形螺母(3)的中心通孔(3.3)的孔壁与被连接钢筋(1)的第二圆柱面(1.1)之间的缝隙内填充有粘结材料。
3.根据权利要求1所述的钢筋楔锥锚固式连接装置，其特征在于：它还包括封板(5)，封板(5)上设有环形的螺纹肋(5.1)和环形的卷边(5.2)，螺纹肋(5.1)上设有用于与外套筒支承架(4)的盲孔(4.1)的内螺纹配合的外螺纹。
4.一种钢筋楔锥锚固式连接方法，其特征在于：其步骤包括：
a、将一根被连接钢筋(1)的端面磨平，将该被连接钢筋(1)的锚固长度段的两纵肋(1.2)之间的月牙形横肋磨去；
b、将该被连接钢筋(1)套入内套筒异形螺母(3)的中心通孔(3.3)；
c、将两个半圆弧夹片(2.1)用铁丝扣合箍紧在被连接钢筋(1)的锚固长度段以构成完整的楔锥套筒(2)；
d、将被连接钢筋(1)连同楔锥套筒(2)插入外套筒支承架(4)的一个盲孔(4.1)内，且使得被连接钢筋(1)的端面与盲孔(4.1)的孔底壁抵紧；
e、固定住外套筒支承架(4)的第二六角头(4.3)，同时将内套筒异形螺母(3)的外螺纹旋入外套筒支承架(4)的一个盲孔(4.1)的内螺纹内，使得内套筒异形螺母(3)的第三圆锥面(3.4)与楔锥套筒(2)的第一圆锥面(2.3)抵紧，楔锥套筒(2)的第二圆锥面(2.4)与外套筒支承架(4)的盲孔(4.1)的第四圆锥面(4.2)抵紧，楔锥套筒(2)的第一圆柱面(2.2)上的锯齿牙(2.5)嵌入被连接钢筋(1)的第二圆柱面(1.1)内，此时，内套筒异形螺母(3)的螺杆部(3.2)的底面与外套筒支承架(4)的盲孔(4.1)的第四圆锥面(4.2)不接触；
f、向内套筒异形螺母(3)的中心通孔(3.3)的孔壁与被连接钢筋(1)的第二圆柱面(1.1)之间的缝隙内注胶；
g、重复步骤a～f，将另一根被连接钢筋(1)经另一个楔锥套筒(2)和另一个内套筒异形螺母(3)锚固在外套筒支承架(4)的另一个盲孔(4.1)内。
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