CN106869122B - 预应力混凝土管桩快速机械接头结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预应力混凝土管桩快速机械接头结构，其特殊之处在于：包括相互连接的端板，所述端板上间隔设置有凸字形锁孔和预应力锚孔，所述端板外沿设置有弧形缺口，所述端板上还连接有护罩和螺孔槽，所述护罩和螺孔槽位于端板与混凝土管桩连接侧，所述护罩对应凸字形锁孔布置，与凸字形锁孔共同形成锁槽，所述螺孔槽与弧形缺口对应，并与弧形缺口共同形成弧形卡槽，两对应的端板由与锁槽配合的工字型锁销连接，并由端板边缘弧形卡槽处连接的弧形卡板固定。整个接头结构简单、经济实用、安全可靠、且具有较高抗拔抗剪能力的预应力混凝土管桩快速机械接头结构。
Description
技术领域
本发明涉及建筑预应力混凝土管桩连接结构，特别涉及一种预应力混凝土管桩快速机械接头结构。
技术背景
预应力混凝土管桩是从20世纪80年代末在我国开始应用较多的一种预制桩型，由于该桩型具有工艺简单、质量可靠、施工速度快、造价较低、检测方便等优点，在工程中取得了相当广泛的应用。
现有的预应力混凝土管桩接桩方式一般有焊接和机械连接两种方式，其中使用最广泛的接桩方式为焊接接桩。焊接接桩是在现场通过焊接管桩端板将两根管桩连接在一起的接桩方式，该方式具有施工简单，便于实现等优点，但随着工程实践的检验，也暴露出大量的问题。首先，焊接接桩技术耗时多，根据《建筑桩基技术规范》规定，焊接好的桩头应自然冷却后方可继续沉桩，自然冷却时间不宜少于8min，考虑焊接施工等工序，一般完成一根接桩需要20～30分钟，接桩效率较低；其次，焊接接桩质量不稳定，接头焊接质量受焊接工人技术、焊接环境影响较大，焊接质量不稳定；再次，在实际工程当中，为了缩短工期，经常出现刚焊完立即继续沉桩的现象，接头极易发生淬火或遇水脆裂，且管桩被打入土层后难以进行检查，难以发现其缺陷，为工程带来安全隐患；再次，焊接时焊缝表面温度较高，难以对金属零部件提前进行防腐处理，管桩使用寿命难以保证。
机械连接在管桩接桩中也有较成熟的施工经验，其接头形式主要有机械啮合、机械法兰、机械扣接和机械螺纹等。机械连接操作简单，快捷高效，但普遍存在接头结构复杂，成本高，内置弹簧容易老化失效，施工对位困难等问题，且机械接头在抗拔抗剪能力方面还有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种结构简单、经济实用、安全可靠、且具有较高抗拔抗剪能力的预应力混凝土管桩快速机械接头结构。
为了实现上述目的，本发明所设计的预应力混凝土管桩快速机械接头结构，其特殊之处在于：包括相互连接的端板，所述端板上间隔设置有凸字形锁孔和预应力锚孔，所述端板外沿设置有弧形缺口，所述端板上还连接有护罩和螺孔槽，所述护罩和螺孔槽位于端板与混凝土管桩连接侧，所述护罩对应凸字形锁孔布置，与凸字形锁孔共同形成锁槽，所述螺孔槽与弧形缺口对应，并与弧形缺口共同形成弧形卡槽，两对应的端板由与锁槽配合的工字型锁销连接，并由端板边缘弧形卡槽处连接的弧形卡板固定。
进一步地，还包括夹式扳手和钢管，所述夹式扳手由两个半圆形扳手弧形段拼接而成，所述扳手弧形段两端均设置有沿径向的伸长段，所述钢管套接在相邻两伸长段上，所述扳手弧形段内侧对应弧形缺口设置有卡纹板。使用时，钢管套接于伸长段，可加长扭力臂，加大扭矩；卡纹板与端板弧形缺口相扣，可将扭矩传递至管桩。
更进一步地，所述半圆形扳手弧形段内卡纹板至少设置两个，且所述卡纹板尺寸小于弧形卡槽2～4mm，确保使用时卡纹板可顺利扣入端板弧形缺口，将扭矩传递至管桩。
再进一步地，所述凸字形锁孔包括大口部分和小口部分，为确保管桩对接时工字型锁销顺利进入锁孔大口部分，所述大口部分的孔口有45°锁槽倒角。为便于对接时锁销顺利进入锁孔小口部分，以实现其连接功能，所述大口部分和小口部分连接处为一倾斜过渡面。
再进一步地，所述工字型锁销纵截面为工字型，为保证工字型锁销顺利进入锁孔小口部分，并实现锁销与锁孔紧密连接，所述工字型锁销两端内侧对应端面设置有0～5°倾角，所述凸字形锁孔的小口部分与工字型锁销两端内侧面对应位置也设置有相配合的锁槽倾斜面。
再进一步地，为防止连接过程中出现卡顿，实现快速连接，所述工字型锁销两端外端面边缘处设置有45°锁销倒角，两端内侧对应端面边缘设置有锁销倒圆角。所述倾斜过渡面位于凸字形锁孔孔口端设置有锁槽倒圆角，与锁销倒圆角对应。
再进一步地，所述弧形缺口位于预应力锚孔对应的端板外沿，弧形缺口一方面起到定位功能，另一方面提供一定的抗拔抗剪力。弧形缺口数量可根据接头抗拔抗剪要求调整，但数量不多于预应力锚孔。
再进一步地，所述螺孔槽包括防护围板和带螺纹孔的螺孔台，所述螺孔台边缘与弧形缺口边缘齐平，用于连接弧形卡板；所述防护围板整体呈U字形，设置在螺孔台边缘，用于隔离螺孔台，防止混凝土管桩成桩时混凝土进入螺孔台。
再进一步地，为保证弧形卡板与管桩连接强度，所述螺孔台中的螺纹孔深度不小于10mm。但为防止预应力筋锈蚀，所述螺孔台中螺纹孔深度与端板弧形缺口深度之和不大于管桩混凝土保护层厚度的三分之二。
本发明的优点在于：
1、上下端板完全对称，无方向性，方便生产，在沉桩过程中可避免管桩上下方向错误，提高生产及沉桩效率。
2、端板、弧形卡板、工字型锁销、护罩、螺孔台、螺栓均可独立加工制作，且可规定通用尺寸，大大降低生产成本，提高生产效率。
3、施工速度快，传统焊接连接每个接头需要20～30分钟，本方法只需将工字形锁销放入一节端板，另一节端板旋转对位，再用弧形卡板固定即可，完整过程只需2～3分钟。
4、连接质量可靠，连接质量受施工环境、工人技术影响小，抗拔抗剪切能力可通过调整弧形卡板数量及其厚度、工字形锁销尺寸控制，抗拔抗剪能力强。
5、无内置弹簧等精密结构，连接结构抗锈蚀性能强，使用寿命长。
6、锁槽与工字型锁销均设置有倒角，施工对位便捷快速。
7、结构简单，且各零部件尺寸统一，便于安装。
附图说明
图1为本发明锁槽与工字型锁销配合结构示意图。
图2为本发明弧形卡槽与弧形卡板连接结构示意图。
图3为本发明端板结构示意图。
图4为图3中A处放大结构示意图。
图5为本发明锁槽结构示意图。
图6为图5的A-A剖视图。
图7为图5的B-B剖视图。
图8为工字型锁销结构示意图。
图9为图8的左视图。
图10为本发明弧形卡槽结构示意图。
图11为图10的C-C剖视图。
图12为本发明弧形卡板结构示意图。
图13为图12的D-D剖视图。
图14为夹式扳手结构示意图。
图中：端板1；预应力锚孔1-1；弧形缺口1-2；凸字形锁孔1-3；大口部分1-31；小口部分1-32；倾斜过渡面1-33；工字型锁销2；护罩3；弧形卡板4；卡板螺纹孔4-1；螺孔槽5；螺孔台5-1，螺纹孔5-11；防护围板5-2；螺栓6；锁槽7；45°锁槽倒角7-1；锁槽倾斜面7-2；锁槽倒圆角7-3；扳手弧形段9-1；伸长段9-2；卡纹板9-3；钢管9-4；焊接点11；45°锁销倒角21；锁销倒圆角22；锁销斜面23。
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的详细描述：
图中所示的预应力混凝土管桩快速机械接头结构，包括相互连接的端板1，所述端板1上间隔设置有凸字形锁孔1-3和预应力锚孔1-1，所述端板1外沿设置有弧形缺口1-2，所述端板1上还连接有护罩3和螺孔槽5，所述护罩3和螺孔槽5位于端板1与混凝土管桩连接侧，所述护罩3对应凸字形锁孔1-3布置，与凸字形锁孔1-3共同形成锁槽，护罩3形状与工字型锁销2相配合，焊接在端板1上；所述螺孔槽5与弧形缺口1-2对应，并与弧形缺口1-2共同形成弧形卡槽，两对应的端板1由与锁槽配合的工字型锁销2连接，并由端板1边缘弧形卡槽处连接的弧形卡板4固定。弧形卡槽各向尺寸均大于弧形卡板4尺寸1～2mm。
其中，凸字形锁孔1-3包括大口部分1-31和小口部分1-32，所述大口部分1-31和小口部分1-32连接处为一倾斜过渡面1-33，为方便安装，凸字形锁孔大口部分1-31尺寸大于工字型锁销2尺寸2～4mm，且大口部分1-31的孔口有45°锁槽倒角7-1。
工字型锁销2纵截面为工字型，为方便安装，工字型锁销2两对应端内侧端面设置有0～5°倾角，使得工字型锁销两对应端内侧端面为0～5°倾角锁销斜面23，凸字形锁孔1-3的小口部分1-32与工字型锁销2两对应端内侧端面也设置有相配合的锁槽倾斜面7-2。工字型锁销2两端外端面边缘处设置有45°锁销倒角21，两对应端内侧端面边缘设置有锁销倒圆角22，倾斜过渡面1-33对应锁销倒圆角22设置有相应的锁槽倒圆角7-3，所述锁槽倒圆角7-3位于倾斜过渡面1-33顶部，即凸字形锁孔1-3孔口处。
弧形缺口1-2位于预应力锚孔1-1对应的端板1外沿，弧形缺口1-2数量不多于预应力锚孔1-1。弧形缺口1-2深度不小于10mm，且不大于管桩混凝土保护层厚度的三分之一。预应力锚孔1-1的数量与混凝土管桩预应力筋配筋数量相等。利用预应力筋锚孔将预应力筋与端板连接。
螺孔槽5包括防护围板5-2和螺孔台5-1，防护围板5-2和螺孔台5-1可为一体成型结构，螺孔台5-1边缘与弧形缺口边缘齐平，焊接在端板1上，螺孔台5-1用于连接弧形卡板4，螺孔台上设置有螺纹孔5-11，弧形卡板4上也对应设置有卡板螺纹孔4-1，弧形卡板4与螺孔台5-1通过螺栓6连接；防护围板5-2整体呈U字形，设置在螺孔台5-1边缘，用于隔离螺孔台，防止混凝土管桩成桩时混凝土进入螺孔台5-1。螺纹孔5-11深度不小于10mm，且与弧形缺口1-2深度之和不大于管桩混凝土保护层厚度的三分之二。
为方便安装，本发明还包括夹式扳手和钢管9-4，夹式扳手由两个半圆形扳手弧形段9-1拼接而成，扳手弧形段9-1两端均设置有沿径向的伸长段9-2，所述钢管9-4套接在相邻两伸长段9-2上，所述扳手弧形段9-1内侧对应弧形缺口1-2设置有卡纹板9-3。半圆形扳手弧形段9-1内卡纹板9-3至少设置两个，且所述卡纹板9-3尺寸小于弧形卡槽尺寸2～4mm。钢管9-4内径大于伸长段9-2外径10mm，可通过将伸长段9-2插入力臂钢管9-4以固定夹式扳手，并加大扭力臂。
为保证接头结构使用寿命，防止接头结构发生锈蚀，在结构对位连接前，锁槽内部填充半固态防锈润滑油。为了防止螺纹孔5-11锈蚀及螺孔槽5存在对预应力筋防锈的影响，在施工前，螺纹孔5-11内填充半固态防锈润滑油。
本发明在使用时，首先将护罩3及螺孔槽5焊接至端板1上，其中护罩3与凸字形锁孔1-3对位焊接于端板1一侧，护罩3与凸字形锁孔1-3共同组成锁槽，螺孔槽5与弧形缺口1-2对位焊接于端板1一侧，焊接点11如图11所示，并使得螺孔槽5外围的防护围板5-2与端板1边缘对齐，即与混凝土管桩外围齐平，螺孔槽5与端板1上弧形缺口1-2共同组成弧形卡槽。将预应力筋插入端板上的预应力锚孔1-1中固定，通过成桩设备施加预应力，并离心成型。因护罩3和螺孔槽5的存在，离心成型后的钢管桩内自然形成锁槽和弧形卡槽，向锁槽和螺纹孔5-11内填充半固态防锈润滑油。
现场接桩时，先沉入下节管桩，当下节管桩桩头离地面约0.5m时停止沉桩，并固定下节管桩。将工字形锁销2插入下节桩端板锁槽内，并将工字形锁销2推至凸字形锁孔1-3细口端部固定。起吊上节管桩，将上节管桩端头对准下节管桩端头，用夹式扳手夹紧上节管桩端板，利用夹式扳手人工操作使上下节管桩端板精确对位，将工字形锁销2插入上节管桩端板锁槽的凸字形锁孔1-3的大口内，通过夹式扳手旋转上节管桩，使上下节管桩端板弧形卡槽精确对位。将弧形卡板4放入精确对位的弧形卡槽内，并用螺栓将弧形卡板4两端分别固定在上下节管桩端板上，至此即实现两节管桩的接桩。
Claims (3)
1.预应力混凝土管桩快速机械接头结构，其特征在于：包括相互连接的端板(1)，所述端板(1)上间隔设置有凸字形锁孔(1-3)和预应力锚孔(1-1)，所述端板(1)外沿设置有弧形缺口(1-2)，所述端板(1)上还连接有护罩(3)和螺孔槽(5)，所述护罩(3)和螺孔槽(5)位于端板(1)与混凝土管桩连接侧，所述护罩(3)对应凸字形锁孔(1-3)布置，与凸字形锁孔(1-3)共同形成锁槽，所述螺孔槽(5)与弧形缺口(1-2)对应，并与弧形缺口(1-2)共同形成弧形卡槽，两对应的端板(1)由与锁槽配合的工字型锁销(2)连接，并由端板(1)边缘弧形卡槽处连接的弧形卡板(4)固定；还包括夹式扳手和钢管(9-4)，所述夹式扳手由两个半圆形扳手弧形段(9-1)拼接而成，所述扳手弧形段(9-1)两端均设置有沿径向的伸长段(9-2)，所述钢管(9-4)套接在相邻两伸长段(9-2)上，所述扳手弧形段(9-1)内侧对应弧形缺口(1-2)设置有卡纹板(9-3)；所述凸字形锁孔(1-3)包括大口部分(1-31)和小口部分(1-32)，所述大口部分(1-31)和小口部分(1-32)连接处为一倾斜过渡面(1-33)，所述大口部分(1-31)的孔口有45°锁槽倒角(7-1)；所述倾斜过渡面(1-33)位于凸字形锁孔(1-3)孔口端设置有锁槽倒圆角(7-3)；所述工字型锁销(2)纵截面为工字型，所述工字型锁销(2)两对应端内侧端面设置有0～5°倾角，所述凸字形锁孔(1-3)的小口部分(1-32)与工字型锁销(2)两对应端内侧端面也设置有相配合的锁槽倾斜面(7-2)；所述工字型锁销(2)两端外端面边缘处设置有45°锁销倒角(21)，两对应端内侧端面边缘设置有锁销倒圆角(22)；所述弧形缺口(1-2)位于预应力锚孔(1-1)对应的端板(1)外沿，弧形缺口(1-2)数量不多于预应力锚孔(1-1)；所述螺孔槽(5)包括防护围板(5-2)和带螺纹孔(5-11)的螺孔台(5-1)，所述螺孔台(5-1)边缘与弧形缺口边缘齐平，用于连接弧形卡板(4)；所述防护围板(5-2)设置在螺孔台(5-1)边缘，用于隔离螺孔台，防止混凝土管桩成桩时混凝土进入螺孔台(5-1)。
2.根据权利要求1所述的预应力混凝土管桩快速机械接头结构，其特征在于：所述半圆形扳手弧形段(9-1)内卡纹板(9-3)至少设置两个，且所述卡纹板(9-3)尺寸小于弧形卡槽2～4mm。
3.根据权利要求2所述的预应力混凝土管桩快速机械接头结构，其特征在于：所述螺纹孔(5-11)深度不小于10mm，所述螺纹孔(5-11)深度与弧形缺口(1-2)深度之和不大于管桩混凝土保护层厚度的三分之二。
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- 2017-03-23 CN CN201710179167.2A patent/CN106869122B/zh active Active
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