CN108487550B - 一种具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，包括中心轴杆、依次套在所述中心轴杆上的约束螺母、第一刚性垫片、组合碟簧和第二刚性垫片、与中心轴杆一端连接的第一钢筋套筒、与中心轴杆另一端螺纹连接的轴杆螺母、安装在中心轴杆上并将第一刚性垫片、组合碟簧、第二刚性垫片、轴杆螺母环绕在内的第二钢筋套筒，中心轴杆包括依次连接的轴杆端头段、轴杆过渡段、贯通轴杆段和螺纹轴杆段。本发明突破了传统的类连续钢筋的连接套筒设计概念使连接具有足够的变形能力和承载能力，使该构造在梁柱节点塑性铰区，抗连续倒塌等方面具有比传统连接套筒、连续钢筋更突出的优势。

Description

一种具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒

技术领域

本发明涉及一种具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，属于土木工程钢筋连接技术领域。

背景技术

随着建筑工业化的不断推进，预制装配混凝土结构不断得到广泛的应用，但是传统的钢筋连接方式(包括钢筋搭接、焊接)在质量、效率和可操作性方面均不能满足建筑工业化的需求。钢筋套筒连接已经成为主要的连接方式，并且形成了《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107-2016)，钢筋套筒连接手段基本成熟，但是仍有申请人从各个方面进行了改进，技术规程没有包括进去，如申请号为CN201010608926的申请人提供了一种包括内通孔和扳手卡位的钢筋连接套筒克服了现有钢筋连接套筒外表面所带来的不易旋紧、易打滑的缺陷；申请号为CN201310362973的申请人提出了一种带有补偿钢筋长度装置的钢筋连接套筒，大大提高了轴向抗压性能以及提高了连接钢筋的安装精度，并且实现了钢筋长度的补偿；申请号为CN201510909544的申请人提出了一种可以实现钢筋长度补偿、提高钢筋同心度和安装效率对的钢筋连接套筒；申请号为CN201610202974的申请人提出了一种套筒内壁设有连接螺纹和自锁结构的连接套筒，用于提高钢筋的施工效率；申请号为CN201610568235的申请人提出了一种包括支撑体、弹性构件、压球体、紧固件和盖部件的钢筋连接套筒用于缩短连接的工作时间；申请号为CN201621110160的申请人提出了一种可以解决解决现有的钢筋连接套筒不能保证钢筋连接套筒两端螺合的钢筋进丝一致问题的连接套筒。

以上的钢筋连接方式全部为采用刚性连接的概念，即认为钢筋套筒连接区域不能发生变形，此时的钢筋连接套筒用在预制装配混凝土连接中与连续钢筋的变形性能、与混凝土的粘结性能等各方面均有所差异，而且相对于连续钢筋没有明显优势。

发明内容

技术问题：为了突破现有钢筋连接套筒概念上的局限性，本发明提供一种具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，在满足连接要求的承载能力的基础上，使连接钢筋具有比连续钢筋更好的变形能力，为钢筋连接套筒在节点塑性铰区、抗连续倒塌等方面的应用提供了一种思路。

技术方案：本发明的具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，包括中心轴杆、依次套在所述中心轴杆上的约束螺母、第一刚性垫片、组合碟簧和第二刚性垫片、与中心轴杆一端连接的第一钢筋套筒、与中心轴杆另一端螺纹连接的轴杆螺母、安装在中心轴杆上并将第一刚性垫片、组合碟簧、第二刚性垫片、轴杆螺母环绕在内的第二钢筋套筒，所述中心轴杆包括依次连接的轴杆端头段、轴杆过渡段、贯通轴杆段和螺纹轴杆段，所述第一钢筋套筒连接在轴杆端头段上，所述约束螺母安装在轴杆过渡段上，并将第一刚性垫片约束在第二钢筋套筒上，所述组合碟簧安装在贯通轴杆段上，轴杆螺母安装在螺纹轴杆段上。

进一步的，本发明连接套筒中，所述第二钢筋套筒包括依次连接的套筒外螺纹段、套筒无螺纹段、套筒内凸段和套筒内螺纹段，约束螺母将第一刚性垫片约束在套筒外螺纹段上。

进一步的，本发明连接套筒中，所述第二刚性垫片紧压在套筒内凸段和轴杆螺母上，所述轴杆螺母的外径不大于套筒内凸段的内径，且大于第二刚性垫片的内环半径。

进一步的，本发明连接套筒中，所述第一刚性垫片和第二刚性垫片均是环形柱体结构，内径与贯通轴杆段的半径相同。

进一步的，本发明连接套筒中，所述组合碟簧由多组碟簧基本单元串联而成。

进一步的，本发明连接套筒中，所述碟簧基本单元为环形圆台型结构，并且采用正反对称结合阵列形式进行布置，碟簧基本单元的内环半径与贯通轴杆段的半径相同，并与外侧的第二钢筋套筒存在间隙。

进一步的，本发明连接套筒中，所述第一钢筋套筒与约束螺母保持接触状态。

有益效果：本发明的具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，突破了传统的钢筋连接套筒连接性能等同连续钢筋的概念设计方法，突破了连接套筒单一满足强度指标的设计要求，增加了对变形能力的控制，具有以下的优点：(1)由于设计的钢筋连接套筒具有双刚性特征，在初始受拉时保持较大的刚度，满足基本的承载能力要求。在塑性铰区需要较大的变形能力时，连接套筒进入低刚度阶段，保持承载能力的同时发生较大的变形，当达到足够的变形后，出现第二刚度，承载能力继续提高，这种特性在预制装配梁柱节点的塑性铰区具有很大的适应性。(2)在连续倒塌领域，当局部结构构件破坏，其他的构件需要满足在较大的变形下仍然具有足够的承载能力，该双刚度的柔性连接套筒相比于连续钢筋和普通的钢筋连接套筒由于具有在较大变形下保持足够的承载能力而呈现出突出的优势。(3)该双刚度的柔性连接套筒的刚度受到碟簧尺寸、布置方式和数量等方面的影响，即刚度是可调节的，可以根据结构构件在不同部位、不同承载能力变形能力的要求下进行设计，具有通用性。

附图说明

为进一步详细说明，下面为本发明的附图：

图1为本发明的具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒在未使用时的示意图。

图2为中心轴杆示意图。

图3为第一钢筋套筒示意图。

图4为约束螺母示意图。

图5第二钢筋套筒剖面示意图。

图6为轴杆螺母示意图。

图7为第一(二)刚性垫片示意图。

图8为组合碟簧示意图。

图9为碟簧基本单元示意图。

图10为组合碟簧双刚性模型示意图。

图11为本发明的具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒在受拉时的示意图。

其中：1为中心轴杆、2为第一钢筋套筒、3为约束螺母、4为第二钢筋套筒、5为轴杆螺母、601为第一刚性垫片、602为第二刚性垫片、7为组合碟簧。

具体实施方式

下面结合具体的实施并参照附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒的示意图，图示的该连接套筒包括中心轴杆1、依次套在所述中心轴杆1上的约束螺母3、第一刚性垫片601、组合碟簧7和第二刚性垫片602、与中心轴杆1一端连接的第一钢筋套筒2、与中心轴杆1另一端螺纹连接的轴杆螺母5、安装在中心轴杆1上并将第一刚性垫片601、组合碟簧7、第二刚性垫片602、轴杆螺母5环绕在内的第二钢筋套筒4。图1中的中心轴杆1包括依次连接的轴杆端头段101、轴杆过渡段102、贯通轴杆段103和螺纹轴杆段104，如图2所示。第一钢筋套筒2连接在轴杆端头段101上，约束螺母3安装在轴杆过渡段102上，并将第一刚性垫片601约束在第二钢筋套筒4上，组合碟簧7安装在贯通轴杆段103上，轴杆螺母5安装在螺纹轴杆段104上。第二钢筋套筒4包括依次连接的套筒外螺纹段401、套筒无螺纹段402、套筒内凸段403和套筒内螺纹段404，如图5所示。第二刚性垫片602紧压在套筒内凸段403和轴杆螺母5上，轴杆螺母5的外径不大于套筒内凸段403的内径，且大于第二刚性垫片602的内环半径。图7所示的第一刚性垫片601和第二刚性垫片602均是环形柱体结构，内径与贯通轴杆段103的半径相同。图8所示的组合碟簧7由多组碟簧基本单元701串联而成。图9所示的碟簧基本单元701为环形圆台型结构，并且采用正反对称结合阵列形式进行布置，即由单个碟簧基本单元沿轴向镜像出一个对称的碟簧基本单元形成一组，然后按组的形式沿着轴向进行阵列布置，碟簧基本单元701的内环半径与贯通轴杆段103的半径相同，并与外侧的第二钢筋套筒4存在间隙。未受力状态下的第一钢筋套筒2与约束螺母3保持接触状态。

图10所示为组合碟簧7的双刚度的特性，当组合碟簧7承受较低的受压荷载时，荷载位移曲线对应的刚度较大，且对应的位移范围和承载力范围满足第一阶段的承载能力和变形能力要求，称之为第一刚度阶段，但是当达到第一刚度阶段的最大承载能力后，荷载位移曲线出现水平段，即随着受压位移的增加承受的荷载不会上升，表现出较大变形能力，当变形达到一定程度后随着位移的增加所需的荷载又逐渐增加，此时进入第二刚度阶段，可以继续满足大变形下的承载能力要求。

在使用状态下钢筋连接套筒受拉后，连接套筒会发生轴向变形，如图11所示，第一钢筋套筒2与约束螺母3分离，中心轴杆1和轴杆螺母5沿着轴向挤压组合碟簧7，组合碟簧再受压荷载下呈现出双刚度特性，组合碟簧7发生轴向和径向变形，第一刚性垫片601受到约束螺母3的作用不发生相对位移，第二刚性垫片602与套管内凸端403分离，第一刚性垫片601和第二刚性垫片602之间的间距减小。

Claims (5)

1.一种具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，其特征在于，该连接套筒包括中心轴杆(1)、依次套在所述中心轴杆(1)上的约束螺母(3)、第一刚性垫片(601)、组合碟簧(7)和第二刚性垫片(602)、与中心轴杆(1)一端连接的第一钢筋套筒(2)、与中心轴杆(1)另一端螺纹连接的轴杆螺母(5)、安装在中心轴杆(1)上并将第一刚性垫片(601)、组合碟簧(7)、第二刚性垫片(602)、轴杆螺母(5)环绕在内的第二钢筋套筒(4)，所述中心轴杆(1)包括依次连接的轴杆端头段(101)、轴杆过渡段(102)、贯通轴杆段(103)和螺纹轴杆段(104)，所述第一钢筋套筒(2)连接在轴杆端头段(101)上，所述约束螺母(3)安装在轴杆过渡段(102)上，并将第一刚性垫片(601)约束在第二钢筋套筒(4)上，所述组合碟簧(7)安装在贯通轴杆段(103)上，轴杆螺母(5)安装在螺纹轴杆段(104)上，所述第二钢筋套筒(4)包括依次连接的套筒外螺纹段(401)、套筒无螺纹段(402)、套筒内凸段(403)和套筒内螺纹段(404)，约束螺母(3)将第一刚性垫片(601)约束在套筒外螺纹段(401)上，所述第二刚性垫片(602)紧压在套筒内凸段(403)和轴杆螺母(5)上，所述轴杆螺母(5)的外径不大于套筒内凸段(403)的内径，且大于第二刚性垫片(602)的内环半径。

2.根据权利要求1所述的具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，其特征在于，所述第一刚性垫片(601)和第二刚性垫片(602)均是环形柱体结构，内径与贯通轴杆段(103)的半径相同。

3.根据权利要求1所述的具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，其特征在于，所述组合碟簧(7)由多组碟簧基本单元(701)串联而成。

4.根据权利要求3所述的具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，其特征在于，所述碟簧基本单元(701)为环形圆台型结构，并且采用正反对称结合阵列形式进行布置，碟簧基本单元(701)的内环半径与贯通轴杆段(103)的半径相同，并与外侧的第二钢筋套筒(4)存在间隙。

5.根据权利要求1所述的具有双刚度特性的钢筋柔性连接套筒，其特征在于，所述第一钢筋套筒(2)与约束螺母(3)保持接触状态。

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