CN109235780A - 一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒及其施作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒及其施作方法，属于预制装配式结构工程施工技术领域。半灌浆套筒包括套筒，灌浆孔，出浆孔，螺栓，定位槽，凸起钢肋和密封圈。本发明通过侧拧螺栓和筒内壁定位槽的挤压力将钢筋固定，使桥墩受到地震作用后钢筋在灌浆套筒内不易发生位置变化，并通过螺栓与钢筋之间、定位槽与钢筋之间的摩擦力增加钢筋与灌浆套筒的锚固能力。本发明增加了螺栓的施工步骤，将排浆孔和注浆孔改进成内部螺纹的形式，并拧入螺栓，是对套筒部件功能的充分利用，且施工方法简便。螺栓可以提高桥墩混凝土与套筒间的粘结力，使套筒更好的锚固在混凝土中。

Description

一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒及其施作方法

技术领域

本发明涉及一种半灌浆套筒钢筋连接装置和施工方法，属于预制装配式结构工程施工技术领域，尤其是适用于高烈度地震区预制装配式结构。

背景技术

装配式预制墩柱是将墩柱沿竖直方向分割成数块件，在特定场地上预先制备，养护达到规定强度后运至施工现场完成组装，其常用的拼接接头的形式有承插式接头，钢筋锚固式接头，扣环式接头，钢板焊接式接头，法兰盘接头，后张预应力接头。上述的钢筋锚固式接头，墩身纵筋连续并贯穿整个墩柱，但是混凝土在节段间的接触面上完全断开。在现浇结构中，墩柱的抗剪能力是由纵向钢筋、箍筋和混凝土共同提供的，以承担地震作用下上部结构传递下来的较大剪力。

现有装配式结构钢筋锚固式接头中，半灌浆套筒接头一端采用灌浆方式连接钢筋，另一端采用非灌浆方式连接钢筋，通常另一端采用的是螺纹连接的形式。例如，公告号为CN 106836658 A的中国发明专利，公开了“一种新型装配式建筑灌浆套筒”，将一根端部加工有直螺纹的钢筋与一根带肋钢筋用相应的连接套筒连接在一起，并在连接套筒内浇灌以灌浆，进而实现利用连接套筒将上下两端的钢筋结合在一起。例如，公告号为CN103758291 B的中国发明专利，公开了“一种剪力增强型半灌浆套筒”，其沿套筒体的侧壁设置有螺栓孔，所述螺栓孔内安装有抗剪螺栓。以上两种套筒及现阶段大部分半灌浆套筒均通过钢筋-灌浆料-套筒-钢筋进行传力。而地震荷载作用下，预制构件接缝存在张开现象，此时灌浆套筒在拉弯剪或者压弯剪的往复作用下，筒口灌浆料易开裂破碎，从而引起套筒钢筋与灌浆料的粘结力降低，最终导致钢筋与套筒的锚固能力达不到继续使用的要求。

发明内容

为了增强装配式桥墩的抗震能力，克服现有灌浆套筒存在的地震作用下钢筋与套筒锚固能力降低的缺陷，本发明提供一种采用侧拧螺栓提供约束力的半灌浆套筒和节段间钢筋连接方式，通过侧拧螺栓和筒内壁定位槽的挤压力将钢筋固定，使桥墩受到地震作用后钢筋在灌浆套筒内不易发生位置变化，并通过螺栓与钢筋之间、定位槽与钢筋之间的摩擦力增加钢筋与灌浆套筒的锚固能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用侧拧螺栓提供侧向约束力的半灌浆套筒，包括套筒，灌浆孔，出浆孔，螺栓，定位槽，凸起钢肋和密封圈。

上述的套筒，在套筒内壁上设有凸起钢肋，套筒的一端为螺栓孔，与套丝后的第一钢筋相连，套筒另一端为开口形式的钢筋插入孔，与带肋的第二钢筋通过灌浆料相连，并用密封圈密封。在套筒螺栓孔一端的侧壁上设有灌浆孔，在套筒开口一端的侧壁上设有出浆孔，灌浆料从灌浆孔注入，从出浆孔排出。将螺栓通过灌浆孔和出浆孔依次拧入套筒内部并拧紧，使钢筋固定于灌浆孔和出浆孔对应套筒内壁的定位槽中。

套筒采用球墨铸铁进行铸造，或采用优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢或其它经过接头型式检验确定符合要求的钢材进行机械加工。定位槽、凸起钢肋与套筒为一个整体，采用机械加工而成。

套筒内壁上设有四圈凸起的钢肋，以增加套筒和灌浆料的粘结力，凸起的钢肋高度为2-5mm，宽度为2-5mm。

上述的套筒内壁在灌浆孔和出浆孔对侧设有凸出的第一定位槽和第二定位槽，第一定位槽和第二定位槽在套筒沿轴线方向上与筒壁倾斜过渡，在套筒横断面上为半圆状，高度为套筒内径减去钢筋带肋直径后的一半。

上述的套筒在钢筋插入孔处设有密封圈，密封圈为橡胶材质，中间穿过第二钢筋。

上述的套筒，所述的灌浆孔和出浆孔，在孔内壁设有螺纹，灌浆料从灌浆孔注入，从出浆孔排出，灌浆结束后，将第一螺栓拧入灌浆孔，再将第二螺栓拧入出浆孔，直到拧紧，其原理是：通过螺栓和定位槽的挤压力使钢筋约束在套筒中心位置，使其在地震力作用下不发生变位，并在套筒受压或受拉的情况下提供给第二钢筋一定摩擦力。

上述的第一螺栓和第二螺栓，直径为8-16mm，第一螺栓和第二螺栓的螺柱长度为套筒中心到混凝土边缘距离减去0.5倍钢筋直径，采用性能等级8.8级以上的高强度螺栓。

同时，本发明还公开了一种适用于高烈度区的墩柱节段间钢筋连接方式，所述的钢筋连接方式是指采用侧拧螺栓提供约束力的半灌浆套筒，对节段桥墩间的纵向钢筋进行连接。连接方式分为如下步骤：

第一步，将第一钢筋套丝后，与灌浆套筒的螺纹孔连接，并整体绑扎后浇筑桥墩节段混凝土。第二钢筋伸出桥墩或承台节段，长度为灌浆套筒内腔长度，并安装密封圈于第二钢筋根部位置。

第二步，将第二钢筋插入金属套筒，实现桥墩节段间的对接，并通过调整将节段对齐，保证第二钢筋处于套筒中心位置。

第三步，将灌浆料从灌浆孔注入，填满套筒内腔，直到有灌浆料从出浆孔排出为止。

第四步，灌浆结束后，立即将第二螺栓拧入灌浆孔后拧紧，然后将第一螺栓拧入出浆孔后拧紧，待灌浆料养护完成。自此，本桥墩节段连接方式施工完成。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明采用定位槽和螺栓将第二钢筋定位于套筒中心位置，在地震力作用下，虽然套筒开口处灌浆料容易破碎，但是由于螺栓的和定位槽对第二钢筋的固定作用，钢筋在套筒内位置不会发生改变，即灌浆料破碎情况不会向套筒内侧发展。

2、螺栓和第二钢筋、定位槽和第二钢筋间的摩擦力，可增加第二钢筋和灌浆套筒的锚固能力，用于补偿在地震作用下灌浆料破碎引起的粘结力损失。

3、本发明设有内部钢筋定位槽，定位槽和凸起钢肋与金属套筒三者整体同步铸造或机械加工，制作方便。

4、本发明增加了螺栓的施工步骤，将排浆孔和注浆孔改进成内部螺纹的形式，并拧入螺栓，是对套筒部件功能的充分利用，且施工方法简便。

5、本发明所述的第二螺栓拧紧后，将出浆孔内灌浆料压入筒内，此时灌浆料具有一定压强，在灌浆料达到标准强度后的膨胀力增大，使灌浆料与套筒间的粘结力更强。

6、螺栓可以提高桥墩混凝土与套筒间的粘结力，使套筒更好的锚固在混凝土中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为装配式桥墩中灌浆套筒布置图；

图2为半灌浆套筒侧视图；

图3为半灌浆套筒俯视图；

图4为半灌浆套筒沿套筒轴线侧视半剖面图；

图5为半灌浆套筒沿套筒轴线俯视半剖面图；

图6为半灌浆套筒垂直套筒轴线螺栓位置处半剖面图；

图7为半灌浆套筒施工流程框图；

图8为半灌浆套筒的结构示意图。

图中1.套筒，2.灌浆孔，3.出浆孔，4.螺栓，5.孔口定位槽，6.孔内定位槽，7.凸起钢肋，8.钢筋螺纹孔，9.钢筋插入孔，10.灌浆料，11.密封圈。

具体实施方式

在以下的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供了一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒，参照图2和图3所示，包括套筒(1)，灌浆孔(2)，出浆孔(3)，螺栓(4)，定位槽，凸起钢肋(7)和密封圈(11)。在套筒(1)的顶端设有钢筋螺纹孔(8)用于连接钢筋，套筒(1)底端设有钢筋插入孔(9)；在套筒(1)的侧面设置有灌浆孔(2)和出浆孔(3)，灌浆孔(2)和出浆孔(3)与钢筋插入孔(9)相连通，以将钢筋插入孔(9)与外部导通。

定位槽包括孔口定位槽(5)、孔内定位槽(6)；钢筋插入孔(9)包括内部的一个凸起钢肋(7)，在凸起钢肋(7)上方以堆叠的方式设置至少三个同样的凸起钢肋(7)，以及位于灌浆孔(2)对侧位置的孔口定位槽(5)，和位于出浆孔(3)对侧位置的孔内定位槽(6)；

孔口定位槽(5)、孔内定位槽(6)在套筒沿轴线方向与筒壁倾斜过渡，在套筒横断面上为半圆状。

密封圈(11)提前套在插入钢筋的底端，以保证灌浆料不从套筒(1)的底部流出。

灌浆孔(2)和出浆孔(3)的内侧壁设有螺纹，在灌浆结束后，将螺栓(4)依次拧入灌浆孔(2)和出浆孔(3)中，螺栓(4)拧紧后再多拧一圈。

套筒采用球墨铸铁进行铸造，或采用优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢或其它经过接头型式检验确定符合要求的钢材进行机械加工。钢筋螺纹孔(8)、孔口定位槽(5)、孔内定位槽(6)、凸起钢肋(7)和套筒(1)为一个整体，采用机械加工而成。灌浆孔(2)和出浆孔(3)先经过内部套丝后，与相应位置开孔的套筒(1)连接。

本发明通过对现有的半灌浆套筒的筒内构造进行补充设计，增加了孔口定位槽(5)、孔内定位槽(6)，以保证钢筋在地震作用下不发生变位。本发明对半灌浆套筒力学机理进行补充设计，增加了侧向拧固螺栓(4)，不仅能够保证钢筋在套筒内不发生位置改变，还能够通过增加螺栓(4)与钢筋的摩擦力来提高钢筋与套筒的锚固能力，进而安全有效的提高半灌浆套筒的抗震能力。

一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒的施作方法，采用侧拧螺栓提供侧向力的半灌浆套筒连接钢筋的施工步骤如图7所示。

步骤一，安装密封圈，钢筋插入金属套筒，定位，并注入灌浆料。

步骤二，在灌浆料注满后立刻塞紧第一螺栓于灌浆孔，达到拧入长度后，应多拧1圈，保证提供足够大的侧向力和摩擦力。

步骤三，塞紧第二螺栓与出浆孔，达到拧入长度后，应多拧1圈，保证提供足够大的侧向力和摩擦力。

步骤四，养护。

参照图4所示，在实际的灌浆操作中，将桥墩预埋钢筋以旋转方式拧入灌浆套筒(1)顶部的直螺纹孔(8)以固定，并将承台预埋钢筋从底部插入至灌浆套筒(1)的钢筋接入孔(9)内直至直螺纹孔(8)处。通过灌浆套筒(1)侧边的灌浆孔(2)进行灌浆，灌浆料(10)以填充钢筋插入孔(9)，多出的灌浆料(10)通过出浆孔(3)排出，进而实现将灌浆套筒内未被钢筋填充的空间完全填满。将螺栓(4)拧入带有内侧螺纹的灌浆孔(2)中，达到拧入长度后再多拧1圈以保证提供足够的侧向力，再将螺栓(4)拧入带有内侧螺纹的出浆孔(3)中，达到拧入长度后再多拧1圈以保证提供足够的侧向力，如图6所示。

为了有效保障钢筋浇注的强度，最好以特定的流程和程序在专用数控车床上进行机械加工以生产本发明提供的灌浆套筒，这是实施本发明的最好方式。

在本发明一可选的实施例中，凸起钢肋(7)的数量增加到5-6个。

在本发明一可选的实施例中，凸起钢肋(7)的高度为2-5mm，宽度为2-5mm。

在本发明一可选的实施例中，灌浆孔(2)和出浆孔(3)的高度为20-40mm，壁厚为3-6mm，内部设有螺纹。

在本发明一可选的实施例中，灌浆料(10)掺入聚丙烯纤维增强灌浆料的延性，以改善连接性能。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒，其特征在于：包括套筒(1)，灌浆孔(2)，出浆孔(3)，螺栓(4)，定位槽，凸起钢肋(7)和密封圈(11)；在套筒(1)的顶端设有钢筋螺纹孔(8)用于连接钢筋，套筒(1)底端设有钢筋插入孔(9)；在套筒(1)的侧面设置有灌浆孔(2)和出浆孔(3)，灌浆孔(2)和出浆孔(3)与钢筋插入孔(9)相连通，以将钢筋插入孔(9)与外部导通；

定位槽包括孔口定位槽(5)、孔内定位槽(6)；钢筋插入孔(9)包括内部的一个凸起钢肋(7)，在凸起钢肋(7)上方以堆叠的方式设置至少三个同样的凸起钢肋(7)，以及位于灌浆孔(2)对侧位置的孔口定位槽(5)，和位于出浆孔(3)对侧位置的孔内定位槽(6)；

孔口定位槽(5)、孔内定位槽(6)在套筒沿轴线方向与筒壁倾斜过渡，在套筒横断面上为半圆状；

密封圈(11)提前套在插入钢筋的底端，以保证灌浆料不从套筒(1)的底部流出；

灌浆孔(2)和出浆孔(3)的内侧壁设有螺纹，在灌浆结束后，将螺栓(4)依次拧入灌浆孔(2)和出浆孔(3)中，螺栓(4)拧紧后再多拧一圈。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒，其特征在于：套筒采用球墨铸铁进行铸造，或采用优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢或合金结构钢进行机械加工。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒，其特征在于：钢筋螺纹孔(8)、孔口定位槽(5)、孔内定位槽(6)、凸起钢肋(7)和套筒(1)为一个整体，采用机械加工而成；灌浆孔(2)和出浆孔(3)先经过内部套丝后，与相应位置开孔的套筒(1)连接。

4.利用权利要求1所述半灌浆连接套筒进行的一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒的施作方法，其特征在于：

步骤一，安装密封圈，钢筋插入金属套筒，定位，并注入灌浆料；

步骤二，在灌浆料注满后立刻塞紧第一螺栓于灌浆孔，达到拧入长度后，多拧1圈，保证提供足够大的侧向力和摩擦力；

步骤三，塞紧第二螺栓与出浆孔，达到拧入长度后，多拧1圈，保证提供足够大的侧向力和摩擦力；

步骤四，养护。

5.根据权利要求4所述的一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒的施作方法，其特征在于：

在实际的灌浆操作中，将桥墩预埋钢筋以旋转方式拧入灌浆套筒(1)顶部的直螺纹孔(8)以固定，并将承台预埋钢筋从底部插入至灌浆套筒(1)的钢筋接入孔(9)内直至直螺纹孔(8)处；通过灌浆套筒(1)侧边的灌浆孔(2)进行灌浆，灌浆料(10)以填充钢筋插入孔(9)，多出的灌浆料(10)通过出浆孔(3)排出，进而实现将灌浆套筒内未被钢筋填充的空间完全填满；将螺栓(4)拧入带有内侧螺纹的灌浆孔(2)中，达到拧入长度后再多拧1圈以保证提供足够的侧向力，再将螺栓(4)拧入带有内侧螺纹的出浆孔(3)中，达到拧入长度后再多拧1圈以保证提供足够的侧向力。

6.根据权利要求4所述的一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒的施作方法，其特征在于：凸起钢肋(7)的数量增加到5-6个。

7.根据权利要求4所述的一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒的施作方法，其特征在于：

凸起钢肋(7)的高度为2-5mm，宽度为2-5mm。

8.根据权利要求4所述的一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒的施作方法，其特征在于。

灌浆孔(2)和出浆孔(3)的高度为20-40mm，壁厚为3-6mm，内部设有螺纹；

9.根据权利要求4所述的一种适用于高烈度区的半灌浆连接套筒的施作方法，其特征在于：

灌浆料(10)掺入聚丙烯纤维增强灌浆料的延性。