CN111005502A - 一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒及制作方法，包括金属管，所述金属管内腔的两端具有多个凸起，所述凸起朝向金属管的中心轴线设置，以使得凸起能够约束浇筑在金属管内部的灌浆料；所述凸起沿金属管的轴线方向和圆周方向都均匀分布，以减少金属管在凸起处的应力集中；每个凸起均包括竖直面和倾斜面，所述竖直面与金属管的中心轴线垂直，所述垂直面设置在倾斜面靠近金属管中心的一侧；所述凸起沿金属管的轴线方向设置多列，同一列中相邻凸起之间形成止推斜台，所述止推斜台中靠近金属管中心一端的高度小于远离金属管中心一端的高度。

Description

一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒及制作方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒及制作方法。

背景技术

装配式混凝土结构具有工业化程度高、节省材料、污染小、施工方便、现场湿作业量及工人数量少、预制构件质量便于控制、建造周期短、投资回收快等优点，是新型建筑工业化发展的方向。钢筋连接成本是影响装配式结构建造成本的重要因素。

目前，预制构件的钢筋连接方式主要有浆锚搭接连接和套筒灌浆连接。后者由于不受结构高度、抗震等级等的限制，适用范围更广，已成为预制构件钢筋连接的主要连接方式。其连接机理是通过钢筋、填充灌浆料、钢套筒三者之间的相互粘结实现力的传递。

对于灌浆套筒的成型工艺来说，灌浆套筒按照加工方式有以下类型：

(1)铸钢套筒，采用球墨铸铁通过铸造工艺加工而成，对铸造材料及铸造工艺的要求较高，导致铸钢套筒的制作成本较高；(2)切削加工套筒，通过车床对圆钢或多角型钢进行切削加工，从而形成空心管状套筒，切削量较大，材料利用率偏低；(3)钢管滚压变形套筒，通过三轮滚压工艺形成内壁环形凸起和外壁环形凹槽，但凸起处容易形成较大的应力集中，影响套筒的结构性能。灌浆套筒的制作工艺直接影响套筒的制造成本。

发明人认为，上述三种灌浆套筒在套筒成型时，存在加工工艺复杂、耗费的原材料较多或内壁凸起处存在较大的应力集中等问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒，提高套筒加工效率及材料利用率，降低套筒价格。在利用凸起提高灌浆套筒约束作用的同时，减少因为凸起设置而造成的应力集中现象，提高灌浆套筒的力学性能。

本发明的第二目的是提供一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒的制作方法，指导上述第一目的中灌浆套筒的制造。

为实现上述目的，本方案提供一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒，包括金属管，所述金属管内腔的两端具有多个凸起，所述凸起朝向金属管的中心轴线设置，能够有效约束浇筑在金属管内部的灌浆料，避免灌浆料被受力钢筋带出管体而发生黏结破坏。

所述凸起沿金属管的轴线方向和圆周方向都均匀分布，以减小金属管在凸起处的应力集中；每个凸起均包括竖直面和倾斜面，所述竖直面与金属管的中心轴线垂直，所述垂直面设置在倾斜面靠近金属管中心的一侧。

所述凸起集中布置在金属管两端，沿金属管的轴线方向设置多列，同一列中相邻凸起之间形成止推斜台，所述止推斜台中靠近金属管中心一端的高度小于远离金属管中心一端的高度。

进一步，所述金属管的一端设有灌浆孔，另一端设有出浆孔，所述灌浆孔及出浆孔均贯穿金属管的侧壁。

进一步，所述止推斜台内凹于金属管的内侧壁。

进一步，所述金属管的中部固定设有限位螺杆，所述限位螺杆垂直金属管的中心轴线设置，所述限位螺杆的部分结构设置在金属管的内腔中。

所述限位螺杆的直径以及限位螺杆伸入金属管内腔的长度被设置为：伸入金属管的钢筋无法从限位螺杆处通过。

进一步，所述金属管内腔的两端固定设有环状加强肋，所述环状加强肋的内侧面设有环状凹槽，所述出浆孔一侧的环状凹槽中安装有密封塞，所述密封塞的中部设有用于通过钢筋的通孔。

进一步，所述环状凹槽为梯形结构。

进一步，所述金属管内腔两端具有凸起的部分形成凸起段，所述凸起段距离相邻的金属管端面之间为光滑段，所述灌浆孔、出浆孔及环状加强肋均设置在光滑段。

进一步，所述限位螺杆沿金属管的直径方向插入金属管中，所述限位螺杆的两端分别从金属管的管壁处穿出。

本发明还提供一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒的制作方法，包括以下步骤：

步骤1，将金属管的一端通过夹具固定在刻切车床的作业区间。

步骤2，将挤压刀具伸入金属管远离夹具一端的内腔，使得挤压刀具与金属管内腔设定位置接触，挤压刀具与金属管的中心轴线呈设定夹角。

步骤3，挤压刀具沿设定夹角倾斜刻切入金属管的内侧壁，所述挤压刀具在金属管内侧壁上挤压出止推斜台，止推斜台所在位置的金属内侧壁材料被挤压变形成凸起；挤压后凸起具有垂直面和倾斜面。

步骤4，当一个凸起及止推斜台被挤压完成后，挤压刀具复位并沿着金属管轴线方向作为进给方向，依次完成同一列凸起的挤压成型。

步骤5，当同一列凸起及止推斜台被挤压成型后，金属管转动设定角度，挤压刀具完成下一列凸起的成型。

步骤6，当金属管一端的凸起成型后，将金属管翻转180度，完成另一端的凸起成型。

本发明的有益效果：

1)金属管内壁的凸起呈点式均匀分布，可减小因套筒机械加工产生的应力集中影响；凸起集中布置在金属管两端(连接钢筋应力较大的区段)，套筒中部为光滑段，不进行机械加工，可保证在钢筋应力较大区段：凸起和止推斜台对套筒内填充灌浆料有足够机械咬合和约束；又可保证灌浆套筒中部(套筒应力最大部位)的强度要求。

2)本发明的成型工艺不同于公知的球墨铸铁铸钢套筒、型钢切削加工套筒或滚压加工成型套筒，采用专用车床的刻刀对无缝钢管刻切、挤压加工而成，材料利用率高，加工效率高，可有效降低灌浆套筒的加工制作成本。

3)挤压刀具从套筒末端向套筒中部刻切、挤压，在形成凸起的同时可在套筒内壁产生外高内低的止推斜台，提高对灌浆料的止推作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是本发明实施例1中整体结构示意图；

图2是图1中A部分的结构放大图；

图3是本发明实施例1中凸起在筒体内壁多点分布的示意图；

图4是本发明实施例1中环形加强肋的结构示意图；

图5是本发明实施例1中密封塞的结构示意图；

图6是本发明实施例2中整体结构示意图。

其中，1、金属管；2、凸起；3、止推斜台；4、环状加强肋；5、凹槽；6、灌浆孔；7、出浆孔；8、限位螺杆；9、橡胶塞；10、连接钢筋；11、灌浆料。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的一种典型实施方式中，如图1-5所示，一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒，包括金属管1，所述金属管1内腔的两端具有多个凸起2，所述凸起2朝向金属管1的中心轴线设置，以使得凸起2能够约束浇筑在金属管1内部的灌浆料11。

具体的，本实施例中的金属管1可以为无缝钢管结构，在另外一些实施方式中，也可以采用由钢带卷曲焊接形成的金属管1。具体的金属管1材质以及成型工艺可由本领域技术人员自行设置，本领域技术人员在利用金属管1制造得到本实施例的灌浆套筒时，可以由市场采购金属管1。

所述凸起2沿金属管1的轴线方向和圆周方向都均匀分布，以减少金属管1在凸起2处的应力集中；每个凸起2均包括竖直面和倾斜面，所述竖直面与金属管1的中心轴线垂直，所述垂直面设置在倾斜面靠近金属管1中心的一侧。

具体的，现有技术中凸起2为环状结构，多个环状结构的凸起2沿灌浆套筒的轴线依次布置，而本方案中凸起2在金属管1轴线和圆周方向均匀分布、多点设置的方式能够相对的增加凸起2的数量，减少因凸起2而造成的应力集中现象，提高金属管1两端的结构强度。

所述凸起2集中布置在金属管两端，沿金属管1的轴线方向设置多列，同一列中相邻凸起2之间形成止推斜台3，所述止推斜台3中靠近金属管1中心一端的高度小于远离金属管1中心一端的高度。

所述止推斜台3内凹于金属管1的内侧壁。

所述金属管1的一端设有灌浆孔6，另一端设有出浆孔7，所述灌浆孔6及出浆孔7均贯穿金属管1的侧壁。

所述金属管1的中部固定设有限位螺杆8，所述限位螺杆8垂直金属管1的中心轴线设置，所述限位螺杆8的部分结构设置在金属管1的内腔中；

所述限位螺杆8的直径以及限位螺杆8伸入金属管1内腔的长度被设置为：伸入金属管1的钢筋无法从限位螺杆8处通过。

所述金属管1内腔的两端固定设有环状加强肋4，所述环状加强肋4的内侧面设于环状凹槽5，所述出浆孔7一侧的环状凹槽5中安装有密封塞9，所述密封塞9的中部设有用于通过钢筋的通孔。

所述环状凹槽5为梯形结构。

所述金属管1内腔两端具有凸起2的部分形成凸起2段，所述凸起2段距离相邻的金属管1端面之间为光滑段，所述灌浆孔6、出浆孔7及环状加强肋4均设置在光滑段。

所述限位螺杆8沿金属管1的直径方向插入金属管1中，所述限位螺杆的两端分别从金属管1的管壁处穿出。

使用方法：预制混凝土构件在工厂预制时，构件内预埋入灌浆套筒，并将构件受力纵筋插入端部带有密封塞9的灌浆套筒内，钢筋末端伸至限位螺杆8处，灌浆套筒的另一端端口与预制构件的模板固定，并将PVC管与灌浆孔6和出浆孔7连接固定，引至模板外侧，浇筑构件混凝土并养护至规定强度。预制构件在施工现场装配时，先将构件吊起，并将灌浆套筒对准下部或另一侧预制构件被连接钢筋10，并缓慢插入，预制构件就位并可靠支撑后，将构件拼缝处进行封堵，封堵材料达到一定强度后，将拌制好高强无收缩水泥基灌浆料11从灌浆套筒灌浆孔6压力灌入，灌浆料11从排浆孔排出，随后封堵排浆孔，灌浆料11养护至设计强度后即形成钢筋灌浆套筒灌浆连接对接接头。内腔凸起多点分布式灌浆套筒钢筋连接示意图见图6。

本实施例还提供一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒的制作方法，包括以下步骤：

步骤1，将金属管1的一端通过夹具固定在刻切车床的作业区间。

步骤2，将挤压刀具伸入金属管1远离夹具一端的内腔，使得挤压刀具与金属管1内腔设定位置接触，挤压刀具与金属管1的中心轴线呈设定夹角。

步骤3，挤压刀具沿设定夹角倾斜刻切、挤压金属管1的内侧壁，所述挤压刀具在金属管1内侧壁上挤压出止推斜台3，止推斜台3所在位置的金属内侧壁材料被挤压变形以形成凸起2；所述挤压刀具的形状被设置为，挤压后凸起2具有垂直面和倾斜面。

通过调整挤压刀具切削刃倾角、被加工金属管的轴向移动量和环向移动量，控制止推斜台3的坡角和长度以及凸起2的凸起高度、轴向间距和环向间距等工艺参数。根据连接钢筋10规格的不同选择不同的工艺参数，凸起2高度为0.5～1.5mm，宽度2.0～3.0mm，厚度0.3～0.8mm。内壁凸起2仅在套筒两端设置，根据连接钢筋10规格的不同，凸起2分布长度可取套筒总长度的1/6～1/3。

步骤4，当一个凸起2及止推斜台3被挤压完成后，挤压刀具复位并沿着金属管1轴线方向作为进给方向，依次完成同一列凸起2的挤压成型。

步骤5，当同一列凸起2及止推斜台3被挤压成型后，金属管1转动设定角度，挤压刀具完成下一列凸起2的成型。

步骤6，当金属管1一端的凸起2成型后，将金属管1翻转180度，完成另一端的凸起2成型。

需要指出的是，本实施例仅提供一种灌浆套筒及其制作方法，相应的刻切车床只要能够满足金属管的夹持，并能够使得挤压刀具按照设定的进给方向进给即可，刻切车床的具体结构设置不属于本方案改进的方向，可由本领域技术人员自行购买或改进相应的车床以实现相应的挤压、刻切加工功能。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒，其特征在于，包括金属管，所述金属管内腔的两端具有多个凸起，所述凸起朝向金属管的中心轴线设置，以使得凸起能够约束浇筑在金属管内部的灌浆料；

所述凸起沿金属管的轴线方向和圆周方向都均匀分布，以减少金属管在凸起处的应力集中；

每个凸起均包括竖直面和倾斜面，所述竖直面与金属管的中心轴线垂直，所述垂直面设置在倾斜面靠近金属管中心的一侧；

所述凸起沿金属管的轴线方向设置多列，同一列中相邻凸起之间形成止推斜台，所述止推斜台中靠近金属管中心一端的高度小于远离金属管中心一端的高度。

2.根据权利要求1所述的内腔凸起多点分布式灌浆套筒，其特征在于，所述金属管的一端设有灌浆孔，另一端设有出浆孔，所述灌浆孔及出浆孔均贯穿金属管的侧壁。

3.根据权利要求1所述的内腔凸起多点分布式灌浆套筒，其特征在于，所述止推斜台内凹于金属管的内侧壁。

4.根据权利要求1所述的内腔凸起多点分布式灌浆套筒，其特征在于，所述金属管的中部固定设有限位螺杆，所述限位螺杆垂直金属管的中心轴线设置，所述限位螺杆的部分结构设置在金属管的内腔中；

所述限位螺杆的直径以及限位螺杆伸入金属管内腔的长度被设置为：伸入金属管的钢筋无法从限位螺杆处通过。

5.根据权利要求2所述的内腔凸起多点分布式灌浆套筒，其特征在于,所述金属管内腔的两端固定设有环状加强肋，所述环状加强肋的内侧面设有环状凹槽，所述出浆孔一侧的环状凹槽中安装有密封塞，所述密封塞的中部设有用于通过钢筋的通孔。

6.根据权利要求5所述的内腔凸起多点分布式灌浆套筒，其特征在于，所述环状凹槽为梯形结构。

7.根据权利要求6所述的内腔凸起多点分布式灌浆套筒，其特征在，所述金属管内腔两端具有凸起的部分形成凸起段，所述凸起段距离相邻的金属管端面之间为光滑段，所述环状加强肋设置在光滑段。

8.根据权利要求4所述的内腔凸起多点分布式灌浆套筒，其特征在于，所述限位螺杆沿金属管的直径方向插入金属管中，所述限位螺杆的两端分别从金属管的管壁处穿出。

9.一种内腔凸起多点分布式灌浆套筒的制作方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤1，将金属管的一端通过夹具固定在刻切车床的作业区间；

步骤2，将挤压刀具伸入金属管远离夹具一端的内腔，使得挤压刀具与金属管内腔设定位置接触，挤压刀具与金属管的中心轴线呈设定夹角；

步骤3，挤压刀具沿设定夹角倾斜刻切、挤压金属管的内侧壁，所述挤压刀具在金属管内侧壁上挤压出止推斜台，止推斜台所在位置的金属内侧壁材料被挤压变形成凸起；

步骤4，当一个凸起及止推斜台被挤压完成后，挤压刀具复位并沿着金属管轴线方向作为进给方向，依次完成同一列凸起的挤压成型；

步骤5，当同一列凸起及止推斜台被挤压成型后，金属管转动设定角度，挤压刀具完成下一列凸起的成型；

步骤6，当金属管一端的凸起成型后，将金属管翻转180度，完成另一端的凸起成型。

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