CN111566288A

CN111566288A - 用于连接管桩的端板系统

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Publication number: CN111566288A
Application number: CN201880085946.9A
Authority: CN
Inventors: 王志财
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2020-08-21
Also published as: US11313094B2; US20210079617A1; MY196503A; KR102361603B1; KR20200071147A; WO2019139466A1

Abstract

本发明公开了一种用于将管桩连接到一起的端板系统，所述端板系统包括：顶部端板(100)，其安装在第一管桩的底端；和底部端板(200)，其安装在第二管桩的顶端；其中，所述端板(100、200)分别具有互锁表面，该互锁表面形成有以交替构造布置的多个分段突起部(110、210)和分段凹部(120、220)；其特征在于，每个分段突起部(110、210)具有朝着所述端板(100、200)的中央部分延伸的第一径向互锁廓(111、211)和第二径向互锁廓(112、212)；其中，顶部端板(100)和底部端板(200)的配合是通过将其中一个端板的分段突起部(110、210)对准另一端板的分段凹部(120、220)并通过围绕所配合的端板(100、200)的中心轴线的旋转运动来进行的，第一互锁接合部(300)由两个相邻的第一径向互锁廓(111，211)完全表面接触而形成，第二互锁接合部(400)通过将销(402)插入形成在两个相邻的第二径向互锁廓(112、212)之间的通道(401)中而生成。

Description

用于连接管桩的端板系统

技术领域

本发明涉及用于深地基桩领域。更具体地，本发明涉及一种用于将混凝土桩的一端连接到另一邻接的混凝土桩的端部的端板系统。端板设有改进的互锁接合部，以确保桩的连接。

背景技术

现有的用于连接混凝土桩的端板系统通常由两个相同的端板组成，一个端板安装在第一混凝土桩的底端，另一个安装在第二混凝土桩的顶端。每个端板具有由一系列交替的突起部和凹部形成的互锁表面。突起部的径向侧均设有朝向端板的中心延伸的凹槽。通过将一个端板的突起部对准另一端板的凹部将两个金属板配合在一起。端板的配合立即生成在每对相邻的凹槽之间形成的多个通道，使得每个通道可允许将锁定销卡在其中以用于将端板互锁。

端板可以很容易地结合到混凝土桩中，而无需对桩的制造机械进行任何修改。卡住锁定销的过程将端板紧密地压缩在一起，直到几乎没有间隙为止。锥形锁定销卡在通道的开口中会生成后压缩力，其作用类似于夹具，可将预应力筋的载荷传递到端板上，以抵抗张力和弯曲。因此，该系统不需要焊接或螺钉，焊接或螺钉既费时又容易造成人工做工缺陷。可以通过锤击插入销，并可以目视检查接合部以确保接合部永久固定。端板还设计成超过主体桩的张力和弯矩，从而使接合部比混凝土桩的主体更坚固。在US9151010B2和US9739024B2中公开了上述端板系统的示例。

尽管提供了所有这些益处，但是该端板系统仍然具有其缺点。因为互锁定销在张力作用下有旋转的倾向时，随后会使销弯曲。与本发明相比，这将减小互锁的强度，而本发明提供了不需要使用销的替代接合部。此外，与US9151010B2和US9739024B2中公开的那些不同，由于本发明仅需要一半数量的销来将两个板配合在一起，因此减少了安装时间。

在US9151010B2和US9739024B2中，在将第一锁定销插入配对端板的一个通道的过程中，互锁定销将通过迫使端板中发生小幅度旋转来扩展通道，并随后减小其他一些通道的开口尺寸，因此，锥形销必须在一阶段内按顺序进入通道，以使接合部互锁。而对于本发明，当本发明的第一销卡入通道时，其旋转以使一侧的所有相对通道互锁，并且会导致互锁定销一侧的通道变宽，以方便后续销的插入。

在JP2006002560A中，Machizawa Hiromi(町泽广实)公开了通过在楔形件中形成螺栓插孔，对穿过螺栓插孔的螺栓安上螺母并因此拧紧以卡入楔形件而将接合部固定在楔形件中。如果使用多对楔形件，则必须相应增加楔形件的高度，以避免螺栓在接合装置中心点的交点处发生磕碰。显然，这种接合部构造对于较大直径的端板是不实用的，这种端板需要多个销，这会导致楔形件的高度明显增加。另外，接合部件的厚度和每个接合部分的深度方向是不均匀的，因此其只能适于铸造或用实心形状机加工而成。与本发明的制造方法相比，这涉及更高的成本和更多的所需材料。在本发明中，不同于浇铸工艺，在本发明中的接合部的形状是在单阶段热锻闭模工艺(Hot Forging Closed Mould)下由均匀厚度的钢环板的材料流位移决定的，这对于大规模生产是更便宜更快速的，并且比铸造工艺更坚固。

还应注意的是，Hiromi希望通过使用螺栓和螺母来使得接合部可分离，而本发明的永久接合部是使用了长而细的锥形销，该锥形销被卡入狭窄的通道中并通过摩擦力保持在适当的位置而不使用任何螺栓或保持装置。

因此，期望提供一种解决这些问题的改进的端板系统。本发明提供了这种端板系统。

发明内容

本发明的主要方面在于提供一种具有改进的互锁廓的端板，该端板优选地可以通过在单阶段热锻闭模中进行锻造来批量生产。通过沿顺时针方向或逆时针方向的旋转运动，可以将互锁廓转换成两种不同类型的互锁接合部。第一互锁接合部通过两个相邻的互锁廓全表面接触来同时互锁端板，从而防止在销插入过程中通道发生膨胀，而第二互锁接合部通过将销插入通道形成。

本发明的另一方面是提供一种改进的端板系统，其端板在结构上得到简化，从而减少了所需的销的数量，从而缩短了插入销的工序并降低了成本。

本发明完全或部分地满足了前述方面中的至少一个，其中，本发明的实施例描述了一种用于将管桩连接在一起的端板系统，该端板系统包括：顶部端板，其安装在第一管桩的底端；和底部端板，其安装在第二管桩的顶端；其中，端板分别具有互锁表面，该互锁表面形成有以交替构造布置的多个分段突起部和分段凹部；其特征在于，每个分段突起部具有朝着端板的中央部分延伸的第一径向互锁廓和第二径向互锁廓；其中，顶部端板和底部端板的配合是通过将其中一个端板的分段突起部对准另一端板的分段凹部并通过围绕所配合的端板的中心轴线的旋转运动来进行的，第一互锁接合部由一对相邻的第一径向互锁廓完全表面接触而形成，第二互锁接合部通过将销插入形成在两个相邻的第二径向互锁廓之间的通道中而生成。

优选地，第一径向互锁廓与第二径向互锁廓相同，使得端板以顺时针或逆时针方向中任一方向旋转都能形成第一互锁接合部和第二互锁接合部。可替代地，第一径向互锁廓与第二径向互锁廓不同。

优选地，第一径向互锁廓可以构造成Z形，S形，C形，半圆形三角形，正方形，凸耳形或其任意组合。

优选地，第二径向互锁廓可以构造成正方形，梯形，圆形，椭圆形，钻石形，菱形或其任何组合。

优选地，第一互锁接合部和第二互锁接合部可以是上述形状的任意组合。

优选地，分段凹部能够充分地定尺寸为接收分段突起部。

优选地，第二径向互锁廓和销可以是锥形的。

优选地，第一和第二径向互锁廓可以通过热压、暖压或冷压成型来形成。

本领域技术人员将容易理解，本发明非常适合于实现目的并获得所提及的目的和优点以及其中固有的目的和优点。本文描述的实施例并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了促进对本发明的理解，在附图中示出了优选实施例，在结合以下描述并查阅附图进行考虑时，本发明的构造和操作以及许多其他优点将容易理解和领会。

图1至1C示出处于配合构造的端板的立体图，以及分别取自抵抗轴向拉力的第一径向互锁廓和第二径向互锁廓的放大视图。

图2A示出了通过将一个端板的分段突起部放置到另一端板的分段凹部中而处于配合构造的端板的俯视透视图。

图2B示出了处于配合构造的端板的侧视图。

图3A示出了通过旋转运动而处于互锁构造的已配合端板的俯视立体图，其中体现了本发明的原理特征。

图3B示出了处于互锁构造的已配合端板的侧视图。

图3C是取自图2A的A部分的放大图。

图4A-4H示出了由端板的两个相邻的第一径向互锁廓形成的形状的八个示例。

图5A-5H示出了由端板的两个相邻的第二径向互锁廓形成的形状的八个示例。

具体实施方式

现在将参考附图通过示例更详细地描述本发明。

参照图1至3，用于连接混凝土桩的端板系统如图示包括：顶部端板100，其安装在第一桩的底端；底部端板200，其安装在第二桩的底端；端板100、200分别具有互锁表面，该互锁表面带有以交替构造布置的多个分段突起部110、210和分段凹部120、220，每个分段突起部110、210具有朝向端板100，200的中心区域延伸的第一径向互锁廓111、211和第二径向互锁廓112，212。中心区域优选地包括端板的中心点或该中心点的周围区域，由此，销的纵轴就可以围绕配对的端板的中心点在径向上倾斜。

优选地，每个凹部120、220的开口尺寸足以容纳分段突起部110、210。通过将一个端板的分段突起部110、210对准另一端板的分段凹部120、220使顶部和底部端板100、200相配合。在两个端板100、200配合后下一刻，每对相邻的径向互锁廓111、211、112、212在其间形成间隙，从而允许配对的端板100、200绕着端板100、200的中心轴线沿顺时针方向或逆时针方向旋转或稍微扭转。每个分段突起部110、210和分段凹部120、220被制造成具有用于容纳桩的钢筋的多个孔130。孔130被布置成的构造使得预应力管桩的钢筋可以被预张紧并锁到孔130的阵列中，并且该预张紧的力可以通过销402的卡入而带过端板100、200。

尽管本发明的应用不限于某些类型的桩，但是具有中心开口的端板100、200的环形形状使得本发明适合于在将管桩构建成截面为圆形和空心时用作管桩的桩连接件。然而，应当注意，端板100、200可以具有各种形状，包括正方形，六边形和三角形。

如图3A至3C所示，通过围绕配对的端板100、200的中心轴线的旋转运动，第一互锁接合部300由一对相邻的第一径向互锁廓111、211完全表面接触而形成，且第二互锁接合部400通过将销402插入形成在两个相邻的第二径向互锁廓112、212之间的通道401中来生成。第一互锁接合部300有效地防止端板100、200在销402被锤击到通道401中时进一步移动。第一互锁接合部300在没有销402的情况下互锁，并且比第二互锁接合部400还要坚固，以承受应力并抵抗弯曲和拉力。

优选地，第二径向互锁廓112、212以小角度逐渐变细，这足以使销402在被卡入通道401中以摩擦而保持。该渐细特征被构建以提供公差，以便于将销402容易地插入并将端板100、200的分段突起部110、210装配到分段凹部120、220上。销402的表面优选地能够接合于并锁定成与对应的通道401完全表面接触以提供用于抵抗弯曲运动和沿桩身的轴向力的接触支承抗力。

如图4A至图4H所示，第一径向互锁廓111、211可以分别构造成Z形，半圆形，凸耳形，三角形，倾斜的半矩形，S形，C形，舌形和凹槽形或其任何组合。如图5A至5H所示，第二径向互锁廓112，212可以分别构造成平行四边形，波形，圆形，椭圆形，多边形，三角形，正方形，矩形或其任何组合。优选地，第一和第二径向互锁廓111、211、112、212可具有相同的互锁廓，该互锁廓在互锁廓的中点处在横截面上关于x轴和y轴对称，使z轴垂直于端板的表面平面，以便将任一径向互锁廓111、211、112、212转换为第一互锁接合部300或第二互锁接合部400。端板100，200可以在两个方向上旋转，以形成第一互锁接合部300和第二互锁接合部400。

本发明的技术方面

图1中的互锁端板100、200设计成在轴向拉伸、弯曲、扭转和轴向压缩方面超过桩体，以牢固地互锁所配对的端板100、200，可以将锥形锁定销402插入通道401的任一开口。如图1A和图1B所示，在配对的端板100、200的一侧上的通道被锥形锁定销402卡住，并且图1C中的相对侧经历了相等的反向的卡紧力，从而将顶部和底部端板100、200的分段突起部110、210中的两个接触的第一相邻径向互锁廓111、211结合在一起。在图5B中注意到，当端板100、200承受拉力或弯曲时，这导致垂直于配对端板表面平面的z轴上的拉力引起较大的旋转力矩，使锥形锁定销402沿纵轴旋转，从而在突起部110、210的通道和锥形锁定销402之间的接触表面112、212中产生变形应力。这不同于图1C中的端板100、200，图1C中相对的两个接触的第一相邻径向互锁廓111、211在没有锥形锁定销402的情况下结合在一起而不会经历纯垂直剪切。通过突起部110、210两个接触的第一相邻径向互锁廓111、211中的纯垂直剪切的互锁，其可以承受非常大的拉力，从而加强了较弱的互锁锥形锁定销402，以产生更好的端板接合部。如图1B所详细示出的，随着锥形锁定销402的宽度“W”变大，旋转力变得更大。因此，本发明的目的是将锥形锁定销402的宽度与高度之比“W/H”减小，优选在锥形锁定销402的最大端处小于1，并提供足够的空隙给顶部和底部端板100、200进行配合。因此，销402的形状必须具有小的锥度并且是细长的，还必须提到的是，朝着锥形锁定销402的锥形端，“W/H”的比率明显小于0.5。因此，通过使用锤子或任何水平力将锥形锁定销402卡入开口中，摩擦阻力足以防止其永久性移出。

与使用多个模具的较昂贵的多个热锻阶段相比，单阶段热锻工艺更可取，可使锻造工件具有不同厚度和形状的复杂性。在本发明中，与铸造工艺不同，本发明中的端板100、200的形状由在单阶段热锻闭模工艺下由均匀厚度的钢环板的材料流位移决定。优选启动锻造工件作为预成形的环板，因此在锻造制造过程中，端板100、200被特别限制为具有更均匀的厚度和较低的压花材料流以产生较小的局部增加的厚度，不像在铸造工艺中那样可以产生如现有技术中的接合部所需的显著不同的厚度和宽度。但是，这种单阶段热锻闭模工艺具有很大的优势，因为与自实心件铸造或机加工相比，其可以显著降低成本并提高批量生产的速度。

对于较薄的端板，可以将端板100、200弯曲成互锁廓边缘111、211、112、212在重压下冷成型。但是，材料流受到限制，因此可能无法生成较大的压花。

本公开包括如所附权利要求书以及前述说明书中所包含的那些。尽管已经以其特定程度以其优选形式描述了本发明，但是应当理解，该优选形式的本公开仅是通过示例的方式作出的，并且在构建细节上可有许多改变，在不脱离本发明范围的情况下可以采用这些部件的组合和布置。

Claims

1.一种用于将管桩连接到一起的端板系统，所述端板系统包括：

顶部端板(100)，其安装在第一管桩的底端；和

底部端板(200)，其安装在第二管桩的顶端；

其中，所述端板(100、200)分别具有互锁表面，该互锁表面形成有以交替构造布置的多个分段突起部(110、210)和分段凹部(120、220)；

其特征在于，每个分段突起部(110、210)具有朝着所述端板(100、200)的中央部分延伸的第一径向互锁廓(111、211)和第二径向互锁廓(112、212)；

其中，顶部端板(100)和底部端板(200)的配合是通过将其中一个端板的分段突起部(110、210)对准另一端板的分段凹部(120、220)并通过围绕所配合的端板(100、200)的中心轴线的旋转运动来进行的，第一互锁接合部(300)由两个相邻的第一径向互锁廓(111，211)完全表面接触而形成，第二互锁接合部(400)通过将销(402)插入形成在两个相邻的第二径向互锁廓(112、212)之间的通道(401)中而生成。

2.根据权利要求1所述的端板系统，其中，所述第一径向互锁廓(111、211)与所述第二径向互锁廓(112、212)相同，使得所述端板(100、200)以顺时针或逆时针方向中任一方向旋转都能形成所述第一互锁接合部(300)和所述第二互锁接合部(400)。

3.根据权利要求1所述的端板系统，其中，所述第一径向互锁廓(111、211)构造成Z形，半圆形，凸耳形，三角形，倾斜的半矩形，S形，C形，舌形和凹槽形或其任意组合。

4.根据权利要求1所述的端板系统，其中，所述第二径向互锁廓(112、212)构造为平行四边形，波形，圆形，椭圆形，多边形，三角形，正方形，矩形或其任何组合。

5.根据权利要求3和4所述的端板系统，其中，所述第一径向互锁廓(111、211)与所述第二径向互锁廓(112、212)不同。

6.根据权利要求1所述的端板系统，其中，所述第二径向互锁廓(112、212)和所述销(402)是锥形的。

7.根据权利要求1所述的端板系统，其中，所述第一径向互锁廓(111、211)和所述第二径向互锁廓(112、212)通过热锻工艺或冷压成型而形成。