CN113266108A - 一种连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法。一种连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：采用螺杆、偏心丝套、套筒组合设计连接机构，并采用机械螺纹咬合的连接方式，适用于特定场景下对两个露出钢筋实现连接。能适配存在偏心、纵向间距误差的两根相对位置固定的钢筋(不可移动、不可转动)，适用于装配式结构构件之间的钢筋连接。所述特定应用场景为：连接相对错开的且固定的两根待连接钢筋，待连接钢筋的露出端部带螺纹。

Description

一种连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法

技术领域

本发明涉及一种钢筋机械连接机构，通常应用于土木工程领域，也可拓展应用于其它相对位置的两钢筋之间。

背景技术

在土木工程领域，目前的现有技术及机械连接机构，无法适用于固定的构件外露钢筋之间的连接、钢筋笼之间的连接。

土木工程施工过程中需要进行钢筋机械连接，其中对于装配式构件外露钢筋之间的连接、成品钢筋笼之间的钢筋连接，尤其固定的构件外露钢筋之间的连接，其难度较高。

自由钢筋之间的机械连接较为常见，已大量应用于现浇钢筋混凝土工程中。

在工程施工中存在以下诸多困难：

1.钢筋对中精度都要求较高，如预制构件或钢筋笼加工精度不足，或现场安装精度不足，则钢筋因偏位较大难以连接；

2.常用的灌浆套筒连接件尺寸较大，不利于连接区钢筋布置，且需二次注浆施工，施工难度大，灌浆质量难以控制，工程质量难以控制及检测。

发明内容

以上现有技术原因，在土木工程施工过程中，急需一种适用性更强、操作更方便的机械连接机构以解决固定构件外露的且位于相对位置关系的两钢筋之间的连接(或者钢筋笼之间的连接)。为此，本发明公开一种钢筋机械连接机构，其操作简便、通用性强、尺寸较小。

技术方案保护范围表征为：

一种连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：采用机械连接机构和机械螺纹咬合的连接方式实现对两个露出钢筋进行连接。

所述的连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：所述机械连接机构的设计方法：采用螺杆、偏心丝套、套筒组合设计；

所述螺杆(5)为整个机构的中间件，其一侧为圆柱头(5-1)；另一侧为螺纹段(5-2)加长，预留长度调节量，用于调节连接机构长度余量；

所述偏心丝套包括第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)，偏心丝套内螺纹和外螺纹中轴线为不重合的两条平行线，且间距相等；第一偏心丝套(3)内螺纹用于与第一钢筋(1)端部螺纹咬合匹配，第二偏心丝套(4)内螺纹用于与第二钢筋(2)端部螺纹咬合匹配；

所述套筒组包括第一套筒(6)、第二套筒(7)；所述第一套筒(6)设两有个功能腔室，远机构中间件侧的腔室内部带螺纹并与第一偏心丝套(3)的外螺纹咬合匹配，同时该腔室内容纳圆柱头(5-1)；第一套筒(6)近机构中间件侧的短腔内置有螺杆(5)的螺杆段(5-2)直径，两者螺纹咬合；如此，实现第一套筒(6)与中间件螺杆(5)之间形成连接；所述第二套筒(7)内部带螺纹，近机构中间件侧为内螺纹腔，用于与螺杆(5)螺纹咬合匹配，并预留长度调节量，作为调节连接机构长度余量；远机构中间件侧设有连接腔，其内螺纹并与第二偏心丝套(4)的外螺纹咬合匹配，在连接腔中第二偏心丝套(4)与腔底之间形成的间隙内设置垫片(8)；同时，第二套筒(7)与螺杆(5)之间的连接外部采用螺母(9)稳固，螺母(9)与螺杆(5)螺纹连接。

所述的连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：所述机械螺纹咬合的连接方式，是通过旋转调节两个偏心丝套以实现所述机械连接机构与带螺纹的外部待连接钢筋露出端部对中和长度调节。

所述的连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：所述两个偏心丝套(第一偏心丝套3、第二偏心丝套4)它们的外螺纹中轴线重合时，螺杆(5)、第一套筒(6)、第二套筒(7)、垫片(8)、螺母(9)的组合方可与该两个偏心丝套同时实现旋合，进而实现本发明机构与外部第一钢筋(1)、第二钢筋(2)之间的连接，否则无法连接。

所述的连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：所述第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)，符合E≤(e1+e2)，至少有一个C点重合；

A为第一偏心丝套(3)内螺纹中轴线，也是第一钢筋(1)轴线；Ra为第一偏心丝套(3)旋转时外螺纹中轴线位置的轨道，轨道半径e1为第一偏心丝套(3)内外螺纹中轴线间距；

B为第二偏心丝套(4)内螺纹中轴线，也是第二钢筋(2)轴线；Rb为第二偏心丝套(4)旋转时外螺纹中轴线位置的轨道，轨道半径e2为第二偏心丝套(4)内外螺纹中轴线间距；

A、B轴线间距为E，即第一钢筋(1)与第二钢筋(2)轴线间距，符合公式：E<(e1+e2)时，Ra和Rb两轨道必然有两个交点轴C；符合公式E＝(e1+e2)时，Ra和Rb两轨道有一个交点轴C，且为Ra和Rb轨道圆的切点；符合公式E＝0时，Ra和Rb两轨道圆重合。

本发明可用于两端固定的钢筋之间连接，如此，在连接过程中不需要转动和移动待连接的钢筋，尤其适用于装配式构件、成品钢筋笼之间的连接。

进一步的，本发明还可适用于偏心钢筋之间的连接，对于钢筋端头偏位及间距的加工精度要求不高，通过连接件自身容差能力保证两端钢筋可靠连接，可大大提高装配式构件、成品钢筋笼之间在现场拼接的便利性；

本发明连接件可在两端钢筋定位后安装，安装后也可拆卸、更换零部件；

本发明便于现场质量检测，如发现质量问题可即时改正。

用于存在偏心、纵向间距误差的两根相对位置固定的钢筋(不可移动、不可转动)，适用于装配式结构构件之间的钢筋连接。

附图说明

图1为主要零件安装图。

图2为安装步骤一、步骤二示意图。

图3为安装步骤三示意图。

图4为安装步骤四示意图。

图5为安装步骤五示意图。

图6为安装步骤六示意图。

图7为偏心丝套轴线关系图。

图8为图7在Z-Z视角偏心丝套轴线关系投影图，2个重合点。

图9为Z-Z视角偏心丝套轴线关系投影图，1个重合点。

图10为Z-Z视角偏心丝套轴线关系投影图，无数个重合点

图11为C1、C2轴不能重合的情况。

图中标号：

1为第一钢筋、2为第二钢筋；

3为第一偏心丝套、4为第二偏心丝套；

5为螺杆；5-1为圆柱头，5-2为螺纹段；

6为第一套筒、7为第二套筒、8为垫片、9为螺母。

具体实施方式

本发明方法适用于“连接相对错开的且固定的两根待连接钢筋，设第一钢筋(1)、第二钢筋(2)，待连接钢筋的露出端部带螺纹”特殊场景，本发明采用螺杆、偏心丝套、套筒组合设计的连接机构，并采用机械螺纹咬合的连接方式实现对两个露出钢筋的连接。

通过本发明设计方法最终得到的连接机构，连接机构包括：第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)、螺杆(5)、第一套筒(6)、第二套筒(7)、垫片(8)、螺母(9),其中：

所述螺杆(5)为整个机构的中间件，其一侧为圆柱头(5-1)，另一侧为螺纹段(5-2)加长，预留长度调节量，用于调节连接机构长度余量；

所述第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)内螺纹和外螺纹中轴线为不重合的两条平行线(p1,p2)，且间距相等；

第一偏心丝套(3)内螺纹与第一钢筋(1)端部螺纹咬合匹配，第二偏心丝套(4)内螺纹与第二钢筋(2)端部螺纹咬合匹配；

所述第一套筒(6)设两有个功能腔室，远机构中间件侧(图中实施例为左端)的腔室内部带螺纹并与第一偏心丝套(3)的外螺纹咬合匹配，同时该腔室内容纳圆柱头(5-1)；第一套筒(6)近机构中间件侧(图中实施例为右端)的短腔内置有螺杆(5)的螺杆段(5-2)直径，两者螺纹咬合，从而实现第一套筒(6)与中间件螺杆(5)之间形成连接；

所述第二套筒(7)内部带螺纹，近机构中间件侧(图中实施例为左端)为内螺纹腔，用于与螺杆(5)螺纹咬合匹配，并预留长度调节量，作为调节连接机构长度余量；远机构中间件侧(图中实施例为右端)设有连接腔，其内螺纹并与第二偏心丝套(4)的外螺纹咬合匹配，在连接腔中第二偏心丝套(4)与腔底之间形成的间隙内设置垫片(8)；

同时，第二套筒(7)与螺杆(5)之间的连接外部采用螺母(9)稳固，螺母(9)与螺杆(5)螺纹连接。

上述技术方案中，所述垫片(8)、螺母(9)：

所述垫片(8)、螺母(9)为辅助配件，用于配合以实现本发明机构的顶紧效果。垫片(8)、螺母(9)视为本发明的锁紧结构，可消除螺纹公差引起的微变形，使连接件可承受拉压反复作用。锁紧机构包括连接节点处设置螺母锁紧结构、端面顶紧结构。

所述螺母锁紧结构位于：在所述螺杆(5)与第二套筒(7)之间设置螺母(9)；

所述端面顶紧结构位于：所述第一钢筋(1)与螺杆(5)圆柱头端面顶紧、第二套筒(7)与第二钢筋(2)之间设置垫片(8)并顶紧，如图1所示。

上述技术方案中，所述第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)：

如图7中的A轴为偏心丝套的内螺纹轴线，C轴为偏心丝套的外螺纹轴线，两者有一定偏心。

如图7所示的偏心丝套轴线关系图：两个偏心丝套(第一偏心丝套3、第二偏心丝套4)它们的外螺纹中轴线重合时，螺杆(5)、第一套筒(6)、第二套筒(7)、垫片(8)、螺母(9)的组合方可与该两个偏心丝套同时实现旋合，进而实现本发明机构与外部第一钢筋(1)、第二钢筋(2)之间的连接，否则无法连接。因此，第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)外螺纹中轴线重合是螺纹机构能正常咬合使用的前提。一定要通过第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)的旋转，两者使所有螺纹之间实现旋合。

机理解释，如图7所示：

A、B轴对应两侧的固定钢筋，第一偏心丝套(3)绕A轴旋转、第二偏心丝套(4)绕B轴旋转，得到不同的各种状态：

A为第一偏心丝套(3)内螺纹中轴线，也是第一钢筋(1)轴线；Ra为第一偏心丝套(3)旋转时外螺纹中轴线位置的轨道，轨道半径e1为第一偏心丝套(3)内外螺纹中轴线间距；

B为第二偏心丝套(4)内螺纹中轴线，也是第二钢筋(2)轴线；Rb为第二偏心丝套(4)旋转时外螺纹中轴线位置的轨道，轨道半径e2为第二偏心丝套(4)内外螺纹中轴线间距；

A、B轴线间距为E，即第一钢筋(1)与第二钢筋(2)轴线间距，符合公式：E<(e1+e2)时，Ra和Rb两轨道必然有两个交点轴C(图8)；符合公式E＝(e1+e2)时，Ra和Rb两轨道有一个交点轴C，且为Ra和Rb轨道圆的切点(图9)；符合公式E＝0时，Ra和Rb两轨道圆重合(图10)；

上述，则E≤(e1+e2)时，Ra和Rb两轨道至少有一个交点轴C，当螺杆(5)、第一套筒(6)、第二套筒(7)、垫片(8)、螺母(9)的组合件位于任一交点轴C位置时，可以同时与第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)连接，如图8所示；则实现连接机构与两端钢筋的全部连接；第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)均可在旋转360°以内同时到达至少一个交点轴C位置，确保实现所有螺纹旋合。螺杆(5)右端螺纹、第二套筒(7)左端螺纹均加长：例如各加长20mm，用于调整钢筋间距误差0～20mm。

图8、图9、图10分别示意了2个重合点、仅1重合点、任意角度无数点都可重叠。旋转角度调整到位后，第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)的外螺纹轴线可以在特定点位重合。

图9、图10示意两种极限相切情况，即E＝e1+e2；E＝0两种情况。

图10中，第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)两者无论同时旋转到任意角度均可实现连接。

图11为C1、C2轴不能重合。

基于上述结构方案、机理，再给出安装方法：

应用于两端钢筋已定位的情况，第一钢筋(1)与第二钢筋(2)已定位且固定，为外部条件；

步骤一：将第一偏心丝套(3)旋在第一钢筋(1)的螺纹上；将第二偏心丝套(4)旋在第二钢筋(2)的螺纹上，旋合后，钢筋端面需外露，以超出偏心丝套端面为准。

步骤二：将第一套筒(6)套在螺杆(5)上，将螺母(9)旋合到螺杆(5)中部，将第二套筒(7)旋合到螺杆(5)右端，垫片(8)放入第二套筒(7)右端内部，连接组合后，该临时组合机构在长度方向有效总长度缩短至小于两待连接钢筋间距状态，然后临时的分离的组合机构预布置在两根钢筋之间，如图2所示；

步骤三：将临时组合机构展开，第二套筒(7)向右旋，从螺杆(5)的螺纹段旋出，并将第二套筒(7)与第二偏心丝套(4)旋合，如图3所示；

步骤四：第一套筒(6)向左侧拉出，通过旋转第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)的旋转角度，使第一偏心丝套(3)的外螺纹与第一套筒(6)左端内螺纹的中轴线对齐，并进行旋合，如图4所示。为实现以上两处均可旋合，需同时调整第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)的旋转角度，根据图7、图8所示，将第一偏心丝套(3)与第一钢筋(1)边旋进边调整，将第二偏心丝套(4)与第二钢筋(2)边旋进边调整，旋进角度以偏心丝套外螺纹对中为准，即第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)外螺纹中轴线到达同一个交点轴C位置。同时，偏心丝套旋进时，钢筋端面仍保证外露于偏心丝套端面以外，外露长度增加。

步骤五：将第二套筒(7)与第二偏心丝套(4)旋紧，则第二套筒(7)、垫片(8)、第二钢筋(2)端面之间均实现顶紧；将螺杆(5)从第二套筒(7)旋出，使其圆柱头端面与外露的第一钢筋(1)端面顶紧，如图5所示：

步骤六：第一套筒(6)与第一钢筋(1)的螺纹旋合到底并旋紧，将螺母(9)向右旋转与第二套筒(7)顶紧，完成全部连接装置安装，如图6所示。

本发明连接过程中不需要转动和移动待连接的钢筋，能适用于均固定的两根钢筋之间的连接，可将存在对中偏差的钢筋进行连接，连接接头可以承受拉力、压力或拉压力反复作用，施工方便，便于检测。

实施例1

下面通过实施例进一步描述本发明。

所述第一钢筋(1)、第二钢筋(2)规格可以相同，也可不同，本案以规格相同为例表述。

所述第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)规格可以相同，也可不同，本案以规格相同为例表述。

实施例1，其中第一钢筋1、第二钢筋2为热轧带肋钢筋，公称直径为25mm，端部加工出螺纹，螺纹规格为M25X2.5，螺纹段长度为30mm，钢筋定位后端部螺纹中轴线偏心值不大于5mm。

其中第一偏心丝套3、第二偏心丝套4内螺纹为M25X2.5，外螺纹为M39X3，内外螺纹中轴线偏差2.5mm。

其中螺杆5为高强度螺杆，螺纹规格为M22X2.5，螺纹段长度为90mm，圆柱段长度为45mm；左端为圆柱头，长度10mm，外径为33mm。

其中第一套筒6为内螺纹圆套筒，左端外径48mm，内螺纹规格为M39X3，螺纹段长度为24mm；右端外表面为六棱柱形，外径对边尺寸为36mm，中心孔直径24mm。

其中第二套筒7为内螺纹圆套筒，左端内螺纹为M22X2.5，外表面为六棱柱形，外径对边尺寸为36mm；右端外径为48mm，内螺纹规格为M39X3，螺纹段长度为28mm。

其中垫片8为外径36mm的圆垫片，厚度4mm。

其中螺母9为六角螺母，规格为M22X2.5。

以上零件安装锁紧后，M22及M25的螺纹之间连接长度不小于28mm、M39的螺纹之间连接长度不小于24mm，可保证连接强度。

以上所有部件均为钢材制作，均可通过扭转方式实现螺纹连接、安装、拆卸；参照图1～图8，本技术领域的施工及安装技术人员均能顺利实施。

应当指出，当第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)内螺纹和外螺纹中轴线间距不相等时，即e1≠e2时，本连接装置也能连接两根固定的偏心钢筋，仅容许偏心值E范围有所不同，符合公式：∣e1-e2∣≤E≤(e1+e2)。

当第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)内螺纹采用不同规格时，可应用于直径不同的两根钢筋之间的连接。

Claims (5)

1.一种连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：采用机械连接机构和机械螺纹咬合的连接方式实现对两个露出钢筋进行连接。

2.如权利要求1所述的连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：所述机械连接机构的设计方法：采用螺杆、偏心丝套、套筒组合设计；

所述螺杆(5)为整个机构的中间件，其一侧为圆柱头(5-1)；另一侧为螺纹段(5-2)加长，预留长度调节量，用于调节连接机构长度余量；

所述偏心丝套包括第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)，偏心丝套内螺纹和外螺纹中轴线为不重合的两条平行线，且间距相等；第一偏心丝套(3)内螺纹用于与第一钢筋(1)端部螺纹咬合匹配，第二偏心丝套(4)内螺纹用于与第二钢筋(2)端部螺纹咬合匹配；

所述套筒组包括第一套筒(6)、第二套筒(7)；所述第一套筒(6)设两有个功能腔室，远机构中间件侧的腔室内部带螺纹并与第一偏心丝套(3)的外螺纹咬合匹配，同时该腔室内容纳圆柱头(5-1)；第一套筒(6)近机构中间件侧的短腔内置有螺杆(5)的螺杆段(5-2)直径，两者螺纹咬合；如此，实现第一套筒(6)与中间件螺杆(5)之间形成连接；所述第二套筒(7)内部带螺纹，近机构中间件侧为内螺纹腔，用于与螺杆(5)螺纹咬合匹配，并预留长度调节量，作为调节连接机构长度余量；远机构中间件侧设有连接腔，其内螺纹并与第二偏心丝套(4)的外螺纹咬合匹配，在连接腔中第二偏心丝套(4)与腔底之间形成的间隙内设置垫片(8)；同时，第二套筒(7)与螺杆(5)之间的连接外部采用螺母(9)稳固，螺母(9)与螺杆(5)螺纹连接。

3.如权利要求2所述的连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：所述机械螺纹咬合的连接方式，是通过旋转调节两个偏心丝套以实现所述机械连接机构与带螺纹的外部待连接钢筋露出端部对中和长度调节。

4.如权利要求3所述的连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：所述两个偏心丝套(第一偏心丝套3、第二偏心丝套4)它们的外螺纹中轴线重合时，螺杆(5)、第一套筒(6)、第二套筒(7)、垫片(8)、螺母(9)的组合方可与该两个偏心丝套同时实现旋合，进而实现本发明机构与外部第一钢筋(1)、第二钢筋(2)之间的连接，否则无法连接。

5.如权利要求4所述的连接相对错开且固定钢筋伸出端的方法，其特征在于：所述第一偏心丝套(3)、第二偏心丝套(4)，符合E≤(e1+e2)，至少有一个C点重合；

A为第一偏心丝套(3)内螺纹中轴线，也是第一钢筋(1)轴线；Ra为第一偏心丝套(3)旋转时外螺纹中轴线位置的轨道，轨道半径e1为第一偏心丝套(3)内外螺纹中轴线间距；

B为第二偏心丝套(4)内螺纹中轴线，也是第二钢筋(2)轴线；Rb为第二偏心丝套(4)旋转时外螺纹中轴线位置的轨道，轨道半径e2为第二偏心丝套(4)内外螺纹中轴线间距；

A、B轴线间距为E，即第一钢筋(1)与第二钢筋(2)轴线间距，符合公式：E<(e1+e2)时，Ra和Rb两轨道必然有两个交点轴C；符合公式E＝(e1+e2)时，Ra和Rb两轨道有一个交点轴C，且为Ra和Rb轨道圆的切点；符合公式E＝0时，Ra和Rb两轨道圆重合。

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