CN114482412A - 一种用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，包括上扣筒和下扣筒；上扣筒包括上筒身、筒室和卡台；下扣筒包括插接筒、芯柱和弹性锁；插接筒侧壁设有n个伞扣槽；弹性锁包括n个伞扣和n个弹簧；伞扣顶部与伞扣槽相铰接，其底部通过弹簧与芯柱连接；下扣筒能插在上扣筒的筒室内，在插入过程中，当伞扣经过卡台时，伞扣被挤压，伞扣底部向下扣筒内腔转动，弹簧压缩；当伞扣通过卡台后，在弹簧的弹力作用下，伞扣底部弹出并抵靠在卡台顶面上，从而阻止上、下扣筒分离。本发明利用伞扣原理拼接上、下扣筒，实现预制桥墩节段的快速连接，同时避免了使用灌浆连接器时，现场填充浆料及养护的施工工序，缩短施工工期，节约劳动成本。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，特别是一种用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器。
背景技术
桥墩的预制装配技术是桥梁工业化建造的重要组成部分。目前在预制桥墩之间的连接构造，主要为各类浆锚连接，包括：灌浆套筒、灌浆波纹管、灌浆槽口等方式。这些连接构造方式，均需要依靠灌浆料在凝结硬化后的粘结握裹力，实现被连接钢筋之间的传力。目前，浆锚连接构造存在的主要问题有：
(1)灌浆料的凝结硬化需要静置养护时间，增加施工工期。
(2)灌浆料的饱满程度难以检测，影响到施工质量评估。
(3)现有的灌浆套筒直径较大，在使用连接器的截面处需要增大较多的截面尺寸，对施工都带来了不便；灌浆连接器需要较长的埋置深度，才能提供足够的粘结握裹力。
针对上述技术问题，本发明提出一种即插即用的机械式连接器构造，可避免现有浆锚连接技术中的所述缺陷，提高预制拼装桥墩的连接速度及质量可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，该用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器利用弹簧锁的方式拼接上、下扣筒，实现预制桥墩节段的快速连接，同时避免了使用灌浆连接器时，浆料现场填充的施工工序，可缩短施工工期，节约劳动成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，包括上扣筒和下扣筒。
上扣筒包括上筒身、筒室和卡台。
上筒身的顶部设置有上钢筋连接槽，用于与上被连接钢筋相连接。
上筒身的底部中心设置有筒室，筒室内设置有卡台。
下扣筒包括插接筒、芯柱和弹性锁。
下扣筒的底部设置有下钢筋连接槽，用于与下被连接钢筋相连接。
插接筒设置在位于下钢筋连接槽上方的下扣筒中。
插接筒沿周向布设有n个伞扣槽；其中，n≥3。
芯柱设置在插接筒的内腔中心。
弹性锁包括n个伞扣和n个弹簧。
每个伞扣槽内设置一个伞扣，伞扣顶部与伞扣槽相铰接，伞扣内侧底部通过弹簧与芯柱相连接；当弹簧处于自然状态时，伞扣底部从插接筒中伸出。
在下扣筒插入上扣筒的过程中，当伞扣经过卡台时，伞扣被挤压，伞扣底部向下扣筒的内腔转动，弹簧压缩；当伞扣通过卡台后，在弹簧的弹性力作用下，伞扣底部弹出并抵靠在卡台顶面上。
设被连接钢筋的抗拉强度为T，上扣筒边壁的抗拉强度F1，下扣筒边壁的抗拉强度F2，卡台顶面抗压强度为F3，通过对伞扣数量n、单个伞扣与卡台顶面的接触面积A、以及上扣筒和下扣筒尺寸的设计，使得伞扣式连接器满足如下关系式：
Min(F1,F2,F3)≥T
其中：
F3＝nA·fcp,d'
式中，φ为被连接钢筋的直径；fs,d为被连接钢筋的抗拉强度设计值；D1为上扣筒的外径；D2为位于卡台以上的筒室的内径；D3为下扣筒中插接筒的最小外径；D4为插接筒内径；fcp,d为上扣筒和下扣筒材料的抗拉强度设计值；fcp,d'为上扣筒和下扣筒材料的抗压强度设计值。
上扣筒和下扣筒的材料为高强度低合金材料，上扣筒和下扣筒的总体轴向抗拉强度应大于被连接钢筋的抗拉强度。
下扣筒还包括金属环，金属环套装在位于伞扣槽上方的芯柱外周，且金属环外壁面与插接筒内壁面贴紧配合。
位于卡台以下的筒室为外扩段，下扣筒的插接筒包括从上至下一体设置的竖直段和锥形段，其中，竖直段为与芯柱相对应的节段，锥形段能与筒室的外扩段相配合。
芯柱包括从上至下一体设置的大圆柱段和小圆柱段，大圆柱段的直径大于小圆柱段的直径。
弹簧与芯柱垂直焊接。
上钢筋连接槽与上被连接钢筋之间，以及下钢筋连接槽与下被连接钢筋之间均为螺纹连接。
n＝3～6。
伞扣式连接器能用于预制墩身节段与盖梁之间、预制墩身节段之间、以及预制墩身与墩台之间的被连接钢筋的连接。
本发明具有如下有益效果：
1、伞扣式连接器在预制桥墩的拼装过程中，利用伞扣原理连接上、下扣筒，实现预制桥墩节段的快速连接，也即具有即插即用的特点。与目前常用的灌浆套筒相比，避免了使用灌浆连接器时，浆料的现场填充以及养护，从而能缩短施工工期，节约劳动成本。
2、本发明通过对伞扣数量、单个伞扣与卡台顶面的接触面积、以及上扣筒和下扣筒尺寸的设计，使得伞扣式连接器在总体轴向抗拉强度大于被连接钢筋的抗拉强度，从而使得连接强度可靠、可控，能根据设计需求进行调整，推广应用前景广泛。
3、本发明的连接器尺寸较小，能减少埋置连接器部位的墩身截面尺寸，方便施工。
附图说明
图1显示了本发明一种用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器的结构示意图。
图2显示了本发明中伞扣式连接器的拼装过程示意图。其中，图2(a)显示了伞扣式连接器在拼装前的状态示意图；图2(b)显示了伞扣式连接器在拼装后的状态示意图。
图3显示了下扣筒中含弹簧部分的横截面图。
图4显示了本发明一种用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器的爆炸图。
图5显示了本发明中伞扣式连接器的应用实例图。
图6显示了图5中的A-A截面图。
其中有：
1、上扣筒。
1-1、上筒身；1-2、筒室；1-3、卡台。
2、下扣筒；2-1、芯柱；2-2、插接筒；2-3、弹簧垫片；2-4、弹簧；2-5、伞扣；2-6、金属环；2-7、销轴。
3、上被连接钢筋；4、下被连接钢筋；5、伞扣式连接器；6、被连接钢筋。
7、盖梁；8、墩台。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
如图1、图4和图5所示，一种用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，也称伞扣式连接器5，主要应用在预制墩身节段与盖梁7之间、预制墩身节段之间、以及预制墩身与墩台8之间的被连接钢筋6的连接。
为便于表述，将位于伞扣式连接器上方的被连接钢筋6称为上被连接钢筋3，位于伞扣式连接器下方的被连接钢筋6称为下被连接钢筋4。上被连接钢筋和下被连接钢筋的尺寸、材质和性能均相同。
上述伞扣式连接器5，包括上扣筒1和下扣筒2。上扣筒和下扣筒的材料为500MPa级以上的高强度低合金材料，上扣筒和下扣筒的总体轴向抗拉强度应大于被连接钢筋的抗拉强度。
上扣筒包括上筒身1-1。
上筒身的顶部设置有上钢筋连接槽，用于与上被连接钢筋相连接，优选为螺纹连接。
上筒身的底部中心设置有筒室1-2，筒室内设置有卡台1-3。其中，卡台所在的筒室内径最小，位于卡台以上的筒室为等直径段，位于卡台以下的筒室为外扩段，从卡台开始内径逐渐增大。
下扣筒包括插接筒2-2、芯柱2-1、弹性锁和金属环2-6。
下扣筒的底部设置有下钢筋连接槽，用于与下被连接钢筋相连接，优选为螺纹连接。
位于下钢筋连接槽上方的下扣筒顶部设置有插接筒，插接筒的侧壁沿周向布设有n个伞扣槽；其中，n≥3，本实施例中优选为n＝3～6，进一步优选为n＝4。
插接筒内插设在上扣筒的筒室内，插接筒优选包括从上至下一体设置的竖直段和锥形段，其中，竖直段为与芯柱相对应的节段，锥形段能与筒室的外扩段相配合。
芯柱同轴插设在插接筒的中心，且芯柱底部与插接筒固定连接。
芯柱优选包括从上至下一体设置的大圆柱段和小圆柱段，大圆柱段的直径大于小圆柱段的直径。
金属环优选套装在位于伞扣槽上方的芯柱外周，且金属环外壁面与插接筒内壁面贴紧配合。
如图3所示，弹性锁包括n个伞扣2-5、n个弹簧2-4和n个弹簧垫片2-3。
每个伞扣槽内设置一个伞扣，伞扣顶部与伞扣槽优选通过销轴2-7相铰接，伞扣内侧底部通过弹簧与芯柱侧壁相连接，优选为垂直焊接。
进一步，伞扣内侧底部与弹簧之间设置有弹簧垫片。
当弹簧处于自然状态时，伞扣底部从插接筒侧壁伸出。
下扣筒的插接筒能插设在上扣筒的筒室内，在插设过程中，当伞扣经过卡台时，伞扣被挤压，伞扣底部向插接筒内转动，弹簧压缩，如图2(a)所示。
当伞扣通过卡台后，伞扣在弹簧的恢复力下，伞扣底部向着背离插接筒的方向转动，并搭接并抵靠在卡台顶面上，如图2(b)所示。
设被连接钢筋的抗拉强度为T，上扣筒边壁的抗拉强度F1，下扣筒边壁的抗拉强度F2，卡台顶面抗压强度为F3，通过对伞扣数量n、单个伞扣与卡台顶面的接触面积A、以及上扣筒和下扣筒尺寸的设计，使得伞扣式连接器满足如下关系式：
Min(F1,F2,F3)≥T
其中：
F3＝nA·fcp,d'
式中，φ为被连接钢筋的直径；fs,d为被连接钢筋的抗拉强度设计值；D1为上扣筒的外径；D2为位于卡台以上的筒室的内径；D3为下扣筒中插接筒的最小外径；D4为插接筒内径；fcp,d为上扣筒和下扣筒材料的抗拉强度设计值；fcp,d'为上扣筒和下扣筒材料的抗压强度设计值。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：包括上扣筒和下扣筒；
上扣筒包括上筒身、筒室和卡台；
上筒身的顶部设置有上钢筋连接槽，用于与上被连接钢筋相连接；
上筒身的底部中心设置有筒室，筒室内设置有卡台；
下扣筒包括插接筒、芯柱和弹性锁；
下扣筒的底部设置有下钢筋连接槽，用于与下被连接钢筋相连接；
插接筒设置在位于下钢筋连接槽上方的下扣筒中；
插接筒沿周向布设有n个伞扣槽；其中，n≥3；
芯柱设置在插接筒的内腔中心；
弹性锁包括n个伞扣和n个弹簧；
每个伞扣槽内设置一个伞扣，伞扣顶部与伞扣槽相铰接，伞扣内侧底部通过弹簧与芯柱相连接；当弹簧处于自然状态时，伞扣底部从插接筒中伸出；
在下扣筒插入上扣筒的过程中，当伞扣经过卡台时，伞扣被挤压，伞扣底部向下扣筒的内腔转动，弹簧压缩；当伞扣通过卡台后，在弹簧的弹性力作用下，伞扣底部弹出并抵靠在卡台顶面上。
2.根据权利要求1所述的用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：设被连接钢筋的抗拉强度为T，上扣筒边壁的抗拉强度F1，下扣筒边壁的抗拉强度F2，卡台顶面抗压强度为F3，通过对伞扣数量n、单个伞扣与卡台顶面的接触面积A、以及上扣筒和下扣筒尺寸的设计，使得伞扣式连接器满足如下关系式：
Min(F1,F2,F3)≥T
其中：
F3＝nA·fcp,d'
式中，φ为被连接钢筋的直径；fs,d为被连接钢筋的抗拉强度设计值；D1为上扣筒的外径；D2为位于卡台以上的筒室的内径；D3为下扣筒中插接筒的最小外径；D4为插接筒内径；fcp,d为上扣筒和下扣筒材料的抗拉强度设计值；fcp,d'为上扣筒和下扣筒材料的抗压强度设计值。
3.根据权利要求2所述的用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：上扣筒和下扣筒的材料为高强度低合金材料，上扣筒和下扣筒的总体轴向抗拉强度应大于被连接钢筋的抗拉强度。
4.根据权利要求1所述的用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：下扣筒还包括金属环，金属环套装在位于伞扣槽上方的芯柱外周，且金属环外壁面与插接筒内壁面贴紧配合。
5.根据权利要求1所述的用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：位于卡台以下的筒室为外扩段，下扣筒的插接筒包括从上至下一体设置的竖直段和锥形段，其中，竖直段为与芯柱相对应的节段，锥形段能与筒室的外扩段相配合。
6.根据权利要求1所述的用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：芯柱包括从上至下一体设置的大圆柱段和小圆柱段，大圆柱段的直径大于小圆柱段的直径。
7.根据权利要求6所述的用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：弹簧与芯柱垂直焊接。
8.根据权利要求1所述的用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：上钢筋连接槽与上被连接钢筋之间，以及下钢筋连接槽与下被连接钢筋之间均为螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：n＝3～6。
10.根据权利要求1所述的用于预制桥墩节段之间钢筋对接的伞扣式连接器，其特征在于：伞扣式连接器能用于预制墩身节段与盖梁之间、预制墩身节段之间、以及预制墩身与墩台之间的被连接钢筋的连接。
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| GR01 | Patent grant | ||
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