CN116815750A - 一种直驱预紧机械接头、预制混凝土桩以及连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直驱预紧机械接头、预制混凝土桩以及连接方法，其中接头包括，具有插头的插杆；设有容纳腔的大螺母；并与大螺母螺纹连接的预紧螺母；设于预紧螺母内卡接机构；以及设置在预紧螺母位于容纳腔的外侧部分上，用于在插头插入预紧螺母的插入腔并与卡接机构卡接后，由驱动部件从预紧螺母的侧向驱动，使得预紧螺母旋转并沿所述大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧的传动结构。本发明公开的预紧机械接头有效的消除了插头与预紧螺母的间隙，使采用本机械接头进行预制混凝土桩连接时，在受到拉拔力、剪切力或弯曲力作用时，预制混凝土桩连接处也不会开裂并产生裂缝。

Description

一种直驱预紧机械接头、预制混凝土桩以及连接方法

技术领域

本发明涉及预制构件技术领域，尤其是涉及一种直驱预紧机械接头、预制混凝土桩以及连接方法。

背景技术

一般的工程桩(预制桩)都为多节桩，现有的预制混凝土桩端部一般通过机械接头进行桩与桩之间的快速连接。

在《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017中第5.1.7条规定对于严格要求不出现裂缝的预应力管桩，其裂缝控制等级应为一级；第5.1.8条规定管桩桩身轴心受拉时，裂缝控制等级为一级；管桩桩身受弯时。处于弱腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为二级，中等、强腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为一级。

在《混凝土结构设计规范》GB50010-2015中第3.4.4条规定，结构构件正截面的受力裂缝控制等级分为三级，等级划分及要求应符合下列规定：

一级——严格要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。

二级——一般要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值。

三级——允许出现裂缝的构件：对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表3.4.5规定的最大裂缝宽度限值。对预应力混凝土构件，按荷载标准组合并考虑长期作用的影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表3.4.5条规定的最大裂缝宽度限值；对二a类环境的预应力混凝土构件，尚应按荷载准永久组合计算，且构件受拉边缘混凝土的拉应力不应大于混凝土的抗拉强度标准值。在本规范表3.4.5条规定中规定了预应力混凝土结构在三a和三b类环境中其裂缝控制等级为一级，在二b类环境中其裂缝控制等级为二级，一级和二级裂缝控制等级中均不允许产生裂缝，在二a类环境中其裂缝控制等级为三级，其最大裂缝宽度的限制为0.1mm，在一类环境中其裂缝控制等级为三级，其最大裂缝宽度的限制为0.2mm。

如图31所示为现有的机械接头的第一种结构形式，包括大螺母2、小螺母21、插杆1以及连接件90；插杆一端与小螺母螺纹连接，另一端设有插头，连接件与大螺母螺纹连接，连接件置于大螺母内的一端设有多个弹性卡片，插头从连接件的一端插入并能够与弹性卡片抵接，实现插杆与连接件的卡接，从而通过该机械接头可以实现两节预制混凝土桩的快速连接，然而，该种机械接头进行预制混凝土桩连接存在以下不足：1、当使用该机械接头进行预制混凝土桩连接时，由于桩端面倾斜等原因会使得插杆存在过插入连接件的情况，当出现插杆过插入连接件的情况时，预制混凝土桩在受拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时会造成桩连接端面处的全部或局部机械接头会产生轴向间隙，进而造成了预制混凝土桩连接处也相应的产生轴向间隙，使得预制混凝土桩机械接头连接处开裂产生裂缝，具体地，如图31所示为插杆的插头过插入连接件的示意图，当插杆过插入连接件中后，弹性卡片的端部与插头的挡面之间会形成轴向间隙△h，从而在外力作用时，预制混凝土桩的连接端面之间也会产生相应的轴线间隙，使其无法达到《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017中第5.1.7条所规定的对于严格要求不出现裂缝的预应力管桩，其裂缝控制等级应为一级；第5.1.8条所规定的管桩桩身轴心受拉时，裂缝控制等级为一级；管桩桩身受弯时。处于弱腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为二级，中等、强腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为一级的要求；2、由于大螺母与连接件之间和小螺母与插杆之间均通过螺纹连接，螺纹连接也会存在一定的轴向间隙，进而在机械接头受到拉拔力时，螺纹连接的轴向间隙也会造成了预制混凝土桩的连接端面之间产生相应的轴线间隙，进一步增加预制混凝土桩连接处的裂缝大小，使其用于预制混凝土桩连接时无法达到《预应力混凝土管桩技术标准》中对裂缝控制的要求；3、如图32所示，使用该机械接头进行预制混凝土桩连接时还存在插杆的插头欠插入连接件的问题，即插杆插入连接件中时，弹性卡片的端部没有进入插杆的环槽中，因此插杆和连接件无法卡接，进而造成桩的连接失败。

如图33所示为现有的机械接头的第二种结构形式，包括大螺母2、小螺母21、插杆1、中间螺母91、弹性件92以及卡片93；插杆一端与小螺母螺纹连接，另一端设有插头，中间螺母与大螺母螺纹连接，中间螺母置于大螺母的一端设有锥形卡接面，在大螺母的容纳腔内设有弹性件和多个卡片，弹性件将多个卡片抵接在中间螺母的锥形卡接面上，插头从中间螺母的一端插入并能够压缩弹性件，从而使得插头穿过多个卡片围成的空间进行卡片卡接在中间螺母和插头之间，以实现两节预制混凝土桩的快速连接，然而，使用该种机械接头进行预制混凝土桩连接存在以下不足：1、在插杆插入中间螺母的过程中，存在插杆的中心轴线x-x与中间螺母的中心轴线y-y不同轴的状况，因此，如图33、图34和图35所示，当插杆插入中间螺母的过程中，靠近插杆轴线一侧的卡片先与插头接触，而远离插杆轴线一侧的卡片后与插头接触，下侧的卡片先与插头接触并且在插头的作用下压缩弹簧，上侧的卡片后与插头接触，因此，可能出现如图33所示的一侧的卡片进入插头和中间螺母之间，另一侧的卡片无法进入插头和中间螺母之间；或者，如图34所示的多个卡片与插头和中间螺母的卡接位置不同，进而造成桩连接失败或机械接头的连接强度低，从而在预制混凝土桩在受拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，机械接头的插杆与卡片之间出现轴向滑移，进而会造成桩连接端面处的全部或局部机械接头会产生轴向间隙，使得预制混凝土桩机械接头连接处开裂产生裂缝；2、当插头插入中间螺母并与卡片卡接后，插头、卡片以及中间螺母之间没有形成楔形面的完全贴合(在插头与卡片之间的作用力很小)，因此，当插杆受到受拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，插杆的插头会对卡片造成挤压，进而造成卡片相对插头产生轴向滑移，从而使得采用该机械接头进行预制混凝土桩连接时，预制混凝土桩在受拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时会造成桩连接端面处的全部或局部机械接头会产生轴向间隙，进而造成了预制混凝土桩连接处也相应的产生轴向间隙，使得预制混凝土桩机械接头连接处开裂产生裂缝；3、如图35所示，由于卡片与插头的卡接面均为锥形圆柱形面，由于卡片与插头的卡接位置不确定，因此，在卡片与插头卡接时，卡片的卡接面和插头的卡接面不会完全贴合。如图36所示，图中Q1至Q5曲线表示插头的卡接面不同位置处的截面半径曲线，图中J曲线表示卡片的某一位置处的截面半径曲线，如图中所示，当J曲线处于Q1位置时，J曲线与Q1完全贴合，当J曲线处于Q2至Q5时，J曲线与Q曲线的间隙逐渐增加，也就是说卡片处于插头的不同位置时，卡片与插头的卡接状态不同，即不能保证卡片的卡接面与插头的卡接面完全贴合。也就是说卡片与插头之间是线接触，当机械接头受到拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，卡片与插头之间会产生轴向滑移或者卡片会部分嵌入至插头中(或卡片会受力产生形变)进而造成机械接头产生轴向间隙，也就是使用该种机械接头进行预制混凝土桩连接在受到拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，预制混凝土桩的连接端面之间也会产生相应的轴线间隙，使得预制混凝土桩机械接头连接处开裂产生裂缝；4、由于大螺母与中间螺母之间和小螺母与插杆之间均通过螺纹连接，螺纹连接也会存在一定的轴向间隙，进而在机械接头受到拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，螺纹连接的轴向间隙也会造成了预制混凝土桩的连接端面之间产生相应的轴线间隙，使得预制混凝土桩机械接头连接处开裂产生裂缝。该机械结构存在以上多种不足，因此，使用该机械接头进行预制混凝土桩连接时，容易使的预制混凝土桩连接无法达到《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017中第5.1.7条所规定的对于严格要求不出现裂缝的预应力管桩，其裂缝控制等级应为一级；第5.1.8条所规定的管桩桩身轴心受拉时，裂缝控制等级为一级；管桩桩身受弯时。处于弱腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为二级，中等、强腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为一级的要求。

现有的机械接头由于存在轴向间隙的问题，使得采用其进行预制混凝土桩连接，在受到拉拔力、剪切力和/或弯曲力等作用力时，预制混凝土桩上述机械接头连接机理会产生间隙，致使预制混凝土桩接头处产生裂缝。预制桩桩基础属地下隐蔽工程，预制桩本身是无法修补的。

混凝土预制桩接头产生裂缝的建筑桩基础安全隐患：

在预制混凝土桩承受抗弯、抗剪力时，预制混凝土桩接头处由于上述机械接头存在轴向间隙，机械接头的轴向间隙将使得预制混凝土桩连接处产生裂缝，进而导致桩与桩不在同一轴线上，使得桩的连接端面产生局部偏心受力；造成桩端面混凝土破损或压裂，致使建筑桩基础存在安全隐患。

在预制混凝土桩承受拉力时，由于无法确保上述机械接头所产生的轴向间隙完全一致，而预制桩桩身轴心受拉承载力设计值是按主筋数量(机械接头个数)合计考虑的；致使上述机械接头受拉力时会被逐个击破，致使建筑桩基础存在安全隐患。

在预制混凝土桩承受抗弯、抗剪、受拉力时，预制混凝土桩接头处由于轴向间隙产生，致使接头处产生裂缝，会导致地下水侵入腐蚀机械连接件和/或预制桩主筋，致使预制桩耐久性难以保证，具体地，由《建筑桩基技术规范》-JGJ94-2008中表4.1.18钢桩年腐蚀速率可知，钢桩位于地面以上且处于无腐蚀性气体或腐蚀性挥发介质的环境中时，单面腐蚀率为0.05～0.1mm/y；钢桩位于地面以下且处于水位以上时，单面腐蚀率为0.05mm/y；钢桩位于地面以下且处于水位以下时，单面腐蚀率为0.03mm/y；钢桩位于地面以下且处于水位波动区时，单面腐蚀率为0.1～0.3mm/y；由此，可知，当预制混凝土桩由于机械接头的轴向间隙而产生裂缝时，其机械接头和/或主筋会被快速腐蚀，致使预制桩耐久性难以保证，其危害的严重性是不言语的。

发明内容

本发明针对现有机械接头连接机理存在轴向间隙会而造成预制混凝土桩连接处产生裂缝致使主筋和/或机械接头腐蚀、桩端面局部受压等问题，而提出了一种直驱预紧机械接头，以解决现有机械接头连接后存在轴向间隙的带来的安全隐患的问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种直驱预紧机械接头，包括，插杆，所述插杆的一端为插头；大螺母，所述大螺母内设有容纳腔；预紧螺母，所述预紧螺母设置在所述容纳腔的一端，并与所述大螺母螺纹连接，且部分所述预紧螺母位于所述容纳腔外侧，所述预紧螺母上设有插入腔；卡接机构，所述卡接机构设置在所述容纳腔内；传动结构，所述传动结构设置在所述预紧螺母位于所述容纳腔的外侧部分上，用于在所述插头插入所述预紧螺母的插入腔并与所述卡接机构卡接后，由驱动部件从所述预紧螺母的侧向驱动，使得所述预紧螺母旋转并沿所述大螺母轴向运动，从而将所述插头与所述卡接机构在所述大螺母轴向方向上锁紧。

进一步地，所述传动结构为设于所述预紧螺母远离与所述大螺母螺纹连接的一端的外壁或端部的咬合或推动结构。

进一步地，所述咬合或推动结构为咬合齿、推动凹槽、拨动凸起或锥齿。

进一步地，所述预紧螺母远离与所述大螺母螺纹连接的一端的外壁上设有推动凹槽，所述驱动部件为齿形杆，所述齿形杆一端设有驱动齿，所述齿形杆的驱动齿能够由所述预紧螺母的侧向与所述推动凹槽咬合并在所述齿形杆推拉的过程中驱动所述预紧螺母旋转；或，所述驱动部件为驱动杆，所述驱动杆的一端能够由所述预紧螺母的侧向插入所述推动凹槽中并在驱动杆推拉的过程中驱动所述预紧螺母旋转；或，

预紧螺母远离与所述大螺母螺纹连接的一端的外壁上设有第一拨动凸起，所述驱动部件为拨动杆，所述拨动杆能够由所述预紧螺母的侧向插入相邻两个所述第一拨动凸起之间并在拨动杆转动的过程中驱动所述预紧螺母旋转；或，

所述预紧螺母远离与所述大螺母螺纹连接的一端的端部设有第一锥齿，所述驱动部件为锥齿驱动杆，所述锥齿驱动杆一端设有第二锥齿，所述锥齿驱动杆的第二锥齿能够由所述预紧螺母的侧向与所述第一锥齿咬合并在所述锥齿驱动杆的旋转过程中驱动所述预紧螺母旋转；或，

所述预紧螺母远离与所述大螺母螺纹连接的一端的端部设有第二拨动凸起，所述驱动部件为锥齿驱动杆，所述锥齿驱动杆一端设有第二锥齿，所述锥齿驱动杆的第二锥齿能够由所述预紧螺母的侧向与所述第二拨动凸起咬合并在所述锥齿驱动杆的旋转过程中驱动所述预紧螺母旋转。

进一步地，还包括设置在所述容纳腔中用于在所述插杆插入所述容纳腔的过程中对所述插杆进行校正的定位套。

进一步地，所述定位套设置在所述预紧螺母置于所述大螺母内的一端与容纳腔底面之间，所述定位套上设有定位孔，在所述插头插入所述预紧螺母的插入腔并与所述卡接机构径向卡接后，部分所述插头插入所述定位孔中，且所述插头与所述定位孔之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述预紧螺母之间的径向间隙或且所述插头与所述定位孔之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述插头之间的径向间隙。

进一步地，所述卡接机构为设于所述预紧螺母置于所述大螺母内的一端上设置的多个弹性卡片，所述预紧螺母旋转并沿所述大螺母轴向运动，多个所述弹性卡片端部的卡接面能够与所述插头上的卡接面抵接以实现所述插头与所述预紧螺母在所述大螺母轴向方向上锁紧。

进一步地，所述卡接机构为设于所述预紧螺母置于所述大螺母内的一端上设置的多个弹性卡片，所述弹性卡片的内壁上设有第一齿牙，所述插头的外壁上设有第二齿牙，所述第一齿牙与所述第二齿牙相互卡合，在所述预紧螺母旋转并沿所述大螺母轴向运动，所述第一齿牙和第二齿牙的齿牙面能够相互抵接以实现所述插头与所述预紧螺母在所述大螺母轴向方向上锁紧。

进一步地，所述预紧螺母的插入腔内设有卡片容纳槽，所述卡接机构为设于所述卡片容纳槽内的卡片，所述卡片容纳槽靠近预紧螺母的插头插入端的一侧内壁为第一卡接面，所述插头上设有第二卡接面；

所述插头插入所述预紧螺母的插入腔并与所述卡片卡接时，所述卡片位于所述第一卡接面和第二卡接面之间；所述预紧螺母旋转并沿所述大螺母轴向运动，使所述第一卡接面朝向所述卡片一侧运动并使得第一卡接面和第二卡接面分别与卡片抵接，以实现插头与所述预紧螺母在所述大螺母轴向方向上锁紧。

进一步地，卡片容纳槽为在预紧螺母的插入腔的内壁上直接加工而成；或，

所述预紧螺母的插入腔内设有挡环，所述挡环与所述插入腔内的卡接面之间形成所述卡片容纳槽。

进一步地，所述插头与所述卡接机构在所述大螺母轴向方向锁紧前，所述预紧螺母与所述大螺母之间的螺纹连接为松配合螺纹连接。

进一步地，插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧后，插头与所述卡接机构连接的抗拉强度大于或等于主筋、大螺母和小螺母中任一部件的抗拉强度。

进一步地，还包括用于与所述插杆的插杆底座连接的小螺母。

一种预制混凝土桩，包括，预制混凝土桩本体、主筋以及本发明所述直驱预紧机械接头；

所述主筋设置在所述预制混凝土桩本体内，所述预制混凝土桩本体一端设有所述大螺母，所述大螺母内设有所述卡接机构和所述预紧螺母；

所述预制混凝土桩本体的另一端安装有所述插杆；

所述预制混凝土桩本体的端部设有驱动部件容纳槽；

当相邻两节预制混凝土桩连接时，所述驱动部件容纳槽一端与所述预制混凝土桩本体的外壁连通，另一端延伸至所述预紧螺母端部，使得驱动部件从所述预制混凝土桩本体的外壁处插入所述驱动部件容纳槽后，驱动部件能够与设置在所述预紧螺母上的传动结构相互作用，使得所述预紧螺母进行旋转并沿所述大螺母轴向运动，从而将所述插头与所述卡接机构在所述大螺母轴向方向上锁紧。

进一步地，所述预制混凝土桩本体设有插杆的一端还设有小螺母，所述大螺母和所述小螺母的一端分别与所述主筋的两端连接，所述插杆与所述小螺母的另一端螺纹连接。

进一步地，所述驱动部件驱动所述预紧螺母径向旋转并将所述插头与所述卡接机构在所述大螺母轴向方向上锁紧后，所述驱动部件保留在或移出所述驱动部件容纳槽中。

进一步地，所述预制混凝土桩本体的连接端面和所述直驱预紧机械接头内还注入结构胶。

一种本发明所述的预制混凝土桩的连接方法，包括以下步骤：

将预制混凝土桩设有插杆的一端向相邻预制混凝土桩设有预紧螺母的一端运动，并将插杆的插头插入预紧螺母的插入腔中实现插头与卡接机构的卡接；

由预制混凝土桩的外壁插入驱动部件，并由驱动部件驱动传动结构，从而使得预紧螺母旋转并沿所述大螺母轴向运动，从而将所述插头与所述卡接机构在所述大螺母轴向方向锁紧。

与现有技术比较，本发明公开的直驱预紧机械接头具有以下有益效果：本申请公开的直驱预紧机械接头，由于设有传动结构，传动结构能够在插头插入腔并与卡接机构径向卡接后，由驱动部件从所述预紧螺母的侧向驱动，使得预紧螺母沿大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧，从而有效的消除了插头、卡接机构以及预紧螺母之间的轴向间隙，进一步地，由于预紧螺母、插杆以及卡接机构在轴向方向锁紧，锁紧的过程中预紧螺母、插杆以及卡接机构在轴向方向会产生一定的轴向作用力(拧紧力)，在该轴向作用力的作用下，预紧螺母、插杆、大螺母、卡接机构以及小螺母等部件之间的轴向间隙均能够被有效的消除，因此，使得采用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接时，在受到拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，预制混凝土桩连接处也不会开裂并产生裂缝，使得使用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接时，能够满足《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017中关于裂缝等级控制的相关要求。并消除了预制混凝土桩连接由于现有机械接头连接机理会产生间隙，造成预制混凝土桩接头处产生裂缝，致使建筑桩基础存在安全隐患的问题。

附图说明

图1为本发明公开的直驱预紧机械接头的第一种实施例主视图，图中传动结构采用锥齿形式；

图2为本发明公开的直驱预紧机械接头的第一种实施例轴视图；

图3为本发明公开的直驱预紧机械接头的第一种实施例剖视图，图中卡接机构采用弹性卡片形式，在插头与预紧螺母处于未轴向锁紧时的状态示意图；

图4为本发明公开的直驱预紧机械接头的第一种实施例在插头插入预紧螺母后插头和卡接机构轴向锁紧后的状态示意图；

图5为本发明公开的直驱预紧机械接头第一种实施例预紧螺母结构示意图；

图6为本发明中驱动部件的示意图，图中为锥齿驱动杆；

图7为本发明公开的直驱预紧机械接头的第一种实施例中插杆的结构图；

图8为本发明公开的直驱预紧机械接头的第二种实施例主视图，图中传动结构采用锥齿和凸起形式；

图9为本发明公开的直驱预紧机械接头的第二种实施例轴视图；

图10为本发明公开的直驱预紧机械接头的中传动结构的第三种实施例主视图，图中传动结构采用推动凹槽和齿形杆形式；

图11为本发明公开的直驱预紧机械接头的中传动结构的第四种实施例主视图，图中传动结构采用推动凹槽和驱动杆形式；

图12为本发明公开的直驱预紧机械接头的中传动结构的第五种实施例主视图，图中传动结构采用推动凹槽和丝杆形式；

图13为本发明公开的直驱预紧机械接头的中传动结构的第六种实施例主视图，图中传动结构采用波动杆和凸起形式；

图14为本发明公开的直驱预紧机械接头的定位套的俯视图；

图15为本发明公开的直驱预紧机械接头的定位套的轴视图；

图16为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第二种实施例，图中卡接机构采用弹性卡片上设卡齿的形式；

图17为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第二种实施例中在插杆与锁紧螺母未轴向锁紧时第一齿牙和第二齿牙的状态局部放大示意图；

图18为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第二种实施例中在插杆与锁紧螺母轴向锁紧时第一齿牙和第二齿牙的状态局部放大示意图；

图19为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第三种实施例，卡接机构采用卡环结构，图中插杆与锁紧螺母未轴向锁紧；

图20为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第三种实施例，卡接机构采用卡环结构，图中插杆与锁紧螺母处于轴向锁紧；

图21为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第三种实施例中预紧螺母的结构图；

图22为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第三种实施例中卡环的主视图；

图23为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第三种实施例中卡环的轴视图；

图24为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第四种实施例，卡接机构采用卡环结构，卡环容纳槽为挡环和预紧螺母形成，图中插杆与锁紧螺母处于未轴向锁紧；

图25为本发明公开的直驱预紧机械接头的卡接机构第四种实施例，图中插杆与锁紧螺母处于轴向锁紧；

图26为具有本发明公开的直驱预紧机械接头的预制混凝土桩连接的结构示意图，图中桩的数量为两节；

图27为具有本发明公开的直驱预紧机械接头的预制混凝土桩连接剖视图；

图28为图27中D处的局部放大图；

图29为具有本发明公开的直驱预紧机械接头的预制混凝土桩连接端视图；

图30为图29中F处的局部放大图；

图31为现有的第一种机械接头的结构图，图中插头处于过插入状态；

图32为现有的第一种机械接头的结构图，图中插头处于欠插入状态；

图33为现有的第二种机械接头的结构图，图中插杆轴线与中间螺母轴线不共线时的插接过程示意图；

图34为现有的第二种机械接头的结构图，图中插杆的插头与下侧卡片先接触使得下侧卡片无法进入插头与中间螺母之间；

图35为现有的第二种机械接头的结构图，图中多个卡片卡在插头与中间螺母的不同位置处；

图36为现有第二种机械接头的卡片与插头卡接面接触的状态示意图；

图中：1、插杆；10、插头；11、插杆连接部；12、插杆底座；13、第二卡接面；2、大螺母；20、容纳腔；21、小螺母；4、预紧螺母；40、插入腔；41、弹性卡片；42、第一齿牙；43、卡片容纳槽；44、卡片；45、第一卡接面；46、挡环；47、预紧螺母连接部；48、预紧螺母驱动部；480、推动凹槽；481、咬合齿；482、第一拨动凸起；483、第一锥齿；484、第二拨动凸起；6、驱动部件；60、齿形杆；600、驱动齿；61、驱动杆；62、拨动杆；63、锥齿驱动杆；630、第二锥齿；7、定位套；70、定位孔；8、预制混凝土桩；80、预制混凝土桩本体；81、主筋；82、驱动部件容纳槽；90、连接件；91、中间螺母；92、弹性件；93、卡片。

具体实施方式

如图1和图2所示为本发明公开的直驱预紧机械接头，包括，

插杆1，所述插杆1的一端为插头10；大螺母2，所述大螺母2内设有容纳腔20；预紧螺母4，所述预紧螺母4设置在所述容纳腔20的一端，并与所述大螺母2螺纹连接，且部分所述预紧螺母4位于所述容纳腔20外侧，所述预紧螺母4上设有插入腔40；卡接机构，所述卡接机构设置在所述容纳腔20内；

传动结构，所述传动结构设置在所述预紧螺母4位于所述容纳腔20的外侧部分上，用于在所述插头10插入所述预紧螺母4的插入腔40并与所述卡接机构卡接后，由驱动部件6从所述预紧螺母4的侧向驱动，使得所述预紧螺母4旋转并沿所述大螺母2轴向运动，从而将所述插头10与所述卡接机构在所述大螺母2轴向方向上锁紧。

本申请公开的具有预紧机械接头，如图1、图2、图3和图4所示，由于预紧螺母上设有传动结构，传动结构能够在插杆1的插头10插入预紧螺母4的插入腔40并与置于容纳腔20中的卡接机构径向卡接后，由驱动部件6从所述预紧螺母4的侧向驱动，使得预紧螺母4旋转并沿大螺母2轴向运动，从而将插头10与卡接机构在大螺母2轴向方向上锁紧，也就是说在插杆1的插头10与卡接机构卡接后，预紧螺母4能够在驱动部件6的驱动下沿大螺母2的轴向方向运动，从而通过预紧螺母4的轴向运动消除了插头10、卡接机构以及预紧螺母4之间的轴向间隙L(图3中弹性卡片端部与插头的卡接面存在一定距离)；进一步地，由于预紧螺母、插杆以及卡接机构在轴向方向锁紧，锁紧的过程中由于预紧螺母与大螺母之间产生拧矩(拧紧力)，该拧紧力使得预紧螺母、插杆以及卡接机构在轴向方向会产生一定的轴向作用力，在该轴向作用力的作用下，预紧螺母、插杆、大螺母、卡接机构以及小螺母等部件之间的轴向间隙均能够被有效的消除，例如预紧螺母与大螺母的螺纹连接的间隙(图4中E2所示区域的螺纹连接的轴向间隙)、插杆的插杆底座与小螺母的螺纹连接的间隙(图4中E1所示区域的螺纹连接的轴线间隙)、插杆的插头与卡接机构之间的间隙等，因此，使得采用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接时，在受到拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，预制混凝土桩连接处也不会开裂并产生裂缝，即使用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接能够时桩连接处具有较高的抗拔、抗弯以及抗剪性能，使得使用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接时，能够满足《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017中关于裂缝等级控制的相关要求。并消除了预制桩连接由于现有机械接头连接机理会产生间隙，造成预制混凝土桩接头处产生裂缝，致使建筑桩基础存在安全隐患的问题。

进一步地，所述传动结构为设于所述预紧螺母4远离与所述大螺母2螺纹连接的一端的外壁或端部的咬合或推动结构。所述咬合或推动结构为咬合齿、推动凹槽、拨动凸起或锥齿。咬合或推动结构可以为推动凹槽、拨动凸起或锥齿。具体地，如图1至图6所示为本发明中传动结构的第一种实施例，在本实施例中，预紧螺母的预紧螺母驱动部48的端部设有第一锥齿483，驱动部件6为锥齿驱动杆63，所述锥齿驱动杆63一端设有第二锥齿630，锥齿驱动杆63的第二锥齿630能够由所述预紧螺母4的侧向与所述第一锥齿483咬合并在所述锥齿驱动杆63的旋转过程中驱动所述预紧螺母旋转，进而实现预紧螺母旋转并沿大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧。

如图8和图9所示为本发明中传动结构的第二种实施例，在本实施例中，所述预紧螺母4的预紧螺母驱动部48的端部设有第二拨动凸起484，所述驱动部件6为锥齿驱动杆63，所述锥齿驱动杆63一端设有第二锥齿630，所述锥齿驱动杆63的第二锥齿630能够由所述预紧螺母4的侧向与所述第二拨动凸起484咬合并在所述锥齿驱动杆63的旋转过程中驱动所述预紧螺母旋转。

如图10所示为本发明中传动结构的第三种实施例，在该实施例中，咬合或推动结构为推动凹槽，具体如图10所示，在本实施例中，预紧螺母4外壁设有预紧螺母连接部47和预紧螺母驱动部48，预紧螺母连接部47上设有用于与大螺母2螺纹连接的外螺纹，预紧螺母驱动部48上设有推动凹槽480，在预紧螺母4置于容纳腔20并与大螺母2螺纹连接时，至少部分预紧螺母驱动部48置于容纳腔20外侧，所述驱动部件6为齿形杆60，齿形杆60为长条柱体结构，长条柱体的前端沿杆轴向方向设有多个凸起形成驱动齿600，驱动齿600与推动凹槽480相适应，所述齿形杆60的驱动齿600能够由所述预紧螺母4的侧向与所述推动凹槽480咬合，并在所述齿形杆60往复推拉过程中可以使得预紧螺母4旋转，(在拉动齿形杆时可以将齿形杆转动一定角度，使驱动齿与推动凹槽分离，齿形杆拉出后再转动齿形杆使驱动杆与推动凹槽咬合并推动齿形杆)，进而实现预紧螺母旋转并沿大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧。

如图11所示为本发明中传动结构的第四种实施例，在本实施例中，预紧螺母驱动部48的外壁上设有推动凹槽480，驱动部件6为驱动杆61，驱动杆为长条柱体结构，长条柱体的前端端部能够由预紧螺母4的侧向沿倾斜方向插入至推动凹槽内，推动杆的往复推动可以使得预紧螺母旋转，进而实现预紧螺母沿大螺母轴向运动，从而将插头与预紧螺母在大螺母轴向方向上锁紧。

如图12所示为本发明中传动结构的第五种实施例，在本实施例中，预紧螺母4的预紧螺母驱动部48的外壁上设有推动凹槽480，驱动部件6为齿形杆60，齿形杆60一端设有连续的驱动齿600，所述齿形杆60的驱动齿600能够由所述预紧螺母4的侧向与所述推动凹槽咬合并在所述齿形杆60转动的过程中驱动所述预紧螺母旋转。

如图13所示为本发明中传动结构的第六种实施例，在本实施例中，所述预紧螺母的预紧螺母驱动部48的外壁上设有第一拨动凸起482，所述驱动部件6为拨动杆62，所述拨动杆62能够由所述预紧螺母4的侧向插入相邻两个所述第一拨动凸起482之间并在拨动杆62转动的过程中驱动所述预紧螺母旋转；具体地，在预紧螺母的外壁上周向均匀设有多个凸起结构形成拨动凸起，驱动部件为拨动杆62，拨动杆为长条杆体结构，长条柱体的前端端部为扁平结构并能够沿插入相邻的两个拨动凸起之间，如图中所示，拨动杆在外界工具的驱动下能够转动，在拨动杆转动的过程中，拨动杆的前端面一侧与相应侧的拨动凸起接触并驱动预紧螺母旋转，当拨动杆转动一周时，拨动杆的前端面与相邻的另一个拨动凸起接触继续驱动预紧螺母旋转，即拨动杆的旋转可以驱动预紧螺母旋转并沿大螺母轴向运动，从而将插头与预紧螺母(卡接机构)在大螺母轴向方向上锁紧，拨动杆可以使用例如一字型螺丝刀等结构。

本申请的传动结构不限于上述描述的几种具体结构，任何能够实现从侧向驱动预紧螺母转动功能的结构均在本专利的保护范围之内，本申请不再对可实现该功能的具体结构一一进行说明。

进一步地，还包括设置在所述容纳腔20中用于在所述插杆1插入所述容纳腔20的过程中对所述插杆1进行校正的定位套7。通过在容纳腔20中设有用于在插杆1插入容纳腔20的过程中对插杆1进行校正的定位套7，可以保证插杆1的轴线与大螺母2的轴线基本重合或基本平行，进而减小或者消除插杆1在插入预紧螺母4的过程中和/或插杆1在插入预紧螺母4后，插杆1与预紧螺母4在径向方向的接触，即减小了插杆1与预紧螺母4之间的作用力，以便于驱动预紧螺母4旋转，使得预紧螺母4沿大螺母2轴向运动，从而将插头10与卡接机构在大螺母2的轴向方向上锁紧。

进一步地，如图14和图15所示，所述定位套7设置在所述预紧螺母4置于所述大螺母内的一端与容纳腔20底面之间，所述定位套7上设有定位孔70，在所述插头10插入所述预紧螺母4的插入腔40并与所述卡接机构径向卡接后，部分所述插头插入所述定位孔中，且所述插头与所述定位孔之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述预紧螺母之间的径向间隙或且所述插头与所述定位孔之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述插头之间的径向间隙。

进一步地，所述定位套7设置在所述预紧螺母4置于所述大螺母内的一端与容纳腔20底面之间，所述定位套7上设有定位孔70，在所述插头10插入所述预紧螺母4的插入腔40并与所述卡接机构径向卡接后，部分所述插头10插入所述定位孔70中，且所述插头10与所述定位孔70之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述预紧螺母4之间的径向间隙或且所述插头10与所述定位孔70之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述插头10之间的径向间隙。具体地，在本实施例中，如图14和图15所示，定位套7为圆环状结构，优选地定位套7为圆环金属片，定位套7的外径设有螺纹结构，定位套7可以通过螺纹安装有大螺母2的容纳腔中，图中大螺母中设有容纳腔20，容纳腔20的内壁上设有内螺纹，大螺母的一端可以与主筋固定连接，另一端通过内螺纹与预紧螺母连接，优选地，定位套7可以拧入大螺母的内螺纹根部，定位套7的内径孔为定位孔70，在所述插头10插入所述预紧螺母4的插入腔40的过程中或与所述卡接机构径向卡接后，部分所述插头10插入所述定位孔70中，优选地，定位孔的孔径与所述插头的外径相适配，使得所述插头10与所述定位孔70之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述预紧螺母4之间的径向间隙或且所述插头10与所述定位孔70之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述插头10之间的径向间隙，由于插头10与定位孔70之间径向间隙小于卡接机构与预紧螺母或卡接机构与插头之间的径向间隙，使得插杆1在插入预紧螺母4的过程中和/或插杆1在插入预紧螺母4后，定位孔70对插杆1进行限位和导向，进而使得插杆1与预紧螺母4在径向方向存在间隙(不接触)，即减小或消除了插杆等部件与预紧螺母之间的作用力，以便于驱动预紧螺母旋转，使得预紧螺母沿大螺母轴向运动，从而将插头与预紧螺母在大螺母轴向方向上锁紧。优选地，定位套7的定位孔70为多边形孔，多边形的内切圆的直径大于等于插头10的最大外径且小于预紧螺母4的插入腔40的内径，图中为八边形孔；定位孔为多边形孔，便于通过内六角扳手等工具插入定位孔中以将定位套旋入大螺母中。

大螺母2的容纳腔20也可以为阶梯孔，靠近容纳腔底面的阶梯孔的孔径较小，靠近开口一端的阶梯孔的孔径较大，大螺母2的容纳腔20的内壁上靠近开口一端孔径较大的阶梯孔处)加工有用于与预紧螺母4螺纹连接的内螺纹，在内螺纹的根部(即内螺纹朝向容纳腔底面的一端)设有定位套安装孔，定位套安装孔的孔径大于靠近容纳腔底面的孔的孔径且小于靠近开口一端的阶梯孔的孔径，定位套7为圆环状结构，优选地定位套7为圆环金属片，定位套7的外径与定位套安装孔过盈配合，定位套7在外力作用下卡入定位套安装孔中，定位套7的内径孔为定位孔70，定位孔70的内径大于等于插头10的最大外径且小于预紧螺母4的插入腔40的内径，进而在插杆1的插头10穿过预紧螺母4的插入腔40后，插头10插入至定位孔70中，由于插头10与定位孔70之间径向间隙小于卡接机构与预紧螺母或卡接机构与插头之间的径向间隙，使得插杆1在插入预紧螺母4的过程中和/或插杆1在插入预紧螺母4后，定位孔70对插杆1进行限位和导向，进而使得插杆1与预紧螺母4在径向方向存在间隙(不接触)，即减小或消除了插杆等部件与预紧螺母之间的作用力，以便于驱动预紧螺母转动，使得预紧螺母沿大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧。

如图3、图4和图5所示为本发明中卡接机构的第一种实施例，在本实施例中，所述卡接机构为设于所述预紧螺母4置于所述大螺母2内的一端上设置的多个弹性卡片41，弹性卡片41与预紧螺母为一体结构，即在预紧螺母一端周向方向加工有多个切槽，相邻两个切槽之间形成一个弹性卡片，弹性卡片41的端部沿径向方向向中心收缩，弹性卡片可以径向张开或收缩，弹性卡片的端部形成卡接面410，插杆1的插头10上设有第二卡接面13，如图4示意性的表示其运动过程，具体地，在插头插入预紧螺母后，弹性卡片的端部卡接面与插头的卡接面存在一定的轴向间隙L，在驱动部件驱动所述预紧螺母4旋转(图中箭头B箭头所示)并沿所述大螺母2轴向运动(图中箭头C所示)，插头与弹性卡片之间的轴线间隙L逐渐减小，最终实现多个所述弹性卡片端部的卡接面410能够与所述插头10上的第二卡接面13(插杆包括插杆底座12、插杆连接部11和插头10，插杆连接部的直径小于插头的直径，插杆连接部与插头之间的过渡面为第二卡接面)抵接以实现所述插头10与所述预紧螺母4在所述大螺母2轴向方向上锁紧，即有效的消除了在插头过插入预紧螺母中后，第一卡接面与第二卡接面存的轴向间隙，以及预紧螺母与大螺母的螺纹连接和插杆与小螺母之间螺纹连接均会存在一定的轴向间隙。采用弹性卡片进行卡接的形式，具有结构简单，部件数量少，易于加工和安装等优点。在本实施例中，如图3所示，大螺母2中设有定位套7，定位套的定位孔与插头之间的径向间隙小于弹性卡片(自由状态时)与插杆连接部之间的径向间隙，使得插杆1在插入预紧螺母4的过程中和/或插杆1在插入预紧螺母4后，定位孔70对插杆1进行限位和导向，进而使得插杆1与预紧螺母4在径向方向存在间隙(不接触)，即减小或消除了插杆等部件与预紧螺母之间的作用力，以便于驱动预紧螺母转动，使得预紧螺母沿大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧。

如图16、图17和图18所示为本发明中卡接机构的第二种实施例，在本实施例中，所述卡接机构为设于所述置于所述大螺母2内的一端上设置的多个弹性卡片41，弹性卡片的形成方式与实施例1弹性卡片的形成方式的相同，在本实施例中，所述弹性卡片41的内壁上还设有第一齿牙42，所述插头10的外壁上设有第二齿牙14，所述第一齿牙42与所述第二齿牙14相互卡合，在插杆与预紧螺母刚卡合时，第一齿牙与第二齿牙之间会存在一定的轴向间隙(如图17所示)，在所述预紧螺母4旋转并沿所述大螺母2轴向运动，所述第一齿牙42和第二齿牙14的齿牙面能够相互抵接以实现所述插头10与所述预紧螺母4在所述大螺母2轴向方向上锁紧(如图18所示)。在本实施例中，由于设置卡齿结构使得插杆与预紧螺母卡接，可以减小在插杆与预紧螺母轴向锁紧之前的轴向间隙，本实施例中，在插杆与预紧螺母轴向锁紧前，插杆与预紧螺母的轴向间隙小于等于0.5倍的牙间距，远远小于实施例1中存在的轴向间隙，进而在驱动预紧螺母旋转时，预紧螺母仅需要轴向运动较小的距离就可以实现第一齿牙与第二齿牙的齿牙面相互抵接，从而实现预紧螺母与插杆之间快速轴向锁紧，同时本实施例，插杆与预紧螺母在轴向锁紧后有较大的轴向接触长度，提高了抗弯和抗剪性能。本实施例中，如图16所示，大螺母2内也设有定位套7，定位套的定位孔与插头之间的径向间隙小于第一齿牙的齿顶与第二齿牙齿根之间的径向间隙，使得插杆1在插入预紧螺母4的过程中和/或插杆1在插入预紧螺母4后，定位孔70对插杆1进行限位和导向，进而使得插杆1与预紧螺母4在径向方向存在间隙(不接触)，即减小或消除了插杆等部件与预紧螺母之间的作用力，以便于驱动预紧螺母转动，使得预紧螺母沿大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧。

如图19和图20所示为本发明中卡接机构的第三种实施例，在本实施例中，如图21所示，所述预紧螺母4的插入腔40内设有加工有卡片容纳槽43，所述卡接机构为设于所述卡片容纳槽43内的卡片44，卡环44如图22和图23所示为一侧开口的金属弹性环状结构，也可以是其它结构，如多个卡环瓣通过弹簧卡箍而成，卡片能在卡片容纳槽中张开或收缩，所述卡片容纳槽43靠近预紧螺母4的插头插入端45的一侧内壁为第一卡接面45，所述插头10上设有第二卡接面13；在插头插入预紧螺母中时，卡片能径向张开后卡在插杆连接部处实现卡片与插杆的卡接；所述插头10插入所述预紧螺母4的插入腔40并与所述卡片44卡接时，所述卡片44位于所述第一卡接面45和第二卡接面13之间；驱动部件驱动所述预紧螺母4旋转并沿所述大螺母2轴向运动，使所述第一卡接面45朝向所述卡片44一侧运动并使得第一卡接面45和第二卡接面13分别与卡片44两侧抵接，以实现所述插头10与所述预紧螺母4在所述大螺母2轴向方向上锁紧，本实施例中由于在预紧螺母的插入腔内壁上设有卡片容纳槽，卡接机构采用卡片，因此，可以将卡片直接安装在预紧螺母的卡片容纳槽中，使得两个部件形成一个组装件，以便于后续机械接头的安装，降低了安装难度，节省了成本。同时，卡片和预紧螺母的结构简单，进一步降低了成本。插头的端部为半球形、抛物面形或圆台形，以便于将卡片径向胀开。本实施例中，如图19所示，大螺母内也设有定位套，定位套的定位孔与插头之间的径向间隙小于插头与预紧螺母的插入腔之间的径向间隙，即定位孔小于插入腔直径，使得插杆1在插入预紧螺母4的过程中和/或插杆1在插入预紧螺母4后，定位孔70对插杆1进行限位和导向，进而使得插杆1与预紧螺母4在径向方向存在间隙(不接触)，即减小或消除了插杆等部件与预紧螺母之间的作用力，以便于驱动部件驱动预紧螺母转动，使得预紧螺母沿大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧。优选地，卡片容纳槽43的侧壁向预紧螺母4的插头插入端侧倾斜，也就是卡片容纳槽43的内侧槽壁的外形大致成圆锥台状，当插头插入卡片的过程中，插头抵接在卡片的内孔中并对卡片产生向下容纳腔底部)的推力，卡片容纳槽的内侧壁将给卡片的径向向外的分力，使得卡片更容易胀开，插头插入后且预紧螺母的第一卡接面给卡片径向向内的分力，使得卡片与插头配合紧密，形成自锁结构，增强了抗拔脱形成。

如图24和图25所示为本发明中卡接机构的第四种实施例，本实施例与卡接结构的第三种实施例的不同点在于，在第三种实施例中，卡片容纳槽为在所述预紧螺母4的插入腔40的内壁上直接加工而成；在本实施例中，预紧螺母的插入腔为阶梯孔，阶梯孔的过渡面为卡接面，优选地，卡接面为锥形面，在预紧螺母的一端内设有挡环46，所述挡环46与所述插入腔40内卡接面之间形成所述卡片容纳槽43。采用分体结构更便于加工。

进一步地，插头10与所述卡接机构在大螺母2轴向方向锁紧前，预紧螺母4与所述大螺母2之间的螺纹连接为松配合螺纹连接。具体地，可以根据需要合理选择大螺母的容纳腔内壁上的内螺纹和预紧螺母外壁上的外螺纹的公差，以使得预紧螺母与大螺母之间的螺纹连接为松配合螺纹连接，由于预紧螺母与大螺母之间为松配合螺纹连接，因此，在插头与卡接机构锁紧前，预紧螺母与大螺母之间的作用力相对较小，从而便于驱动部件驱动预紧螺母转动，使得预紧螺母沿大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧。

进一步地，插头10与所述卡接机构在所述大螺母2轴向方向上锁紧后，所述插头与所述卡接机构连接的抗拉强度大于或等于主筋、大螺母和小螺母中任一部件的抗拉强度。插头10与所述卡接机构在所述大螺母2轴向方向上锁紧后，所述插头与所述卡接机构连接后在承受11.7Mpa拉拔力时无延性变形。本申请中由于插头10与所述卡接机构在所述大螺母2轴向方向上锁紧后，所述插头与所述卡接机构连接的抗拉强度大于或等于主筋、大螺母和小螺母中任一部件的抗拉强度且所述插头与所述卡接机构连接后在承受11.7Mpa拉拔力时无延性变形，使得具有本发明公开的具有预紧机械接头的预制混凝土桩在受到使得主筋发生延性变形的拉拔力之前，大螺母、小螺母、插杆、卡接机构以及预紧螺母不会产生延性变形，从而两根预制桩连接端面之间不会产生裂缝或间隙，而在主筋产生延性并被拉断之前，本发明公开的具有预紧机械接头能够可靠的连接而不会被破坏，进一步保证了预制混凝土桩采用本发明公开的具有预紧机械接头进行连接的连接性能。具体地，在国家建筑标准设计图集《预制混凝土方桩》图集号：20G361)中预应力混凝土方桩配筋及力学性能表中详细规定了桩的型号与预应力主筋的关系，例如规定了桩截面为600x600的桩预应力主筋的主筋为24Φ^D12.6；在预应力混凝土方桩桩身轴心抗压力、正截面受弯承载力中详细规定了桩截面型号与桩身轴心受拉承载力设计值NtkN)，在该表中规定了桩截面为600x600的B形桩，桩身轴心受拉承载力设计值为2544kN，由上述数据可以计算出预制桩预应力主筋的受拉承载力设计值为2544/24＝10.6kN；10.6x1.1＝11.66≈11.7kN，即本申请公开的具有预紧机械接头在受拉拔力在11.7kN内，预制混凝土桩主筋和具有预紧机械接头均无延性变形，机械接头的各部件之间也无滑移，从而预制混凝土桩连接端面之间不会产生间隙，从而保证了预制混凝桩的连接性能。

进一步地，还包括用于与所述插杆1的插杆底座12连接的小螺母21。具体地，在本实施例中，插杆1通过小螺母21固定在预制混凝土桩的一端，大螺母2固定在预制混凝土桩的另一端，大螺母2和小螺母21分别与预制混凝土桩内的主筋两端固定连接，大螺母内设有定位套和预紧螺母等部件，相邻的两节预制混凝土桩能够通过本申请公开的具有预紧机械接头实现快速连接。

实施例2

如图26、图27、图28、图29和图30所示为本发明公开的预制混凝土桩，包括，预制混凝土桩本体80、主筋81以及本发明所述直驱预紧机械接头；所述主筋81设置在所述预制混凝土桩本体80内，所述预制混凝土桩本体80一端设有所述大螺母2，所述大螺母2内设有所述卡接机构和所述预紧螺母4；所述预制混凝土桩本体80的另一端安装有所述插杆1；所述预制混凝土桩本体80的端部设有驱动部件容纳槽82；当相邻两节预制混凝土桩连接时，所述驱动部件容纳槽82一端与所述预制混凝土桩本体80的外壁连通，另一端延伸至所述预紧螺母4端部，使得驱动部件6从所述预制混凝土桩80的外壁处插入所述驱动部件容纳槽82后，驱动部件6能够与设置在所述预紧螺母驱动部上的传动结构相互作用，使得所述预紧螺母4进行旋转并沿所述大螺母2轴向运动，从而将所述插头10与所述卡接机构在所述大螺母2轴向方向上锁紧。

本申请公开的具有预紧机械接头，由于预紧螺母驱动部上设有传动结构，传动结构能够在插杆的插头插入中间的预紧螺母的插入腔并与置于容纳腔中的卡接机构径向卡接后，由驱动部件从所述预紧螺母的侧向驱动，使得驱动预紧螺母旋转并沿大螺母轴向运动，从而将插头与预紧螺母在大螺母轴向方向上锁紧，也就是说在插杆的插头与卡接机构卡接后，预紧螺母能够在传动结构和驱动部件的驱动下沿大螺母的轴向方向运动，从而通过预紧螺母的轴向运动消除了插杆的插头、卡接机构以及预紧螺母之间的轴向间隙，进一步地，由于预紧螺母、插杆以及卡接机构在轴向方向锁紧，锁紧的过程中预紧螺母、插杆以及卡接机构在轴向方向会产生一定的轴向作用力，在该轴向作用力的作用下，预紧螺母、插杆、大螺母、卡接机构以及小螺母等部件之间的轴向间隙均能够被有效的消除，例如预紧螺母与大螺母的螺纹连接的间隙、插杆的插杆底座与小螺母的螺纹连接的间隙、插杆的插头与卡接机构之间的间隙等，因此，使得采用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接时，在受到拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，预制混凝土桩连接处也不会开裂并产生裂缝，即使用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接能够时桩连接处具有较高的抗拔、抗弯以及抗剪性能，使得使用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接时，能够满足《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017中关于裂缝等级控制的相关要求。并消除了预制混凝土桩连接由于现有机械接头连接机理会产生间隙，造成预制混凝土桩接头处产生裂缝，致使建筑桩基础存在安全隐患的问题。

进一步地，所述预制混凝土桩本体80设有插杆1的一端还设有小螺母21，所述大螺母2和所述小螺母21的一端分别与所述主筋81的两端连接，所述插杆1与所述小螺母21的另一端螺纹连接。即机械接头设置在主筋的两端，使得主筋和机械接头同轴，也就使得主筋和机械接头受力时处于同一轴线上，提高了桩的抗拔性能。驱动部件容纳槽82也可以设置在预制混凝土桩设有小螺母的一端，当驱动部件容纳槽82设置在预制混凝土桩设有小螺母的一端时，该预制混凝土桩设有小螺母的一端端部设有预紧螺母容纳孔，以便于上下预制桩连接时，预紧螺母的上部置于该孔中，驱动部件容纳槽82一端与预制混凝土桩连通，另一端与驱动部件容纳槽82连通，进而可以使驱动部件驱动预紧螺母转动。

进一步地，所述驱动部件6驱动所述预紧螺母4径向旋转并将所述插头10与所述卡接机构在所述大螺母2轴向方向上锁紧后，所述驱动部件6保留在或移出所述驱动部件容纳槽82中。

具体地，在具体预制混凝土桩连接时，可以通过一个驱动部件分别驱动预制混凝土桩上的多个预紧螺母径向旋转，以实现所有机械接头的轴向锁紧，消除轴向间隙，提高桩的抗拔能力，并且驱动部件可以重复使用，节省了使用成本。也可以在预制混凝土桩连接时，每一个机械接头均通过一个驱动部件进行驱动，当驱动部件驱动预紧螺母转动并实现轴向锁紧后，驱动部件保留在驱动部件容纳槽中，即驱动部件不从驱动部件容纳槽中取出，由于两节预制混凝土桩之间设有多个驱动部件结构，进一步提高了预制桩端部的抗压性能。

进一步地，所述预制混凝土桩本体80的连接端面和所述直驱预紧机械接头内还注入结构胶。结构胶可以对连接端面、机械接头、端面的各种槽进行填充、粘结和密封，进一步提高桩之间的连接性能和防腐性能。

实施例3

一种本发明所述的预制混凝土桩的连接方法，包括以下步骤：将预制混凝土桩设有插杆的一端和相邻预制混凝土桩设有预紧螺母的一端相对运动，并将插杆的插头插入预紧螺母的插入腔中实现插头与卡接机构的卡接；

由预制混凝土桩的外壁插入驱动部件，并由驱动部件驱动传动结构，从而使得预紧螺母旋转并沿所述大螺母轴向运动，从而将所述插头与所述卡接机构在所述大螺母轴向方向锁紧。

使用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接能够时桩连接处具有较高的抗拔、抗弯以及抗剪性能，使得使用本发明公开的机械接头进行预制混凝土桩连接时，能够满足《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017中关于裂缝等级控制的相关要求。并消除了预制混凝土桩连接由于现有机械接头连接机理会产生间隙，造成预制混凝土桩接头处产生裂缝，致使建筑桩基础存在安全隐患的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种直驱预紧机械接头，其特征在于：包括，

插杆(1)，所述插杆(1)的一端为插头(10)；

大螺母(2)，所述大螺母(2)内设有容纳腔(20)；

预紧螺母(4)，所述预紧螺母(4)设置在所述容纳腔(20)的一端，并与所述大螺母(2)螺纹连接，且部分所述预紧螺母(4)位于所述容纳腔(20)外侧，所述预紧螺母(4)上设有插入腔(40)；

卡接机构，所述卡接机构设置在所述容纳腔(20)内；

传动结构，所述传动结构设置在所述预紧螺母(4)位于所述容纳腔(20)的外侧部分上，用于在所述插头(10)插入所述预紧螺母(4)的插入腔(40)并与所述卡接机构卡接后，由驱动部件(6)从所述预紧螺母(4)的侧向驱动，使得所述预紧螺母(4)旋转并沿所述大螺母(2)轴向运动，从而将所述插头(10)与所述卡接机构在所述大螺母(2)轴向方向上锁紧。

2.根据权利要求1所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：所述传动结构为设于所述预紧螺母(4)远离与所述大螺母(2)螺纹连接的一端的外壁或端部的咬合或推动结构。

3.根据权利要求2所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：所述咬合或推动结构为推动凹槽、拨动凸起或锥齿。

4.根据权利要求3所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：

所述预紧螺母(4)远离与所述大螺母(2)螺纹连接的一端的外壁上设有推动凹槽(480)，所述驱动部件(6)为齿形杆(60)，所述齿形杆(60)一端设有驱动齿(600)，所述齿形杆(60)的驱动齿能够由所述预紧螺母(4)的侧向与所述推动凹槽(480)咬合并在所述齿形杆(60)推拉的过程中驱动所述预紧螺母(4)旋转；或，所述驱动部件(6)为驱动杆(61)，所述驱动杆(61)的一端能够由所述预紧螺母(4)的侧向插入所述推动凹槽(480)中并在驱动杆推拉的过程中驱动所述预紧螺母(4)旋转；或，

所述预紧螺母(4)远离与所述大螺母(2)螺纹连接的一端的外壁上设有第一拨动凸起(482)，所述驱动部件(6)为拨动杆(62)，所述拨动杆(62)能够由所述预紧螺母(4)的侧向插入相邻两个所述第一拨动凸起(482)之间并在拨动杆(62)转动的过程中驱动所述预紧螺母(4)旋转；或，

所述预紧螺母(4)远离与所述大螺母(2)螺纹连接的一端的端部设有第一锥齿(483)，所述驱动部件(6)为锥齿驱动杆(63)，所述锥齿驱动杆(63)一端设有第二锥齿(630)，所述锥齿驱动杆(60)的第二锥齿(630)能够由所述预紧螺母(4)的侧向与所述第一锥齿(483)咬合并在所述锥齿驱动杆(63)的旋转过程中驱动所述预紧螺母(4)旋转；或，

所述预紧螺母(4)远离与所述大螺母(2)螺纹连接的一端的端部设有第二拨动凸起(484)，所述驱动部件(6)为锥齿驱动杆，所述锥齿驱动杆(63)一端设有第二锥齿(630)，所述锥齿驱动杆(60)的第二锥齿(630)能够由所述预紧螺母(4)的侧向与所述第二拨动凸起(484)咬合并在所述锥齿驱动杆(63)的旋转过程中驱动所述预紧螺母(4)旋转。

5.根据权利要求1所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：还包括设置在所述容纳腔(20)中用于在所述插杆(1)插入所述容纳腔(20)的过程中对所述插杆(1)进行校正的定位套(7)。

6.根据权利要求5所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：所述定位套(7)设置在所述预紧螺母(4)置于所述大螺母内的一端与容纳腔(20)底面之间，所述定位套(7)上设有定位孔(70)，在所述插头(10)插入所述预紧螺母(4)的插入腔(40)并与所述卡接机构径向卡接后，部分所述插头(10)插入所述定位孔(70)中，且所述插头(10)与所述定位孔(70)之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述预紧螺母(4)之间的径向间隙或且所述插头(10)与所述定位孔(70)之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述插头(10)之间的径向间隙。

7.根据权利要求1所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：所述卡接机构为设于所述预紧螺母(4)置于所述大螺母(2)内的一端上设置的多个弹性卡片(41)，所述预紧螺母(4)旋转并沿所述大螺母(2)轴向运动，多个所述弹性卡片(41)端部的卡接面能够与所述插杆(1)上的第二卡接面(13)抵接以实现所述插头(10)与所述预紧螺母(4)在所述大螺母(2)轴向方向上锁紧。

8.根据权利要求1所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：所述卡接机构为设于所述预紧螺母(4)置于所述大螺母(2)内的一端上设置的多个弹性卡片(41)，所述弹性卡片(41)的内壁上设有第一齿牙(42)，所述插头(1)的外壁上设有第二齿牙(14)，所述第一齿牙(42)与所述第二齿牙(14)相互卡合，在所述预紧螺母(4)旋转并沿所述大螺母(2)轴向运动，所述第一齿牙(42)和第二齿牙(14)的齿牙面能够相互抵接以实现所述插头(10)与所述预紧螺母(4)在所述大螺母(2)轴向方向上锁紧。

9.根据权利要求1所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：所述预紧螺母(4)的插入腔(40)内设有卡片容纳槽(43)，所述卡接机构为设于所述卡片容纳槽(43)内的卡片(44)，所述卡片容纳槽(43)靠近预紧螺母(4)的插头插入端的一侧内壁为第一卡接面(45)，所述插头(10)上设有第二卡接面(13)；

所述插头(10)插入所述预紧螺母(4)的插入腔(40)并与所述卡片(44)卡接时，所述卡片(44)位于所述第一卡接面(45)和第二卡接面(13)之间；所述预紧螺母(4)旋转并沿所述大螺母(2)轴向运动，使所述第一卡接面(45)朝向所述卡片(44)一侧运动并使得第一卡接面(45)和第二卡接面(13)分别与卡片(44)抵接，以实现所述插头(10)与所述预紧螺母(4)在所述大螺母(2)轴向方向上锁紧。

10.根据权利要求7所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：所述卡片容纳槽为在所述预紧螺母的插入腔的内壁上直接加工而成；或，

所述预紧螺母的插入腔内设有挡环，所述挡环与所述插入腔内的卡接面之间形成所述卡片容纳槽。

11.根据权利要求1所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：所述插头(10)与所述预紧螺母(4)在所述大螺母(2)轴向方向锁紧前，所述预紧螺母(4)与所述大螺母(2)之间的螺纹连接为松配合螺纹连接。

12.根据权利要求1所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：插头(10)与所述卡接机构在所述大螺母(2)轴向方向上锁紧后，所述插头与所述卡接机构连接的抗拉强度大于或等于主筋、大螺母和小螺母中任一部件的抗拉强度。

13.根据权利要求1所述的直驱预紧机械接头，其特征在于：还包括用于与所述插杆(1)的插杆底座(12)连接的小螺母(21)。

14.一种预制混凝土桩，其特征在于：包括，预制混凝土桩本体(80)、主筋(81)以及权利要求1至13任意一项所述直驱预紧机械接头；

所述主筋(81)设置在所述预制混凝土桩本体(80)内，所述预制混凝土桩本体(80)一端设有所述大螺母(2)，所述大螺母(2)内设有所述卡接机构(3)和所述预紧螺母(4)；

所述预制混凝土桩本体(80)的另一端安装有所述插杆(1)；所述预制混凝土桩本体(80)的端部设有驱动部件容纳槽(82)；

当相邻两节预制混凝土桩连接时，所述驱动部件容纳槽(82)一端与所述预制混凝土桩本体(80)的外壁连通，另一端延伸至所述预紧螺母(4)端部，使得驱动部件(6)从所述预制混凝土桩本体(80)的外壁处插入所述驱动部件容纳槽(82)后，驱动部件(6)能够与设置在所述预紧螺母(4)上的传动结构(5)相互作用，使得所述预紧螺母(4)进行旋转并沿所述大螺母(2)轴向运动，从而将所述插头(10)与所述卡接机构(3)在所述大螺母(2)轴向方向上锁紧。

15.根据权利要求14所述的预制混凝土桩，其特征在于：所述预制混凝土桩本体(80)设有插杆(1)的一端还设有小螺母(21)，所述大螺母(2)和所述小螺母(21)的一端分别与所述主筋(81)的两端连接，所述插杆(1)与所述小螺母(21)的另一端螺纹连接。

16.根据权利要求14所述的预制混凝土桩，其特征在于：所述驱动部件(6)驱动所述预紧螺母(4)径向旋转并将所述插头(10)与所述卡接机构在所述大螺母(2)轴向方向上锁紧后，所述驱动部件(6)保留在或移出所述驱动部件容纳槽(82)中。

17.根据权利要求14所述的预制混凝土桩，其特征在于：所述预制混凝土桩本体(80)的连接端面和所述直驱预紧机械接头内还注入结构胶。

18.一种具有权利要求14至17任意一项所述的预制混凝土桩的连接方法，其特征在于：包括以下步骤：将预制混凝土桩设有插杆的一端和相邻预制混凝土桩设有预紧螺母的一端相对运动，并将插杆的插头插入预紧螺母的插入腔中实现插头与卡接机构的卡接；

由预制混凝土桩的外壁插入驱动部件，并由驱动部件驱动传动结构，从而使得预紧螺母旋转并沿所述大螺母轴向运动，从而将所述插头与所述卡接机构在所述大螺母轴向方向锁紧。