CN201391048Y - 钢筋连接装置 - Google Patents

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王长虹
陈庆
杨峰亮
丁翔
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Abstract

本实用新型涉及土木工程领域。公开了一种钢筋连接装置,包括用于连接两根待连接钢筋的螺栓连接副,所述螺栓连接副包括至少一个螺栓和一个套筒,所述钢筋通过螺栓连接副旋合连接。由于其不需要在钢筋母材基础上形成螺纹,因此接头连接强度可以做到与钢筋母材等强,保证工程应用中钢筋连接的质量。由于螺栓连接副在工厂加工,故工业化程度高,质量更有保证。由于螺栓之间采用套筒手工旋合,因此,施工技术简单方便。

Description

钢筋连接装置
技术领域
本实用新型涉及土木工程领域,尤其涉及一种钢筋连接装置。
背景技术
钢筋混凝土结构中,钢筋尤其是主筋的连接是一项重要的课题。工程师一直在寻找一种简便可靠、价格低廉的连接钢筋的方法及装置。
早期的钢筋连接一直沿用绑扎法,这种方法工法简便,设备简单,且不受气候影响,但是使用绑扎法连接钢筋存在较大的弊端,集中体现在以下三点:第一,浪费钢材,绑扎法要求在接头处预留一定的“搭接长度”;第二,接头传力效果不好,钢筋的偏心连接会产生附加剪应力;第三,连接处钢筋密度大,给混凝土浇注振捣带来困难。
目前,钢筋连接方法主要有焊接连接和机械连接两大类。《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2003中包括了钢筋电阻点焊、钢筋闪光对焊、钢筋电弧焊、钢筋电渣压力焊、钢筋气压焊、预埋件钢筋埋弧压力焊等6种方法。电弧焊中焊工技术水平往往影响焊接质量,且浪费钢材,施工速度慢;闪光焊不能在施工现场作业;电渣压力焊虽然较以上几种连接方法相比节省钢材,但耗电量大,需专门架设供电线路;气压焊工序复杂,受气候影响大,且有明火作业不安全。上述几种连接方法都需要将接头位置错开,同一截面内的钢筋接头截面积与钢筋总面积的百分率都有严格限制,给施工带来不便。
从上世纪70年代开始,欧美、日本、我国等研究开发出多种钢筋机械连接方法,如冷挤压连接技术、锥螺纹连接、直螺纹连接等技术。与焊接技术相比,机械连接的优势突出表现在以下三点:不受环境影响、不受材料限制、不受直径限制。
目前钢筋连接技术主要为螺纹连接技术,该技术具有工业化程度高、现场作业量小、施工技术简单。但是现有钢筋螺纹连接技术都是在钢筋母材基础上形成螺纹,不管成形方式如何,连接质量都难以避免以下缺陷:受钢筋外形影响大;钢筋断面有不同程度的缩小;钢筋材质及力学性能有一定影响;螺纹质量难以完全保证;螺纹成形工序多,所需设备要求高。总之,目前利用钢筋本体直接成形的螺纹连接强度难以完全与母材等强,钢筋连接处往往成为薄弱环节,造成很大浪费。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢筋螺栓连接装置,可以保证钢筋连接强度,保持钢筋材质及力学性能的稳定性,并且施工技术简单。
为解决上述技术问题,本实用新型采用了如下技术方案:
一种钢筋连接装置,包括用于连接两根待连接钢筋的螺栓连接副,所述螺栓连接副包括至少一螺栓和一套筒,所述钢筋通过螺栓连接副旋合连接。
所述螺栓连接副包括一螺栓和一套筒,所述螺栓和套筒相对应,且所述螺栓和套筒分别与对应钢筋焊接在一起,所述螺栓与所述套筒旋合连接。
所述套筒与钢筋焊接侧设有一套筒衬底螺杆。
所述螺栓连接副包括两螺栓和一套筒,所述螺栓分别与套筒两端内螺纹相对应,且所述螺栓分别与对应钢筋焊接在一起,所述螺栓分别与所述套筒的两端旋合连接。
所述螺栓连接副包括一螺栓和两套筒,所述螺栓为两端分别与所述套筒相对应的双头螺栓,且所述套筒分别与对应钢筋焊接在一起,所述螺栓的两端分别与所述套筒旋合连接。
所述套筒与钢筋焊接侧均设有一套筒衬底螺杆。
所述焊接为闪光对接焊。
所述闪光对接焊包括连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊。
对于可焊性差的钢筋,在闪光对焊后采用通电热处理措施。
所述套筒和螺栓依次经过如下工序制得:热轧盘条、球化退火、机械除鳞、酸洗、冷拨、冷锻成形、螺纹加工、热处理和检验工序。
本实用新型的有益效果:
本实用新型钢筋连接装置具连接强度可靠、工业化程度高、现场作业量小、施工技术简单的优点。由于其不需要在钢筋母材基础上形成螺纹,因此接头连接强度可以做到与钢筋母材等强,可以保证钢筋材质及力学性能的稳定,进而保证工程应用中钢筋连接的质量。由于连接螺纹在工厂加工,故工业化程度高,质量更有保证。由于现场只需配备一台工程中常用的闪光焊机,不需要特别的加工机械。并且,螺栓之间采用套筒手工旋合。因此,现场作业量小、施工技术简单方便。另外,由于螺栓连接副在设计、加工、焊接环节无特殊要求,故经济性较好。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的钢筋连接装置的结构示意图;
图2a是实施例1中的螺栓连接副整体示意图;
图2b是图2a的侧视图;
图3a是实施例1中的螺栓的结构示意图;
图3b是图3a的侧视图;
图4a是实施例1中的套筒的结构示意图;
图4b是图4a的侧视图;
图5是螺栓连接副夹具的结构示意图;
图6是待焊螺栓与对应钢筋准备焊接的结构示意图;
图7是待焊套筒与对应钢筋准备焊接的结构示意图;
图8是本实用新型实施例2的钢筋连接装置的结构示意图;
图9是本实用新型实施例3的钢筋连接装置的结构示意图;
图中:1、1’-钢筋,2、2’-螺栓,3、3’-套筒,31、31’-套筒衬底螺杆,4-螺栓连接副夹具,41-夹具手柄,42-夹具螺栓,43-夹具套筒,431-夹具套筒衬底螺杆,5-夹紧工具。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作清楚、完整地说明:
实施例1
本实施例是一根HRB335型、直径为Φ20的钢筋需要接长另一根同样型号、同样直径的钢筋。请参阅图1,这种钢筋连接装置,包括用于连接两根待连接钢筋1、1’的螺栓连接副,所述螺栓连接副包括一螺栓2和一套筒3,所述螺栓2和套筒3相对应,且所述螺栓2和套筒3分别与对应钢筋1、1’焊接在一起,所述螺栓2与所述套筒3旋合连接。为了使套筒3与钢筋1’之间的连接固定,可在套筒3的内部与钢筋连接一侧设置一套筒封底螺杆31。所述,所述套筒封底螺杆31的外螺纹与套筒的内部螺纹相匹配。设置套筒封底螺杆31的目的是为了加强套筒3和钢筋1’的焊接面积,以增强套筒3和钢筋1’的连接强度和稳定性。
本实用新型钢筋连接装置的使用方法如下:
首先,进行第一步:将螺栓连接副中需要和钢筋固定连接的螺栓2或套筒3分别与对应钢筋1、1’焊接在一起。
通常,先进行螺栓连接副的设计加工。图2a和图2b所示为所述螺栓2的结构示意图。图3a和图3b所示为所述套筒封底螺杆31的结构示意图。图4a和图4b所示为所述套筒3的结构示意图。其中,螺栓连接副尺寸代号与标注符合GB/T 5276,以mm计。其中,所述螺栓2和套筒3、套筒封底螺杆31均采用单线圆柱普通粗牙螺纹。所述螺栓2的螺栓帽不用倒角,螺栓2端头无特殊要求。使用的制造方法,应能保证产品有完整的表面和棱边并不得有毛刺。通常,不要求去除由于诸如开槽或锻压、冲压或切边等工艺造成的小毛刺。然而,任何影响产品型能或者触摸时有安全危险的毛刺,均应去除。超出螺栓和套筒支承面的切边毛刺是不允许的。其中,螺栓2、套筒3和套筒封底螺杆31的外形参数(单位:mm),请参阅图2a、2b、3a、3b、4a、4b及下表(表一)。
  螺纹d   M16   M20   M24   M30   M36   M42   M48   M56
  螺距P   2.0   2.5   3.0   3.5   4.0   4.5   5.0   5.5
  导程b   20   25   30   35   40   45   50   55
  套筒封底1   8   10   12   14   16   18   20   22
  螺栓头厚k   15-20   15-20   15   15   15   15   15   15
  螺栓头直径smax   24   30   36   46   55   65   75   85
  螺栓头直径smin   23.16   29.16   35   45   53.8   63.1   73.1   82.8
本实施例中,需要在机械厂加工M20型的螺栓2一个、套筒3一个,套筒封底螺杆31一个,具体尺寸见上表一。
在材料选择方面,螺栓连接副主要用于建筑常见的II级螺纹钢,力学指标为HRB335(热轧带肋钢筋),为满足连接强度需要,螺栓连接副的制造材料选用低碳钢或中碳钢。在工艺流程方面,所述螺栓连接副依次经过热轧盘条、冷拨(可选)、球化(或称软化)退火、机械除鳞、酸洗、冷拨、冷锻成形、螺纹加工、热处理和检验工序。在螺纹制造方面,采用公制螺纹,外螺纹有三种螺纹等级:4h、6h和6g,内螺纹有三种螺纹等级:5H、6H、7H。在公制螺纹中,H的基本偏差为零,g的基本偏差为负值。螺栓连接副螺纹公差选用6g/7H(螺栓/套筒)的配合。在机械性能方面,力学性能要求当d≤M39时:螺栓达到5.8级,套筒达到5级;当d>M39时,按协议制作。在制造公差方面,螺栓连接副的制造等级为C级。在表面处理方面,产品不经表面处理,用于不经淬火和回火的钢制产品,如无其他协议条件,交付的螺栓2、套筒3和套筒封底螺杆31应是清洁的。在质量验收方面,螺栓连接副质量验收应满足GB/T 90-18《紧固件验收检查、标志与包装》的要求。
另外,当需要连接的两根钢筋1、1’的直径不同时,所述螺栓2与对应的钢筋1直径相匹配,所述套筒3采用直接与钢筋1’相焊接,套筒3焊接钢筋无特殊要求。例如钢筋1、1’接长时,两边的直径不一致,如一根直径为Φ20的钢筋1需要接长一根直径为Φ30的钢筋1’,则螺栓2采用M20,套筒依然采用M20型与钢筋1’相焊接。
当螺栓连接副中的螺栓和套筒加工完毕后,需要将螺栓连接副中需要和钢筋固定连接的螺栓2或套筒3分别与对应钢筋焊接在一起。本实施例中,所述螺栓连接副包括一螺栓2和一套筒3,所述螺栓2和套筒3相对应,且所述螺栓2和套筒3分别与对应钢筋1、1’焊接在一起。所述螺栓2或套筒3分别与对应钢筋焊接成一体步骤需要进行如下工序:
首先,进行第(1)步,一边固定待焊的螺栓2或套筒3,另一边固定钢筋1或1’。
由于钢筋1、1’其比较长,所以便于固定。但螺栓2、套筒3体积比较小,焊接的时候固定起来比较困难,为了使钢筋1、1’和螺栓2、套筒3能够焊接,需要使用一个配套的螺栓连接副夹具4(工程上通用的螺纹钢筋,两端切磨平整)。其中,固定待焊的螺栓2、套筒3是通过以下方法实现的:采用一螺栓连接副夹具4,请参阅图5:所述螺栓连接副夹具4包括两端切磨平整的夹具手柄41、夹具螺栓42和夹具套筒43,所述夹具手柄41的两端分别和所述夹具螺栓42和夹具套筒43固定连接,将待焊接的螺栓2或套筒3旋合在所述螺栓连接副夹具的夹具套筒43或夹具螺栓42,通过加紧工具5夹住该连接副夹具来间接固定待焊接的螺栓2或套筒3。可以在所述夹具套筒43和夹具手柄41焊接侧设有一夹具套筒衬底螺杆431,以扩大夹具套筒43与夹具手柄41的连接面积,以提高它们的连接强度。本实施例中,在工程现场加工棚,所需的螺栓连接副夹具4通过以下方式制得:其夹具手柄41采用Φ20的钢筋,长度为500mm;所述夹具手柄41的一端头点焊接一个M20型夹具螺栓42,所述夹具手柄41的另一端头点焊接一个M20型夹具套筒43。
然后,进行第(2)步,将所述螺栓2、套筒3分别与对应的钢筋1、1’通过闪光对接焊来连接。闪光焊的质量控制对整个钢筋连接非常重要。
在闪光对接焊机机械选择方面,可以根据待连接钢筋的直径来选择合适的焊机功率,请参阅下表(表二):
上述表中,HRB表示热轧带肋钢筋;RRB表示余热处理钢筋。闪光对接焊包括连续闪光焊、预热闪光焊和闪光一预热闪光焊。根据待连接钢筋的直径、材质和钢筋断面平整度选择适用连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊。焊接机械功率的选择应符合如下规定:
(i)当钢筋直径较小,钢筋牌号较低,在表二所规定的范围内时,应该采用“连续闪光焊”;
(ii)当超过表中规定,且钢筋端面较平整,宜采用“预热闪光焊”;
(iii)当超过表中规定,且钢筋端面不平整,宜采用“闪光-预热闪光焊”。
其中,所述连续闪光焊包括如下工艺过程:施焊时,先闪合一次电路,使钢筋1或1’端面和对应的螺栓2或套筒3端面轻微接触,促使端面间隙中产生闪光;接着徐徐移动钢筋1、1’,使两端面仍保持轻微接触,形成连续闪光过程;当闪光达到规定程度后以适当压力迅速进行顶锻挤压以完成焊接。所述闪光达到规定程度是指端面烧平,杂质闪掉且热至熔化。
所述预热闪光焊是在连续闪光焊之前增加如下工艺步骤:首先,进行一次闪光,将钢筋1、1’端面闪平。然后,预热。所述预热方法采用将钢筋1或1’端面和对应的螺栓2或套筒3端面这两端面交替地轻微接触和分开,使其间隙发生闪光来实现预热,或者采用两端面一直紧密接触,用脉冲电流或交替紧密接触与分开,产生电阻热实现预热。
另外,对于可焊性差的钢筋1、1’,在闪光对焊后采用通电热处理措施,以改善接头塑性。
本实施例中,在工程现场加工棚,在夹具套筒43或夹具螺栓42的另一端旋合一个待焊的M20型螺栓2或套筒3,在闪光对接焊机上与待焊的钢筋1、1’焊接,两根钢筋都实施同样的“连续闪光焊”工艺。图6是待焊的螺栓2与对应钢筋1准备焊接的结构示意图;图7是待焊的套筒3与对应钢筋1’准备焊接的结构示意图;
闪光对接后,对焊接质量进行检验:
A.对焊钢筋的原材必须有出厂合格证,钢筋的品种、质量、规格必须符合设计及规范要求。焊接时所选用的机械和操作工艺必须符合焊接工艺要求。焊接接头必须按规范要求进行抽样试验。
B.闪光对焊接头外观检查:接头处不得有横向裂缝;与电极接触处的钢筋表面,新I~III级钢焊接时不得有明显烧伤;负温闪光对焊时,对于II~III级钢,均不得有烧伤;接头处的弯曲折角不得大于4°;接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍,且不得大于2mm。
然后,进行第二步:所述待连接的钢筋1、1’通过旋合螺栓连接副中的螺栓2和套筒3连接。请参阅图1,采用普通扳手将套筒3和螺栓2旋合,即完成钢筋1、1’连接。
旋合连接好后,对螺栓连接副接头进行检验:钢筋螺栓连接副接头质量要求达到I级机械接头标准,具体标准参见《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2003及《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003。
实施例2
请参阅图8:本实施例中的钢筋连接装置与实施例1中的钢筋连接装置的区别在于:所述螺栓连接副包括两螺栓2、2’和一套筒3,所述螺栓2、2’分别与所述套筒3两端内螺纹相对应,且所述螺栓2、2’分别与对应钢筋1、1’焊接在一起,且所述螺栓2、2’分别与所述套筒3的两端旋合连接。
另外,由于套筒3没有与钢筋1、1’焊接在一起,所以,套筒内部可以不用设置套筒封底螺杆。
实施例3
请参阅图9:本实施例中的钢筋连接装置与实施例1中的钢筋连接装置的区别在于:所述螺栓连接副包括一螺栓2和两套筒3、3’,所述螺栓2为两端分别与所述套筒3、3’相对应的双头螺栓,且所述套筒3、3’分别与对应钢筋1、1’焊接在一起,所述螺栓2的两端分别与所述套筒3、3’旋合连接。
另外,由于套筒3、3’均与钢筋1、1’焊接在一起,所以,套筒3、3’内部均设置套筒封底螺杆31、31’,以增强套筒3或3’和钢筋1或1’的连接强度和稳定性。
综上所述,本实用新型钢筋连接装置具连接强度可靠、工业化程度高、现场作业量小、施工技术简单的优点。由于其不需要在钢筋母材基础上形成螺纹,因此接头连接强度可以做到与钢筋母材等强,可以保证钢筋材质及力学性能的稳定,进而保证工程应用中钢筋连接的质量。由于连接螺纹在工厂加工,故工业化程度高,质量更有保证。由于现场只需配备一台工程中常用的闪光焊机,不需要特别的加工机械。并且,螺栓之间采用套筒手工旋合。因此,现场作业量小、施工技术简单方便。另外,由于螺栓连接副在设计、加工、焊接环节无特殊要求,故经济性较好。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本实用新型的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种钢筋连接装置,其特征在于:包括用于连接两根待连接钢筋的螺栓连接副,所述螺栓连接副包括至少一螺栓和一套筒,所述两根待连接钢筋通过螺栓连接副旋合连接。
2.如权利要求1所述的钢筋连接装置,其特征在于:所述螺栓连接副包括一螺栓和一套筒,所述螺栓和套筒相对应,且所述螺栓和套筒分别与对应钢筋焊接在一起,所述螺栓与所述套筒旋合连接。
3.如权利要求2所述的钢筋连接装置,其特征在于:所述套筒与钢筋焊接侧设有一套筒衬底螺杆。
4.如权利要求1所述的钢筋连接装置,其特征在于:所述螺栓连接副包括两螺栓和一套筒,所述螺栓分别与套筒两端内螺纹相对应,且所述螺栓分别与对应钢筋焊接在一起,所述螺栓分别与所述套筒的两端旋合连接。
5.如权利要求1所述的钢筋连接装置,其特征在于:所述螺栓连接副包括一螺栓和两套筒,所述螺栓为两端分别与所述套筒相对应的双头螺栓,且所述套筒分别与对应钢筋焊接在一起,所述螺栓的两端分别与所述套筒旋合连接。
6.如权利要求5所述的钢筋连接装置,其特征在于:所述套筒与钢筋焊接侧均设有一套筒衬底螺杆。
7.如权利要求2-6任意一项所述的钢筋连接装置,其特征在于:所述焊接为闪光对接焊。
8.如权利要求7所述的钢筋连接装置,其特征在于:所述闪光对接焊包括连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊。
9.如权利要求7所述的钢筋连接装置,其特征在于:对于可焊性差的钢筋,在闪光对焊后采用通电热处理措施。
10.如权利要求1所述的钢筋连接装置,其特征在于:所述套筒和螺栓依次经过如下工序制得:热轧盘条、球化退火、机械除鳞、酸洗、冷拨、冷锻成形、螺纹加工、热处理和检验工序。
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