CN212248906U - 一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，包括空芯榫头连接管、空芯卯头连接管和固定螺栓；空芯榫头连接管包括半镂空管体一、榫头和出浆连接部；榫头包括同轴并列设置的大U型凸榫和小U型凸榫；空芯卯头连接管包括半镂空管体二、卯头和注浆连接部；卯头包括同轴并列设置的大U型槽和小U型槽，大U型槽和大U型凸榫实现卯榫配合，小U型槽和小U型凸榫实现卯榫配合；半镂空管体一和半镂空管体二的外壁面上设有若干个半镂空凹槽。本实用新型在形成卯榫连接的同时，还采用固定螺栓将小U型槽和小U型凸榫进行螺纹连接，从而连接可靠，施工简单且易于工业化生产等特点，具有良好的应用前景和应用价值。

Description

一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒

技术领域

本实用新型涉及一种灌浆套筒，特别是一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒。

背景技术

近年来，我国政府推动产业结构改革，明确提出要大力发展装配式建筑的目标。装配式建筑具有建筑周期短、施工效率高、降低企业成本、实现节能环保等优点，具有广阔的发展前景。在装配式建筑中，构件连接质量是影响建筑安全的重要因素。尤其是混凝土构件中竖向钢筋大多采用灌浆套筒连接，该连接是将带肋钢筋插入套筒后，再采用专门的灌浆料灌入套筒与钢筋的间隙，利用灌浆料硬化产生的粘结对套筒内的钢筋进行锚固，从而实现钢筋和套筒之间的有效传力的连接方式，其施工操作分为封仓、灌浆料的制备与检验、灌浆。这种传统方式存在以下问题：

1)灌浆料质量难以保证。由于施工现场的人工、硬件、配方等条件难以达到实验室的水平，因此现场所制备的灌浆料其流动性、密实性、抗压强度及膨胀能力等性能均不能100％保证，进而影响套筒连接的质量。

2)灌浆的施工质量难以控制。进行灌浆操作时，套筒已完全预埋在混凝土构件中，对于套筒内的灌浆料能否充满筒中间隙、是否分布均匀以及是否存在气泡和空鼓等均不易控制，因此难以保证套筒中钢筋连接是否有效、可靠。

3)灌浆效果和粘结质量不易检测。由于传统灌浆套筒连接件的整个灌浆过程完全在封闭的预埋套筒中进行，灌浆结束后施工人员难以检测到套筒内部的灌浆情况，无法直接判断灌浆套筒连接质量是否合格。

4)套筒与外部混凝土之间粘结性能不好。传统套筒的外表面光滑，这影响套筒与其外部混凝土之间的粘结性能，受力过程中易产生粘结-滑移的现象。

5)浆锚连接的其他不可控因素也较多。传统灌浆套筒连接的可靠性还受钢筋接头错位、钢筋接触套管壁或离管壁太近以及套筒内存在杂质等情况，难以保证连接的可靠性。

为解决上述问题，目前有部分学者实用新型了一些新型的灌浆套筒：

为提升灌浆料与钢筋、套筒之间的粘结性能，专利CN207812840U公开的一种全灌浆套筒，通过在内壁上设置钢筋限位片、钢筋导向装置和环形片支撑装置，提升了套筒内部的粗糙程度。

为解决钢筋端头可能会出现的错位问题，专利CN109184084A公开的一种分离式灌浆套筒，左右两段套筒中间设有圆柱形空腔，空腔内设有环状限位装置。通过两个球形接头卡设在两个环状限定件的内孔之间,通过两组紧固螺栓分别对左半段灌浆套筒及右半段灌浆套筒进行紧固定位。使钢筋端头之间存在一定错位的情况下仍可进行连接。然而，上述两种套筒在套筒内壁与钢筋之间增设构件，进一步减小了套筒与钢筋间本就十分狭小的空间，影响了灌浆料的流动性，同时专利CN109184084A提出的球形接头较为复杂，增加了套筒的制造成本。

此外，专利CN205742753U公开的一种组合式灌浆套筒，将套筒分为带内螺纹或外螺纹的上中下三部分，采用旋转中部套筒的方式进行连接，并利用中部摩擦组件内壁的螺纹及突起增加套筒内壁和灌浆料间摩擦阻力。然而，上述组合式套筒连接技术，对中部套筒的制作及施工技术要求都非常高，主要体现在中部套筒需要通过螺纹连接同时接入上下套管，在上下套筒及其预制构件均不便移动的情况下，实现准确连接难度非常大且对套筒的制作要求非常高；更重要的是，对于需要同时连接多根或多排钢筋的竖向钢筋混凝土构件来说，同时采用螺纹连接并保证竖向位移基本一致，施工难度极大，影响该专利的实施。

因此，有必要实用新型一种操作简便、安全性高，尤其在套筒连接方面更能保证其连接可靠的套筒连接件。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，该榫卯装配式的半镂空灌浆套筒操作简便、安全性高，且具有榫卯连接和螺栓连接，从而连接可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，包括空芯榫头连接管、空芯卯头连接管和固定螺栓。

空芯榫头连接管和空芯卯头连接管均具有轴向贯通的贯通腔体，该贯通腔体能用于插入待连接钢筋以及注入灌浆料。

空芯榫头连接管包括半镂空管体一和位于半镂空管体一两端的榫头和出浆连接部。

出浆连接部设置有出浆孔。榫头包括同轴并列设置的大U型凸榫和小U型凸榫，其中，小U型凸榫位于大U型凸榫和半镂空管体一之间。

空芯卯头连接管包括半镂空管体二和位于半镂空管体二两端的卯头和注浆连接部。

注浆连接部设置有注浆孔。卯头包括同轴并列设置的大U型槽和小U型槽，其中，大U型槽位于小U型槽和半镂空管体二之间。同时，大U型槽和大U型凸榫实现卯榫配合，小U型槽和小U型凸榫实现卯榫配合。

半镂空管体一和半镂空管体二的外壁面上设置有若干个半镂空凹槽。

固定螺栓用于将小U型槽和小U型凸榫在形成卯榫连接的同时，并实现螺纹连接。

大U型凸榫从上至下依次包括大外弧面、大倾斜搭肩、大竖直侧壁面、大内弧面。小U型凸榫从上至下依次包括小外弧面、小倾斜搭肩、小竖直侧壁面和小内弧面。大外弧面和小外弧面与半镂空管体一的外壁面齐平，且大外弧面的弧长大于小外弧面的弧长。大U型凸榫中设置有大圆形腔。小U型凸榫中设置有小圆形腔。大圆形腔和小圆形腔均与半镂空管体一的贯通腔体同轴设置，且贯通腔体的直径＞大圆形腔的直径D5＞待连接钢筋直径≥小圆形腔的直径。

大竖直侧壁面与大内弧面相切，小竖直侧壁面与小内弧面相切，假设大内弧面直径为D3，小内弧面直径为D4，小U型槽宽度为D1，大U型槽宽度为D2，则D1＝D4，D2＝D3，D3＞D5＞D4。

小U型凸榫中的小竖直侧壁面设置有内螺纹孔，小U型槽对应位置设置有外螺纹孔，与外螺纹孔位置相对应的小U型槽外壁面上设置有螺纹垫台。固定螺栓穿过螺纹垫台、外螺纹孔和内螺纹孔后，实现小U型槽和小U型凸榫的螺纹连接。

半镂空管体一和半镂空管体二外壁面上相邻两个半镂空凹槽之间的凸起部分均设置有凸凹条纹。

注浆连接部沿周向均有布设有四个注浆孔，出浆连接部沿周向均匀布设有四个出浆孔。每个注浆孔和每个出浆孔均能采用金属塞进行密封封堵。

本实用新型具有如下有益效果：

1、上述套筒中半镂空槽的设置，一方面能够减少钢材用量，降低生产成本；另一方面提升了套筒表面的粗糙程度，从而提升套筒与混凝土之间的粘结性能。

2、本实用新型中空芯榫头连接管和空芯连接管之间，先通过榫头和卯头实现一次卯榫连接，然后再通过固定螺栓将榫卯进行二次螺纹固定，从而能够有效地限制套筒向各个方向的转动，极大地增加了钢筋连接的可靠性和牢固性，同时避免了传统灌浆套筒灌浆质量难以控制和检测的缺点。

3、目前，传统套筒连接力主要为灌浆料的浆锚效果，本实用新型中，套筒连接力由灌浆料粘结力、套筒与混凝土之间的摩擦力、固定螺栓提供的销栓力以及榫卯接头的机械咬合力组成。显然，本实用新型在套筒之间提供了更多连接方式，能有效提高钢筋连接性能，通过混合连接的方式在不影响灌浆质量的情况下最大程度地减少出现的连接问题，使结构更加安全可靠。

4、本实用新型中的榫卯连接和螺栓连接，均是在外露的条件下进行施工连接，便于进行施工质量控制和连接可靠性检测；待外部连接完成后再进行灌浆连接，这种多重连接措施相较于传统的灌浆套筒技术更可靠。

5、上述榫头和卯头之间的严密咬合，可避免出现额外的漏浆现象，减小浆液浪费带来的成本损失，施工操作简单，具有一定的经济效益。

附图说明

图1显示了本实用新型一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒的结构示意图。

图2显示了本实用新型中空芯卯头连接管中卯头的细节放大示意图。

图3显示了本实用新型中卯头的纵剖面图。

图4显示了本实用新型中空芯榫头连接管中榫头的细节放大示意图。

图5显示了本实用新型中榫头的纵剖面图。

图6显示了本实用新型中空芯榫头连接管与空芯卯头连接管的连接状态图。

图7显示了本实用新型中空芯榫头连接管与空芯卯头连接管连接时的纵剖面图。

图8显示了本实用新型中空芯榫头连接管与空芯卯头连接管施工前安装图。

图9显示了本实用新型中空芯榫头连接管与空芯卯头连接管施工过程图。

图10显示了本实用新型中榫卯装配式的半镂空灌浆套筒施工完成后的状态示意图。

其中有：

10.空芯榫头连接管；

11.半镂空管体一；111.半镂空凹槽；

12.榫头；

121.大U型凸榫；1211.大外弧面；1212.大倾斜搭肩；1213.大竖直侧壁面；1214.大内弧面；1215.大圆形腔；

122.小U型凸榫；1221.小外弧面；1222.小倾斜搭肩；1223.小竖直侧壁面；1224.小内弧面；1225.小圆形腔；1226.内螺纹孔；

13.出浆连接部；131.出浆孔；

20.空芯卯头连接管；

21.半镂空管体二；

22.卯头；221.大U型槽；222.小U型槽；2221.外螺纹孔；2222.螺纹垫台；

23.注浆连接部；231.注浆孔；

30.固定螺栓；40.待连接钢筋；50.灌浆料。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。

如图1、图6和图7所示，一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，包括空芯榫头连接管10、空芯卯头连接管20和固定螺栓30。

空芯榫头连接管和空芯卯头连接管均具有轴向贯通的贯通腔体，该贯通腔体能用于插入待连接钢筋40以及注入灌浆料50。

空芯榫头连接管包括半镂空管体一11和位于半镂空管体一两端的榫头12和出浆连接部13。

半镂空管体一的外壁面上设置有若干个半镂空凹槽111，在减少钢材用量，降低生产成本的同时，还能提升套筒与混凝土之间的粘结性能。

进一步，半镂空管体一外壁面上相邻两个半镂空凹槽之间的凸起部分均设置有凸凹条纹，进一步提升套筒与混凝土之间的粘结性能。

出浆连接部优选设置有四个出浆孔131，四个出浆孔优选为沿出浆连接部周向均匀布设。

如图4和图5所示，榫头包括同轴并列设置的大U型凸榫121和小U型凸榫122，其中，小U型凸榫位于大U型凸榫和半镂空管体一之间。

大U型凸榫从上至下依次包括大外弧面1211、大倾斜搭肩1212、大竖直侧壁面1213、大内弧面1214。大U型凸榫中还设置有与大圆形腔1215，大圆形腔1215为贯通腔体的一部分。

小U型凸榫从上至下依次包括小外弧面1221、小倾斜搭肩1222、小竖直侧壁面1223和小内弧面1224。小U型凸榫中还设置有小圆形腔1225，大圆形腔1215也为贯通腔体的一部分。

上述大外弧面和小外弧面与半镂空管体一的外壁面齐平，且大外弧面的弧长大于小外弧面的弧长。

上述大圆形腔和小圆形腔均与半镂空管体一的贯通腔体同轴设置，且贯通腔体的直径＞大圆形腔的直径D5＞待连接钢筋直径≥小圆形腔的直径。

上述大竖直侧壁面与大内弧面相切，小竖直侧壁面与小内弧面相切，假设大内弧面直径为D3，小内弧面直径为D4，小U型槽宽度为D1，大U型槽宽度为D2，则D1＝D4，D2＝D3，D3＞D5＞D4。

小U型凸榫中的小竖直侧壁面设置有内螺纹孔1226。

空芯卯头连接管包括半镂空管体二21和位于半镂空管体二两端的卯头22和注浆连接部23。

注浆连接部优选沿周向均匀设置有四个注浆孔231。每个注浆孔和每个出浆孔均能优选采用金属塞进行密封封堵。

如图2和图3所示，卯头包括同轴并列设置的大U型槽221和小U型槽222，其中，大U型槽位于小U型槽和半镂空管体二之间。同时，大U型槽和大U型凸榫实现卯榫配合，小U型槽和小U型凸榫实现卯榫配合。

小U型槽对应位置设置有外螺纹孔2221，与外螺纹孔位置相对应的小U型槽外壁面上设置有螺纹垫台2222。

上述固定螺栓穿过螺纹垫台、外螺纹孔和内螺纹孔后，实现小U型槽和小U型凸榫的螺纹连接。

进一步，半镂空管体二的外壁面上设置有若干个半镂空凹槽，相邻两个半镂空凹槽之间的凸起部分均优选设置有凸凹条纹。

一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒的连接方法，包括如下步骤。

步骤1，待连接钢筋插入套筒，包括如下步骤。

步骤11，待连接钢筋一插入空芯榫头连接管：将混凝块一中每根待连接钢筋一的端部各套装一根空芯榫头连接管，具体套装方法为：将待连接钢筋一的端部从出浆连接部侧伸入空芯榫头连接管内的贯通腔体中。插入深度要求大于10倍待连接钢筋直径，且出浆连接部的每个出浆孔均采用金属塞进行封堵。

步骤12，待连接钢筋二插入空芯卯头连接管：将混凝块二中每根待连接钢筋二的端部各套装一根空芯卯头连接管，具体套装方法为：将待连接钢筋二的端部从注浆连接部侧伸入空芯卯头连接管内的贯通腔体中。插入深度要求大于10倍待连接钢筋直径，且注浆连接部的每个注浆孔均采用金属塞进行封堵。

步骤2，预埋套筒，包括如下步骤：

步骤21，空芯榫头连接管预埋：将套装在连接钢筋一外周的空芯榫头连接管，除榫头外的部位，均预埋在混凝块一的边缘部位，并使每根空芯榫头连接管中的至少一个出浆孔裸露在外。空芯榫头连接管的外壁面通过半镂空凹槽和凸凹条纹与混凝块一相接触。

步骤22，空芯卯头连接管预埋：将套装在连接钢筋二外周的空芯卯头连接管，除卯头外的部位，均预埋在混凝块二的边缘部位，并使每根空芯卯头连接管中的至少一个注浆孔裸露在外。空芯卯头连接管的外壁面通过半镂空凹槽和凸凹条纹与混凝块二相接触。

步骤3，连接套管：吊装混凝土块一，使混凝土一内中空芯榫头连接管的榫头与混凝土二内中空芯卯头连接管的卯头相互咬合，卯榫连接完成后，再使用固定螺栓将卯头内的小U型槽和榫头内的小U型凸榫实现螺纹二次连接。

步骤3中，榫头与卯头之间的咬合力F_t为：

F_t>T

T＝f_yA_s

其中，D为套筒外径，D1为小U型槽宽度，D2为U型槽宽度，f_t为套筒材料抗拉强度。T为待连接钢筋所受的拉力；f_y为待连接钢筋的屈服强度；A_s为待连接钢筋的截面面积。

进一步，上述单个固定螺栓提供的销栓力F_s和单个固定螺栓的抗剪承载力

满足如下公式：

且

其中，μ为螺栓挤压摩擦系数，一般小于1.0；

为单个固定螺栓的正向挤压力抗剪承载力；n_v为固定螺栓受剪面数目，本实用新型中，为2；d为固定螺栓直径，

为固定螺栓抗剪强度；T为待连接钢筋所受的拉力。

套筒受力分析如下：

本实用新型中灌浆套筒提供的套筒连接力，主要有榫卯之间咬合产生的咬合力F_t、螺栓提供的销栓力F_s、灌浆料与管壁和钢筋之间的粘结力F_b及套筒与混凝土之间摩擦阻力F_μ，即F₁＝F_s+F_t+F_b+F_μ。

传统套筒提供的套筒连接力主要为灌浆料与管壁、钢筋产生的粘结力F_b，即F₂＝F_b

显然，F₁＞F₂，因而，本实用新型可以提供更多连接力，使结构更加安全可靠。

步骤4，灌浆：将裸露在外的其中一个注浆孔和灌浆孔中的金属塞去除，并从注浆孔进行灌浆，直至浆液从出浆孔流出，然后密封注浆孔和排浆孔。

步骤5，缝隙填充：使用砂浆填充、密封榫头与卯头连接处的界面缝隙，待表面混凝土平整后进行养护。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，其特征在于：包括空芯榫头连接管、空芯卯头连接管和固定螺栓；

空芯榫头连接管和空芯卯头连接管均具有轴向贯通的贯通腔体，该贯通腔体能用于插入待连接钢筋以及注入灌浆料；

空芯榫头连接管包括半镂空管体一和位于半镂空管体一两端的榫头和出浆连接部；

出浆连接部设置有出浆孔；榫头包括同轴并列设置的大U型凸榫和小U型凸榫，其中，小U型凸榫位于大U型凸榫和半镂空管体一之间；

空芯卯头连接管包括半镂空管体二和位于半镂空管体二两端的卯头和注浆连接部；

注浆连接部设置有注浆孔；卯头包括同轴并列设置的大U型槽和小U型槽，其中，大U型槽位于小U型槽和半镂空管体二之间；同时，大U型槽和大U型凸榫实现卯榫配合，小U型槽和小U型凸榫实现卯榫配合；

半镂空管体一和半镂空管体二的外壁面上设置有若干个半镂空凹槽；

固定螺栓用于将小U型槽和小U型凸榫在形成卯榫连接的同时，并实现螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，其特征在于：大U型凸榫从上至下依次包括大外弧面、大倾斜搭肩、大竖直侧壁面、大内弧面；小U型凸榫从上至下依次包括小外弧面、小倾斜搭肩、小竖直侧壁面和小内弧面；大外弧面和小外弧面与半镂空管体一的外壁面齐平，且大外弧面的弧长大于小外弧面的弧长；大U型凸榫中设置有大圆形腔；小U型凸榫中设置有小圆形腔；大圆形腔和小圆形腔均与半镂空管体一的贯通腔体同轴设置，且贯通腔体的直径＞大圆形腔的直径D5＞待连接钢筋直径≥小圆形腔的直径。

3.根据权利要求2所述的榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，其特征在于：大竖直侧壁面与大内弧面相切，小竖直侧壁面与小内弧面相切，假设大内弧面直径为D3，小内弧面直径为D4，小U型槽宽度为D1，大U型槽宽度为D2，则D1=D4，D2=D3，D3＞D5＞D4。

4.根据权利要求2所述的榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，其特征在于：小U型凸榫中的小竖直侧壁面设置有内螺纹孔，小U型槽对应位置设置有外螺纹孔，与外螺纹孔位置相对应的小U型槽外壁面上设置有螺纹垫台；固定螺栓穿过螺纹垫台、外螺纹孔和内螺纹孔后，实现小U型槽和小U型凸榫的螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，其特征在于：半镂空管体一和半镂空管体二外壁面上相邻两个半镂空凹槽之间的凸起部分均设置有凸凹条纹。

6.根据权利要求1所述的榫卯装配式的半镂空灌浆套筒，其特征在于：注浆连接部沿周向均有布设有四个注浆孔，出浆连接部沿周向均匀布设有四个出浆孔；每个注浆孔和每个出浆孔均能采用金属塞进行密封封堵。

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