CN218437015U - 一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件。该连接件采用混凝土填芯钢结构，两端的上钢管与下钢管分别插入钢管混凝土柱中的钢管柱与预应力管桩孔内一定深度，以可形成可靠的铰接节点，可满足立柱的抗剪和承压要求。本实用新型提供的连接件可在工厂批量制作，降低成本，而且方便采用超声探伤和射线检验等方法来检验连接焊缝的质量，从而确保连接件的质量。

Description

一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件

技术领域

本实用新型属于基坑围护领域，具体涉及一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件。

背景技术

随着城市地下空间的开发，深基坑越来越多。深基坑常采用围护桩(墙)加钢筋混凝土支撑的支护结构。钢筋混凝土支撑的立柱，主要采用钢格构柱(或钢管柱、型钢柱、钢管混凝土柱)和钻孔灌注桩的组合立柱。当工程桩也为钻孔灌注桩时，工程桩和立柱桩可以一起施工，另外立柱可以借用位置合适的工程桩作为立柱桩，不需要新打设立柱桩，降低造价。但是当工程桩为预应力管桩时，立柱桩采用钻孔灌注桩，则工程桩和立柱桩为两种不同的桩型，施工麻烦，工期长；且立柱桩不能借用工程桩，需要全部新打设立柱桩，造价也高。但是钢管混凝土柱与预应力管桩之间按照常规做法难以直接连接，需要特殊的连接结构。因此，亟需提供一种能够连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件。

发明内容

本实用新型的目的在于解决钢管混凝土立柱与预应力管桩的连接问题，并提供一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件。本实用新型中将钢管混凝土柱与预应力管桩通过所提供的连接件连接，连接件在工厂批量预制，质量可靠，施工方便，造价低。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其包括上钢管、下钢管、连接钢板、定位导向器和混凝土内芯；所述连接钢板为圆环形，外径与预应力管桩的外径相同，内径小于上钢管和下钢管的内径；上钢管同轴装配于连接钢板的顶面，且上钢管内壁与连接钢板顶面之间在连接位置设有上加劲板，下钢管同轴装配于连接钢板的底面，且下钢管内壁与连接钢板底面之间在连接位置设有下加劲板；所述连接钢板中位于上钢管和下钢管的装配区域外围的环形边缘作为连接区域，所述连接区域上开设有用于与预应力管桩顶部端板上的螺栓配合的连接孔；所述下钢管底部安装有定位导向器；所述定位导向器为一个具有倾斜侧面且顶部敞口而底部封口的结构件，其顶面固定连接在下钢管底端且顶面的外周不凸出于下钢管底端外周，其侧面由顶到底逐渐向下钢管的轴线倾斜；所述混凝土内芯填充于整个连接件的内部空间中。

作为优选，所述定位导向器成倒锥形或倒圆台形。

作为优选，所述定位导向器的顶面直径与所述下钢管的外径相等。

作为优选，所述上加劲板沿环向均匀布设多块。

作为优选，所述下加劲板沿环向均匀布设多块。

作为优选，所述上钢管的外径比钢管柱的内径小3～10mm。

作为优选，所述下钢管的外径比预应力管桩的内径小10～30mm。

作为优选，所述上钢管通过焊接方式固定在所述连接钢板上。

作为优选，所述下钢管通过焊接方式固定在所述连接钢板上。

作为优选，所述混凝土内芯填充满上钢管的内部空间、下钢管的内部空间、连接钢板的中心孔以及定位导向器的内部空间。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

本实用新型的连接件可用于连接钢管柱与预应力管桩，连接件采用混凝土填芯钢结构，截面抗剪强度高。在地面将连接件插入钢管柱后焊接固定，再用送桩器将钢管柱与连接件吊住，定位导向器对准地面位置的桩孔插入连接，再用焊缝和螺栓固定，现场施焊少、操作方便。

而且本实用新型的连接件可通过工厂批量加工制作，工厂内施焊采用探伤检验，质量有保障。连接件两端的上钢管与下钢管分别插入钢管柱与预应力管桩孔内一定深度后，已可形成可靠的铰接节点，可满足立柱的抗剪和承压要求。连接件还可以与钢管柱和预应力管桩采用焊接和螺栓连接固定，提供一定的抗剪和抗弯承载力。连接节点可靠，强度高。

附图说明

图1为一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件的剖面图。

图2为钢管混凝土柱与预应力管桩连接节点剖面图。

图中附图标记为：连接件A、上钢管1、下钢管2、连接钢板3、定位导向器4、混凝土内芯5、上加劲板6、下加劲板7、钢管混凝土柱8、钢管柱81、管内混凝土82、连接件与支撑立柱连接结构9、第一焊缝91、螺栓92、第二焊缝93、预应力管桩10。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。本实用新型各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图1所示，在本实用新型的一个较佳实施例中，提供了一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，该连接件包括上钢管1、下钢管2、连接钢板3、定位导向器4、高强混凝土内芯5、上加劲板6和下加劲板7。该连接件一般可在工厂批量预制加工后转运至施工现场。

如图2所示，展示了通过该连接件(标记为A)连接钢管混凝土柱8、预应力管桩10的形式，钢管混凝土柱8、预应力管桩10通过连接件A连接后可形成一条整体的支撑立柱。为了实现各部分之间的连接，还该支撑立柱中还存在作为辅助的连接件与支撑立柱连接结构9。下面分别对各部分结构的具体实现形式和配合作动关系进行详细描述。

其中，连接钢板3作为其他组件的安装载体，为一块圆环形的钢板，圆环形钢板的外径与预应力管桩10的外径相同，而圆环形钢板的内径均小于上钢管1和下钢管2的内径。上钢管1同轴装配于连接钢板3的顶面，且连接钢板3的内环有一段环体伸入上钢管1内部。上钢管1内壁与连接钢板3伸入上钢管1内部的这一段环体顶面之间在搭接位置设有上加劲板6。上加劲板6可以绕着圆周方向均匀设置多块，其作用是起到强化上钢管1与连接钢板3之间联结强度的作用。每块上加劲板6呈梯形，可焊接固定在上钢管1与连接钢板3构成的阴角位置。同样的，下钢管2同轴装配于连接钢板3的底面，且由于圆环形钢板的内径小于下钢管2的内径，因此连接钢板3的内环也有一段环体伸入下钢管2内部。下钢管2内壁与连接钢板3底面之间也在连接位置设有下加劲板7。下加劲板7也可以绕着圆周方向均匀设置多块，其作用是起到强化下钢管2与连接钢板3之间联结强度的作用。每块下加劲板7呈梯形，可焊接固定在下钢管2与连接钢板3构成的阴角位置。

在该连接件A中，上钢管1用于与钢管混凝土柱8进行连接，而下钢管2则用于与预应力管桩10进行连接。在基坑施工过程中，一般需要先将预应力管桩10沉入地基土层中，然后再连接钢管混凝土柱8继续进行沉桩。因此，该连接件A在使用时，需要先套在钢管混凝土柱8的底部，钢管混凝土柱8内的混凝土先不浇筑，待后续沉桩完毕后再进行浇筑。因此上钢管1先插入钢管柱81的底部，钢管柱81顶在连接钢板3的顶面上，然后对钢管柱81和连接钢板3进行焊接，形成角焊缝形式的第一焊缝91。完成钢管柱81与连接件A的安装后，再将带有连接件A的钢管混凝土柱8整体装配至预应力管桩10顶部，最后将连接件A与预应力管桩10进行联结固定。由于预应力管桩10顶部一般会设置端板，端板上带有螺栓孔，因此本实用新型的连接件A可通过连接钢板3与预应力管桩10顶部端板进行螺栓和焊缝连接。具体而言，连接钢板3的外径要大于上钢管1和下钢管2的外径，因此连接钢板3中位于上钢管1和下钢管2的装配区域外围具有一圈环形边缘，这一圈环形边缘可以作为与预应力管桩10顶部端板进行连接的连接区域。预应力管桩10顶部端板上可以设置螺栓92，而连接钢板3的外围连接区域上则可以开设有对应的连接孔。在将连接件A与预应力管桩10进行联结固定时，可以将连接件A的下钢管2插入预应力管桩10的桩孔顶部，然后使连接钢板3上的连接孔对准预应力管桩10顶部端板上的螺栓92后落位，再将螺母拧入螺栓92中，实现连接钢板3与端板的锁紧固定。同时，为了加强连接节点位置的强度，可以对连接钢板3与端板进行焊接，形成环形的第二焊缝93。

另外，为了保证连接件A与钢管混凝土柱8和预应力管桩10之间的装配紧密性，上钢管1与钢管柱81、下钢管2与预应力管桩10之间的缝隙应当尽可能小，避免相互之间发生移位倾斜。作为一种优选方式，上钢管1的外径比钢管柱81的内径小3～10mm，进一步优选为5mm；下钢管2的外径比预应力管桩10的内径小10～30mm，进一步优选为15mm。

一般而言，将带有连接件A的钢管混凝土柱8整体装配至预应力管桩10顶部过程中，需要用起吊设备吊装连接件A和钢管混凝土柱8进行对中落位，此时由于下钢管2与预应力管桩10之间的缝隙较小，因此往往会难以对中落位。在本实用新型中，需要在下钢管2底部安装有定位导向器4来实现落位过程中的引导，提高对中落位的效率。定位导向器4为一个具有倾斜侧面且顶部敞口而底部封口的结构件，其顶面固定连接在下钢管2底端且顶面的外周不凸出于下钢管2底端外周，其侧面由顶到底逐渐向下钢管2的轴线倾斜。该结构件的引导作用主要是依赖于其倾斜的侧面来实现的，由于该倾斜侧面由顶到底逐渐向中心倾斜，因此整个结构件的横截面积由顶到底逐渐减小，底部横截面积较小的一端更容易进入预应力管桩10的桩孔中。当定位导向器4底部横截面积较小的一端进入预应力管桩10的桩孔后，即使下钢管2与预应力管桩10之间存在一定的错位，下钢管2继续下降落位的过程中在倾斜侧面的引导下依然可以逐渐调整至两者对中，从而使连接钢板3最终落位至预应力管桩10顶部端板上。另外，结构件顶部敞口而底部封口的目的是便于混凝土内芯5的填充，混凝土内芯5需要填充于整个连接件A的内部空间中，填充位置需要包括上钢管1内部空间、下钢管2内部空间、连接钢板3的中心开孔以及定位导向器4内部空间。连接件3内部混凝土内芯12的作用是提高连接件3的整体性和强度，还可采用高强混凝土填芯满足较大的受力要求。

上述定位导向器4的形状优选采用倒锥形或倒圆台形，本实用新型实施例的图1中采用的是倒圆台形。定位导向器4的顶面直径最好与下钢管2的外径相等，避免在拼接位置产生影响导向功能的不平整过渡。定位导向器4可采用钢材加工而成，其顶部可焊接在下钢管2的底端。

另外，上述钢管混凝土柱8是由钢管柱81内浇筑管内混凝土82形成的，但管内混凝土82可在钢管混凝土柱8和钢管混凝土柱8、整体沉桩到位后再浇筑，在开挖基坑土体之前完成即可。

因此，继续参见图2所示，最终装配完成的钢管混凝土柱8、预应力管桩10和连接件A形成了一个整体性的支撑立柱，钢管混凝土柱8和预应力管桩10之间通过连接件A连接为一体，连接件A的上钢管1同轴装配固定于钢管柱81底段内部，下钢管2和定位导向器4伸入预应力管桩10内腔的顶部开口中，连接钢板3贴合预应力管桩10的顶部端板且端板上的螺栓92穿过前述的连接区域上的连接孔构成螺栓固定。该条支撑立柱可起到基坑开挖过程中的支撑作用，在沉桩时预应力管桩10最终可沉至地下室底板下方，而钢管混凝土柱8则在基坑深度范围内穿过底板位置延伸至顶部支撑梁位置。由此，待基坑施工完毕后，可以割除基坑底板上方的钢管混凝土柱8并回收利用钢管。

本实用新型中的上述钢管混凝土柱1与预应力管桩2采用连接件3连接，节点强度高，连接件在工厂批量制作，成本低、质量可靠、施工简便。在连接件3质量有保障的基础上，在现场施工时，即使钢管柱11与连接件3的连接钢板33的连接焊缝或者连接件3的连接钢板33与预应力管桩2端板的连接焊缝质量差时，甚至这些焊缝全部脱开时，也能保证钢管混凝土柱1和预应力管桩2之间不脱开，保持铰接连接，从而顺利完成立柱的作用。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，包括上钢管(1)、下钢管(2)、连接钢板(3)、定位导向器(4)和混凝土内芯(5)；所述连接钢板(3)为圆环形，外径与预应力管桩(10)的外径相同，内径小于上钢管(1)和下钢管(2)的内径；上钢管(1)同轴装配于连接钢板(3)的顶面，且上钢管(1)内壁与连接钢板(3)顶面之间在连接位置设有上加劲板(6)，下钢管(2)同轴装配于连接钢板(3)的底面，且下钢管(2)内壁与连接钢板(3)底面之间在连接位置设有下加劲板(7)；所述连接钢板(3)中位于上钢管(1)和下钢管(2)的装配区域外围的环形边缘作为连接区域，所述连接区域上开设有用于与预应力管桩顶部端板上的螺栓配合的连接孔；所述下钢管(2)底部安装有定位导向器(4)；所述定位导向器(4)为一个具有倾斜侧面且顶部敞口而底部封口的结构件，其顶面固定连接在下钢管(2)底端且顶面的外周不凸出于下钢管(2)底端外周，其侧面由顶到底逐渐向下钢管(2)的轴线倾斜；所述混凝土内芯(5)填充于整个连接件的内部空间中。

2.如权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，所述定位导向器(4)成倒锥形或倒圆台形。

3.如权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，所述定位导向器(4)的顶面直径与所述下钢管(2)的外径相等。

4.如权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，所述上加劲板(6)沿环向均匀布设多块。

5.如权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，所述下加劲板(7)沿环向均匀布设多块。

6.如权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，所述上钢管(1)的外径比钢管柱(81)的内径小3～10mm。

7.如权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，所述下钢管(2)的外径比预应力管桩的内径小10～30mm。

8.如权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，所述上钢管(1)通过焊接方式固定在所述连接钢板(3)上。

9.如权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，所述下钢管(2)通过焊接方式固定在所述连接钢板(3)上。

10.如权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与预应力管桩的连接件，其特征在于，所述混凝土内芯(5)填充满上钢管(1)的内部空间、下钢管(2)的内部空间、连接钢板(3)的中心孔以及定位导向器(4)的内部空间。

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