CN85105428B - 槽式弓形梁交接处的螺栓连接夹具 - Google Patents

Abstract

用于槽式弓形梁上的夹紧连接装置是人们所熟悉的，其中连接螺栓具有向凸缘一方成型的锤头部分，该锤头螺栓头具有向两侧的突出支撑体，它是以凸起弯曲的表面贴合并紧压在上夹板的翼缘和凸缘之间的过渡区上。在发明的夹紧连接６中，螺栓突出支撑体３１的底边３５与螺栓轴线２８之间成一个小于９０°的夹角α。此外，突出支撑体３１仅以凸起弯曲的表面紧贴在由夹板翼缘到其凸缘１３的过渡区上，鉴于这些特征才能制造一种在工作状态与上夹板１０坚实装配的螺栓头２９，以便得到一种系带式的连接。

Description

槽式弓形梁交接处螺栓连接夹具

本发明是根据针对地下巷道支护中采用的一种将交错搭接的槽式弓形梁的螺栓夹紧连接装置。

由DE-OS2850350给出的一种夹紧连接可以作为先有技术。在这种夹紧连接中使用了连接螺栓。这种连接螺栓头部相对于螺栓轴线向夹板凸缘的自由端错位设置，对槽式弓形梁的螺栓头背面是大约在通过螺栓轴线的纵向平面上延伸。该螺栓头部的底面主要部分平靠在夹板凸缘平坦的上表面上。螺栓头部的底面到背面是凸起弯曲过渡的，并且靠该区支撑在与其相配的由夹板翼缘到夹板凸缘的相对应成型的过渡区上。由螺栓光杆向螺栓头部的过渡区加工成尖棱边的矩形，这种面对槽式弓形梁的螺栓杆的背面向上伸至一个与螺栓头部平面平行的并通过螺栓头部的底面的平面处。

上夹板、连接螺栓和下夹板彼此是这样配置的，即螺栓头部不仅要求在无预应力的组装状态下，而且在施加一定的预应力后均以平面靠在上夹板上。

当增加的预应力超过一定程度时，特别是当有岩石压力载荷时，这种已知夹紧连接可能要承受一个使夹板自由端向锁紧螺母方向弯曲的载荷，这样，就减少了螺栓头部与上夹板之间的接待面，从而其后果是增加了表面压力。这种提高了的表面压力是集中在上夹板通孔周围，而使通孔的边缘区域直接受到特别高的载荷。此外这种载荷的增加还基于以下原因：由于螺栓头部沿螺栓杆沿槽式弓形梁长度方向凸起的部分朝螺栓头部平面向上弯曲，这样势必通过相对缩小的接触面承受最大的压力。这种在通孔边缘形成特别高的应力集中载荷，很容易使整个夹紧连接装置过早地损坏，即上夹板的通孔区被拉破，或螺栓头部穿过了通孔。

考虑到人们总是尽力用最佳材料制造连接元件，在已知情况下选用上夹板使用的材料时要能使整个夹紧连接夹具的性能显示出一种理想的状态。同时由于用于上夹板的材料的进一步节约将会造成上夹板的腹板与翼缘之间，翼缘与凸缘之间的弯曲区变得软弱，而且就实际材料布局而言，一般来说这种结构也是比较软的。因此，在有岩石压力时，装置的所有部分都出现了变形，从而使得相互支撑的部件之间的距离变得更大。这种现象如前所述能够导致单一巷道支撑弓形支架的每个零件都提前失效。

因此本发明是基于这样一种任务，即在一种夹紧连接中，不仅在连接螺栓中，而且在夹板上，特别是在上夹板上，都处于均匀受力状态，即使就减少总的材料而言，它都能够保证这种由许多槽式弓形体组装成的巷道支护弓形支架具有一个持久优良的工作性能。

该任务的解决方法是这样的，即将螺栓的头部区和其在螺栓光杆上限定的部分，分别安装在开槽的上夹板上并位于夹板凸缘到翼缘的弧形过渡区的通孔内，使得螺栓在施加预应力之前，螺栓光杆以一段安装间距配置在凸缘的通孔圆周内;当螺栓承受预应力之后，由于夹板凸缘首先沿螺栓头突出支撑体的凸起弯曲面相对位移，使得位于纵槽部的夹板凸缘通孔周界范围内的棱边就支撑在螺栓光杆上的位于螺栓头部下边的那部分上。

当螺栓承受一预应力时，连接螺栓与在上面有开槽的夹板凸缘之间相互作用，使夹板凸缘与腹板之间的过渡区的上表面可以沿着突出支承体的凸起弯曲部分滑动，同时，夹板凸缘与翼缘之间的张开角就要扩大直到纵长槽底部的凸缘通孔棱边顶住作为支承件的螺栓头下面的那部分螺栓光杆上，即到达凸缘的通孔圆周区附近为止，以此形成支承状态。这样，这种加工和安装所限定的连接螺栓和通孔之间已不存在间隙，因而该夹紧连接夹具就更加刚性化。另外，工作载荷不再会导致破坏载荷/行程特性曲线，宁可采用倾斜度相当大的载荷/行程特性曲线。

基于将上夹板的材料耗用的减少使得和连接螺栓之间的全部应力形成如同在一条钢带里流传的应力线，因为对一个似钢带应力线来说，不再需要弯曲的过渡部分。这样，高于预应力的岩石压力的作用力，不再使该夹紧连接夹具产生变形，由此就消除了夹紧的槽式弓形梁的聚拢现象。更确切地说，这种夹紧状态能够维持得长久一些，这样可以使每个单独的坑道支护弓形支架的寿命更长一些。

本发明还提高了最大承载能力，这样便可获得记录下的岩石移动阻力的最小抵抗线，而且能够保持一个抵抗不同弯曲应力叠加和岩石移动的阻力。在此保留了用于安装坑道支护弓形支架所必需的起调和作用的弹性存储装置。

本发明的一个有益的实施例，其特征为在螺栓的突出支撑体的底面与槽式弓形梁的中间纵长平面近似平行的面成α角倾斜，所述底面与螺栓轴线形成一个小于90°的夹角。螺栓头部突出支撑体的底面应这样配置，即当施加一定的预应力时，凸起支撑的自由端将贴合在夹板凸缘的上表面。通过对相应的螺栓头部尺寸的计算，就能够保证在施加了全部预应力时，传递到突出支撑端部区的力集中。该作用力还可以经过较长距离由螺栓孔传递到上夹板上。当进一步增加预应力，或出现超过预应力的工作负荷时，突出支撑体（支撑凸缘）便会相应地朝螺栓头部平面方向上位移，这就使突出支撑体底面的其它部位与位于通孔附近的夹板凸缘接触，以致完全与夹板表面贴平，而没有将不容许的载荷加在通孔圆周边缘部位。这种特殊成型的螺栓头部，能够使当有岩石压力时螺栓头与上夹板的接触面积增加，因此，上夹板通孔周边的压强明显地降低。由于上夹板最薄弱的部位在通孔的边缘部分上，所以可以通过降低压强来减小上夹板的横截面，以便节省材料。

符合发明基本思想的其它结构在于，螺栓的突出支撑体（支撑凸缘）以它凸起的弧形表面紧贴到由夹板翼缘到夹板凸缘的过渡区上，该过渡区是向夹板的腹板方向逐步弧形弯曲的，同时该凸起的弯曲表面向上转向螺栓头的端部平面，再进一步转向螺栓头的顶部平面。

此外，根据发明能成为优点的还在于，螺栓头部的端面是在弓形槽纵长方向上成凸拱形弯曲的。

本发明的一种另外的有益实施例，其特征在于在螺栓头部下面的螺栓光杆是倾斜地过渡到其端面处。

本发明一种进一步合适的安排在于，螺栓头部的端平面相对于螺栓光杆是向前凸出的，凸出的这一部分小于螺栓光杆的半径，最好是比螺栓光杆半径小三分之一左右。

最后，本发明的优点还存在于，对着槽式弓形梁的螺栓光杆的侧面，是由大约为螺栓头部高度的二分之一处开始向上倾斜延伸，直到与螺栓头部顶面平行为止。

下面通过附图中的实施例，对发明结构作更为详细的说明：

图1一种地下坑道支护弓形支架的两个槽式弓形梁用两个夹紧连接夹具进行搭接部分的侧视图。

图2在里置的槽式弓形梁的端部进行夹紧连接的放大局部剖视图。

图3在外置的槽式弓形梁的端部进行夹紧连接的放大局部剖视图。

图4沿着图3示出的Ⅳ-Ⅳ线截取的连接螺栓相关区域内的局部垂直剖视图。

图5沿着图2示出的Ⅴ-Ⅴ线截取的连接螺栓相关区域内的局部垂直剖视图。

图6一个连接螺栓的侧视图。

图7为图6示出的连接螺栓箭头Ⅶ所示方向的视图。

图8为图6示出的连接螺栓的俯视图。

图9施加预应力时，螺栓头部靠在图中剖面线表示的上夹板的凸缘上。

图10当岩石压力超过预应力时，螺栓头部与上夹板凸缘的相对位置。

在图1至图5中，示出了没有详细表示的巷道支护弓形支架上的两个交错搭接的槽式弓形梁1和2。每一槽式弓形梁由翼缘4，底部3和凸缘5组成，同时1和2的凸缘5是相互支撑着的。

在岩石压力作用下槽式弓形梁1，2在延伸搭接区的卡紧固定是通过两个夹紧连接夹具6，7形成的。该夹紧连接夹具6、7总是对应装配在一对槽式弓形梁1，2的端部。

连接夹具6，7的每个都包括：一个支撑在夹紧的槽式弓形梁1的弯曲边槽8上有一定弯曲刚度的U形下夹板9（图4和图5），一个将里置的槽式弓形梁2的凸缘5裹住的上夹板10，以及在上、下夹板横向突出的夹板凸缘13，14上的通孔11，12，还有带有锁紧螺母15的连接螺栓16。

大约弯曲成U形的具有一个长槽17的上夹板10的凸缘13是向夹板的腹板18方向弯曲的（图4和图5）。夹板凸缘13到夹板翼缘20的过渡区19是弯曲的。通孔11主要位于弯曲的过渡区19内。

如图1至图3所示，上夹板10的长棱面21是象屋顶一样朝下倾斜。在这种情况下，与里置的槽式弓形梁2顶住的上夹板10的屋顶式棱面更宽一些（图1和图2）。在长棱面21的前棱边上的两个凸起部分22顶着槽式弓形梁2的凸缘5的端面23（图2和图5）。

下夹板9是弯成U形的，其端部有横向突出的凸缘14，下夹板9的加强筋条24嵌入槽式弓形梁1的凸缘边槽8中（图2至图5）在靠近压紧的槽式弓形梁1端部进入装配的下夹板9的翼缘25上，制有一个止动凸缘26（图1，3和4），该止动凸缘顶住压紧的槽式弓形梁1的翼缘4的端面27。

从图6至图10中可进一步了解图1示出的连接夹具6，7中的连接螺栓16。

以螺栓轴线28为基准的连接螺栓16的上部为一个向一边凸起的锤形体29。螺栓光杆30两侧是突出支撑体31。在工作位置（图1至图5）锤形体29置于上夹板凸缘端部，并保持与槽式弓形梁1，2大致平行。

图4至图6表明，突出支撑体31只利用凸起弯曲的表面32紧贴在由上夹板翼缘20至夹板凸缘13的过渡部分19上。该夹板凸缘13是朝着上夹板10的腹板18的方向逐渐弧形弯曲的。同时该凸起的弯曲面32转向端平面33，再进一步转向螺栓头29的顶部平面34。

由图8可知，螺栓头部29的端面33在与头部顶面34近似平行平面内其纵向成凸拱形曲线。

在与槽式弓形梁的中间纵长平面大致平行的纵平面上，突出支撑体31的底面35（尤其如图9所示）与螺栓轴线28形成一个小于90的夹角α，上夹板10的对应的突出支承装配平面36，与槽式弓形梁1，2的纵长方向平行。这种结构可以使突出支撑体31在有预应力时首先支撑在上夹板10的离开通孔11的地方（图9）。当负荷增加时（图10），突出支撑体31就按箭头A所示的方向，即朝螺栓头部29的顶面34方向变形。这样，螺栓底面35就紧靠在上夹板10上，因此单位面积的压力也减小了。

从图6中可更清楚地看出，在螺栓头29以下37区域的螺栓光杆30是一个倾斜面，它一直延伸到螺栓端平面33。由图6还可看到，螺栓头部29的端平面33相对于螺栓光杆30是向前凸出的。凸出的这一部分要小于螺栓光杆30的半径，最好比螺栓光杆30的半径小三分之一左右。此外，由图6还得知，面对槽式弓形梁1，2的螺栓光杆30的侧面38倾斜向上延伸到与顶面34近于平行的平面上，该平面高度约等于螺栓头部29的一半高。突出支撑体31的上部是一个斜面。

尤其从图4和图5中可以看出，施加预应力之后，连接螺栓16和上夹板10之间的间隙消除了。如果螺栓通孔11支承住了螺栓光杆30，则在拧紧螺栓锁紧螺母后，连接夹具6，7便形成了一个刚性连接装置。

编号名称对照表

1.槽式弓形梁

2.槽式弓形梁

3.1和2的底部

4.1和2的翼缘

5.1和2的凸缘

6.螺栓夹紧连接夹具

7.螺栓夹紧连接夹具

8.1的凸缘槽

9.下夹板

10.上夹板

11.13处的通孔

12.14处的通孔

13.夹板10的凸缘

14.夹板9的凸缘

15.锁紧螺母

16.连接螺栓

17.10的纵长槽

18.10的夹板腹板

19.13和20之间的过渡部分

20.10的翼缘

21.10的长棱斜面

22.10上的凸起部分

23.2上的5的端面

24.9上的加固筋条

25.9的翼缘

26.25上的止动凸缘

27.1上的4的端面

28.螺栓轴线

29.锤形螺栓头

30.螺栓光杆

31.突出支撑体

32.凸起弯曲表面

33.29的端平面

34.29的顶面

35.31的底面

36.35的支承面

37.29下面的部分

38.30的背面

α.倾斜角

A.变形方向角

Claims (7)

1、用于地下坑道中拱形支撑的将交错搭接的槽式弓形梁以螺栓为夹紧连接的夹具，该连接包括一个对外置的槽式弓形梁凸缘槽起支撑作用的，有一定弯曲刚度的U形下夹板，一个将里置的槽式弓形梁凸缘紧裹的，并带有槽的上夹板，以及一个穿过夹板凸缘上的通孔，并用锁紧螺母锁紧的连接螺栓，该螺栓具有从螺栓轴线向一方成型的即向螺栓光杆两侧近似平行于槽式弓形梁方向延伸、突出，构成支撑体的锤头部分，该锤头部分以一个凸起弯曲的表面贴合并紧压在上夹板的翼缘和凸缘之间的弯曲过渡部分上，同时，其突出支撑体的安装支承面与槽式弓形梁的纵长方向是平行的，其特征在于：螺栓（16）的螺栓头部（29）和其在螺栓光杆（30）上限定的部分是分别安装在开槽的上夹板（10）上，并位于凸缘（13）到翼缘（20）的弧形过渡部分（19）的通孔（11）内，在施加螺栓预应力之前，螺栓光杆（30）以一段安装间距配置在靠近凸缘的通孔（11）圆周附近区，当螺栓承受预应力之后，由于凸缘（13）沿突出支承体（31）的弧形凸起表面（32）相对位移，而使位于纵长槽（17）底部的邻近凸缘的通孔（11）周围的棱边顶住了螺栓光杆（30）上的位于螺栓头部（29）下边的（37）那部分上。

2、根据权利要求1所述的夹紧连接夹具，其特征在于：突出支撑体（31）的底面（35）与槽式弓形梁的中间纵长平面近似平行的面成α角倾斜，所述底面（35）与螺栓轴线（28）形成一个小于90°的夹角。

3、根据权利要求1或2所述的夹紧连接夹具，其特征在于：螺栓的突出支撑体（31）以它凸起的弧形面紧贴到由夹板翼缘（20）至夹板凸缘（13）的过渡区（19）上，该过渡部分是向夹板的腹板（18）方向逐步弧形弯曲的，同时该弧形面（32）向上转向螺栓头部（29）的端平面（33），再进一步转向螺栓头（29）的顶部（34）。

4、根据权利要求1所述的夹紧连接夹具，其特征在于：螺栓头部（29）的端平面（33）是在与头部顶面（34）大约平行的平面内其纵向成凸拱形弯曲的。

5、根据权利要求1所述的夹紧连接夹具，其特征在于：螺栓头部（29）下面的螺栓光杆（30）是倾斜地过渡到螺栓头部端平面（33）处。

6、根据权利要求1所述的夹紧连接夹具，其特征在于：螺栓头部（29）的端平面（33）相对于螺栓光杆（30）是向前凸出的，凸出的这一部分小于螺栓光杆（30）的半径，最好是比螺栓光杆半径小三分之一左右。

7、根据权利要求1所述的夹紧连接夹具，其特征在于：对着槽式弓形梁（1，2）的螺栓光杆（30）的侧面（38），是由大约为螺栓头部（29）高度的二分之一处开始向上倾斜延伸，直到与螺栓头部顶面（34）平行为止。

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