一种钢构钢管预应力连接器制造技术

本发明专利技术涉及一种钢构钢管预应力连接器，其主体包括一截带有内螺纹的圆柱形钢管，该钢管内腔两端分别装有异位锚垫板和锚环，锚环通过外螺纹与钢管的内螺纹旋接；其中，锚环上设有多个上大下小的锥形孔，锥形孔内设置有用于锁紧预应力钢绞线的夹片；异位锚垫板上开有多个锚孔，锚孔集中分布于异位锚垫板中间线一侧的区域内，异位锚垫板锚孔内的钢绞线，通过其端部的握裹式挤压锚与异位锚垫板联接固定；异位锚垫板和锚环的外侧分别设有用于套接钢构钢管的钢管安装座，钢管安装座分别拧装在钢管两端的管口处；钢构钢管内腔中设有至少两个约束支架，相邻约束支架的端部位置相反，约束支架与异位锚垫板配合，使钢绞线在钢管内腔中以曲折线形式分布。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种预应力连接器，尤其是涉及一种钢构钢管预应力连接器。
技术介绍
建设工程项目中，钢结构的使用量越来越大，如：工业民用建筑的厂房、仓库、体育场馆、景观设施，基础施工、巷道的支撑系统等。随着钢结构应用增加，钢构钢管连结的一些问题也就显现出来，目前常用的联结方法在施工现场因受场地限制很难保证钢构钢管的正、平、直的联结要求，连接时费时，费劲，且各联结方式都会有焊接作业，而焊接质量又难以控制。建设大跨度楼层或屋面梁、板时，为改善视角错觉，也为了修正自重沉降，设计文件中也要求提前增加跨中高度（起拱）。专利技术人在寻找一种高效、可靠、易于安装/拆除的钢构钢管连接装置的过程中，发现在预应力混凝土施工中，有一种用于连接预应力钢绞线的连接器。但经过对比，专利技术人发现在钢构钢管中是不能直接应用这种连接器：1、占用体积大、重量大，结构复杂，加工难度大；2、在施工现场安装难度大，对于大型钢构钢管的对正、对接难度非常大，安装质量难以保证；3、无法拆卸。即使比照现有的预应力锚具连接器设计，焊接件的使用也是回避不了的问题：如螺栓联接的法兰盘，也是焊接到钢构钢管上的，且螺栓联接的对正、对中困难都是不争的事实，遇有特殊的工作位置时，全面焊接的难度更大，给施工人员也带来安全施工的风险。专利技术人认为：两根钢管用预应力钢绞线进行联接并不难，但是要满足可靠联接，同时又要拆卸方便、操作简单、节省钢材的要求就比较困难，特别是大型钢构在施工现场的对正、对接环节特别多，往往会耗费大量的人工。另外，过长的钢绞线在高温、大应力状态下其松弛性能也将大打折扣；尽可能的少用或不用焊接，防止钢构钢管开裂，都是需要专利技术人在设计中考虑的，所以只能采用全新的预应力连接器，解决钢构钢管的联接问题。
技术实现思路
为克服现有技术的不足之处，本专利技术提供一种钢构钢管预应力连接器，以解决上述技术问题。本专利技术所采用的技术方案是：一种钢构钢管预应力连接器，其主体包括一截带有内螺纹的圆柱形钢管，该连接器主体内腔两端分别装有异位锚垫板和锚环，所述锚环通过外螺纹与所述连接器主体的内螺纹旋接；其中，所述锚环上设有多个上大下小的锥形孔，锥形孔内设置有用于锁紧钢绞线的夹片，所述夹片与锥形孔相配合，夹片由两弧形片组成，两弧形片围成圆台状；所述异位锚垫板上开有多个锚孔，所述锚孔集中分布于所述异位锚垫板中间线一侧的区域内，所述异位锚垫板锚孔内的钢绞线，通过其端部的握裹式挤压锚与所述异位锚垫板联接固定；所述异位锚垫板和锚环的外侧分别设有用于套接钢构钢管的钢管安装座，所述钢管安装座分别拧装在所述连接器主体两端的管口处；所述钢构钢管内腔中设有至少两个约束支架，所述约束支架的长度大致等于所述钢构钢管内径，且其端部固定于所述钢绞线上，相邻约束支架的端部位置相反，所述约束支架与异位锚垫板和锚环配合，使所述钢绞线在所述钢构钢管内腔中以曲折线形式分布。进一步的，所述异位锚垫板通过外螺纹与所述连接器主体的内螺纹旋接。进一步的，所述连接器主体内腔一端设有异位锚垫板和定位圈，二者与所述连接器主体内壁滑配，所述连接器主体内壁位于异位锚垫板一侧至少设有三个挡块或开有多个通孔的环形凸台或齿圈，所述定位圈与异位锚垫板之间还设有两个半圆形垫片，所述定位圈通过螺钉穿过所述半圆形垫片与所述异位锚垫板拧接固定，从而将三者固定于所述连接器主体内壁的挡块、环形凸台或齿圈的两侧。专利技术原理：利用预应力连接器制作钢构件，可以提高钢构的承载能力；改善钢构的受力状态；提高钢构刚度及稳定性；降低用钢量，节约成本。所以需要把预应力钢绞线和钢结构结合一起使用。预应力钢绞线，因其具有更好的柔韧性、高强度、低松弛性能等，故较其他预应力钢筋可以方便的布置，通过张拉施力，就可以使构件在工作前就具有一定应力（预应力），使未施加预应力前的受拉应力段被施加上压应力，（“存储”部分应力，待正常使用时“释放”）。人们都知道较长的钢结构都会在自重或荷载的作用下，其中间部位会有向下弯曲的现象，这样既不美观也减小了钢结构的承载能力，而要减少这种影响只有在中间部位增加支撑体。但如果用预应力钢绞线、锚具加上异位锚垫板、约束支架等，使钢绞线以曲折线形式分布，通过对钢绞线的张拉作业，钢构钢管的中间部位便会受到一个来自于钢绞线的向上托力，使其向上弯曲（起拱）。当钢构钢管受到垂直（轴线）方向上外力（自重或荷载）的作用时会有“变直”的倾向，其通过异位垫板、约束支架传递到低松弛的钢绞线和锚具上，使钢构钢管垂直（轴线）方向上外力部分转化为压力，同时，外力作用也会让钢构钢管上部的张应力和下部的压应力都趋于减小，应力分布更趋合理，提高了钢构钢管的承载能力。如图5示意，上部受张应力，下部受压应力，其弯曲计算公式是：y=PL3/48EJ公式中，P为各个集中荷载标准值之和(kN)，L为钢管的长度，E为钢的弹性模量,J为钢构钢管的惯性矩。（计算公式见《材料力学》西安交大，高教出版社，1985年2月）E：钢材的弹性模量，单位：Pa；取E=200×109PaJ：钢管的惯性矩，单位：m4；J=（bh3-b1h13）/12=1.532×10-5(m4)L：钢管的长度，单位：m；L=5米钢管的自重：G=（0.152－0.1342）×5×7850=178.35公斤；力的方向向下。不用“起拱”并不存在其他荷载时，钢构钢管的下垂：y=PL3/48EJ=1783.5×53/48×200×109×1.532×10-5=1.51×10-3米；实际加上钢构钢管的松弛性等下垂量是超出这个数值的。当使用“起拱”后，在钢构钢管的中部来自于钢绞线的向上托力，将通过约束支架传递给钢构钢管，略去所有摩擦阻力，如图11所示，该力的大小应为：N=2F钢绞线sin50=159669.32牛；力的方向向上，且该力远大于引起钢构钢管下垂的自重力，所以有：y=PL3/48EJ=（159669.32-1783.5）×53/48×200×109×1.532×10-5=0.134米；当然，我们还可以调整约束支架的高低使sinα变化，使“起拱”量的大小随之发生变化。也就是这样，可以让我们在“起拱”后的钢构钢管上面去安置其他的荷载而不至于下垂。使用时，相邻的连接器分别套接在一钢构钢管的两端，钢绞线穿过该钢管，两端分别固定在相邻连接器的异位锚垫板和锚环的锚孔中，用千斤顶张拉后固定住异位锚垫板即可，操作非常简单。本专利技术采用的异位锚垫板上的锚孔采用异位设置（锚孔集中分布于所述异位锚垫板中间线一侧的区域内），相邻的预应力连接器的异位锚垫板和锚环上的锚孔相互错开固定，这样串接了多个连接器及钢管的钢绞线整体呈曲折线状态，改善了其受力状态及变形（起拱），更好地发挥钢构钢管和钢绞线的综合性能。握裹式挤压锚是用挤压机将挤压套压结在钢绞线上的一种锚具，是将端部带有挤压簧的钢绞线穿进挤压套内并压紧得到的。本专利技术公开的钢构钢管预应力连接器，可以给钢构钢管一个施加预应力的刚性平台，可以方便的连接和拆除；可以满足要求使钢构钢管“起拱”需要。有益效果：1、本专利技术采用钢管安装座及预应力锚具组成的联接体系，无需焊接，用螺丝刀和千斤顶就能实现两根钢构钢管的对接，省工、省力；2、使用带有异位锚孔的异位锚垫板，控制钢绞线在连接器内或钢构钢管内的分布路径，更大地发挥钢构钢管和钢绞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢构钢管预应力连接器，其特征在于：其主体包括一截带有内螺纹的圆柱形钢管，该连接器主体内腔两端分别装有异位锚垫板和锚环，所述锚环通过外螺纹与所述连接器主体的内螺纹旋接；其中，所述锚环上设有多个上大下小的锥形孔，锥形孔内设置有用于锁紧钢绞线的夹片，所述夹片与锥形孔相配合，夹片由两弧形片组成，两弧形片围成圆台状；所述异位锚垫板上开有多个锚孔，所述锚孔集中分布于所述异位锚垫板中间线一侧的区域内，所述异位锚垫板锚孔内的钢绞线，通过其端部的握裹式挤压锚与所述异位锚垫板联接固定；所述异位锚垫板和锚环的外侧分别设有用于套接钢构钢管的钢管安装座，所述钢管安装座分别拧装在所述连接器主体两端的管口处；所述钢构钢管内腔中设有至少两个约束支架，所述约束支架的长度大致等于所述钢构钢管内径，且其端部固定于所述钢绞线上，相邻约束支架的端部位置相反，所述约束支架与异位锚垫板和锚环配合，使所述钢绞线在所述钢构钢管内腔中以曲折线形式分布。

【技术特征摘要】
1.一种钢构钢管预应力连接器，其特征在于：其主体包括一截带有内螺纹的圆柱形钢管，该连接器主体内腔两端分别装有异位锚垫板和锚环，所述锚环通过外螺纹与所述连接器主体的内螺纹旋接；其中，所述锚环上设有多个上大下小的锥形孔，锥形孔内设置有用于锁紧钢绞线的夹片，所述夹片与锥形孔相配合，夹片由两弧形片组成，两弧形片围成圆台状；所述异位锚垫板上开有多个锚孔，所述锚孔集中分布于所述异位锚垫板中间线一侧的区域内，所述异位锚垫板锚孔内的钢绞线，通过其端部的握裹式挤压锚与所述异位锚垫板联接固定；所述异位锚垫板和锚环的外侧分别设有用于套接钢构钢管的钢管安装座，所述钢管安装座分别拧装在所述连接器主体两端的管口处；所述钢构钢管内腔中设有至少两个约束支架，所述约束支架的长度大致等于所述钢构钢管内径，且其端部固定于所述钢绞线上，相邻约束支架的端部位置相反，所述约束支架与异位...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志刚，武长民，汪茗祥，刘晴川，
申请(专利权)人：吴志刚，
类型：发明
国别省市：安徽;34