具有中间套的预紧机械接头、预制混凝土桩及连接方法技术

本发明专利技术公开了一种具有中间套的预紧机械接头、预制混凝土桩以及连接方法，其中接头包括，设有插头的插杆；设有容纳腔的大螺母；设于容纳腔内的卡接机构；与大螺母螺纹连接的预紧螺母；套在预紧螺母位于大螺母外侧的中间套，中间套上设有传动结构，传动结构用于在插头与卡接机构卡接时，由驱动部件驱动中间套旋转，进而驱动预紧螺母旋转并沿大螺母轴向运动，从而将插头与卡接机构在大螺母轴向方向上锁紧。本发明专利技术公开的预紧机械接头有效的消除了插头与预紧螺母的间隙，使采用本机械接头进行预制混凝土桩连接时，在受到拉拔力、剪切力或弯曲力作用时，预制混凝土桩连接处也不会开裂并产生裂缝。生裂缝。生裂缝。

【技术实现步骤摘要】
具有中间套的预紧机械接头、预制混凝土桩及连接方法


[0001]本专利技术涉及预制构件
，尤其是涉及具有中间套的预紧机械接头、预制混凝土桩及连接方法。

技术介绍

[0002]一般的工程桩(预制桩)都为多节桩，现有的预制混凝土桩端部一般通过机械接头进行桩与桩之间的快速连接。
[0003]在《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406
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2017中第5.1.7条规定对于严格要求不出现裂缝的预应力管桩，其裂缝控制等级应为一级；第5.1.8条规定管桩桩身轴心受拉时，裂缝控制等级为一级；管桩桩身受弯时。处于弱腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为二级，中等、强腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为一级。
[0004]在《混凝土结构设计规范》GB50010
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2015中第3.4.4条规定，结构构件正截面的受力裂缝控制等级分为三级，等级划分及要求应符合下列规定：
[0005]一级——严格要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。
[0006]二级——一般要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值。
[0007]三级——允许出现裂缝的构件：对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表3.4.5规定的最大裂缝宽度限值。对预应力混凝土构件，按荷载标准组合并考虑长期作用的影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表3.4.5条规定的最大裂缝宽度限值；对二a类环境的预应力混凝土构件，尚应按荷载准永久组合计算，且构件受拉边缘混凝土的拉应力不应大于混凝土的抗拉强度标准值。在本规范表3.4.5条规定中规定了预应力混凝土结构在三a和三b类环境中其裂缝控制等级为一级，在二b类环境中其裂缝控制等级为二级，一级和二级裂缝控制等级中均不允许产生裂缝，在二a类环境中其裂缝控制等级为三级，其最大裂缝宽度的限制为0.1mm，在一类环境中其裂缝控制等级为三级，其最大裂缝宽度的限制为0.2mm。
[0008]如图21所示为现有的机械接头的第一种结构形式，包括大螺母2、小螺母21、插杆1以及连接件90；插杆一端与小螺母螺纹连接，另一端设有插头，连接件与大螺母螺纹连接，连接件置于大螺母内的一端设有多个弹性卡片，插头从连接件的一端插入并能够与弹性卡片抵接，实现插杆与连接件的卡接，从而通过该机械接头可以实现两节预制混凝土桩的快速连接，然而，该种机械接头进行预制混凝土桩连接存在以下不足：1、当使用该机械接头进行预制混凝土桩连接时，由于桩端面倾斜等原因会使得插杆存在过插入连接件的情况，当出现插杆过插入连接件的情况时，预制混凝土桩在受拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时会造成桩连接端面处的全部或局部机械接头会产生轴向间隙，进而造成了预制混凝土桩连接处也相应的产生轴向间隙，使得预制混凝土桩机械接头连接处开裂产生裂缝，具体地，如图27所示为插杆的插头过插入连接件的示意图，当插杆过插入连接件中后，弹性卡片的端
部与插头的挡面之间会形成轴向间隙
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h，从而在外力作用时，预制混凝土桩的连接端面之间也会产生相应的轴线间隙，使其无法达到《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406
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2017中第5.1.7条所规定的对于严格要求不出现裂缝的预应力管桩，其裂缝控制等级应为一级；第5.1.8条所规定的管桩桩身轴心受拉时，裂缝控制等级为一级；管桩桩身受弯时。处于弱腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为二级，中等、强腐蚀环境及以上的管桩裂缝控制等级为一级的要求；2、由于大螺母与连接件之间和小螺母与插杆之间均通过螺纹连接，螺纹连接也会存在一定的轴向间隙，进而在机械接头受到拉拔力时，螺纹连接的轴向间隙也会造成了预制混凝土桩的连接端面之间产生相应的轴线间隙，进一步增加预制混凝土桩连接处的裂缝大小，使其用于预制混凝土桩连接时无法达到《预应力混凝土管桩技术标准》中对裂缝控制的要求；3、如图32所示，使用该机械接头进行预制混凝土桩连接时还存在插杆的插头欠插入连接件的问题，即插杆插入连接件中时，弹性卡片的端部没有进入插杆的环槽中，因此插杆和连接件无法卡接，进而造成桩的连接失败。
[0009]如图33所示为现有的机械接头的第二种结构形式，包括大螺母2、小螺母21、插杆1、中间螺母91、弹性件92以及卡片93；插杆一端与小螺母螺纹连接，另一端设有插头，中间螺母与大螺母螺纹连接，中间螺母置于大螺母的一端设有锥形卡接面，在大螺母的容纳腔内设有弹性件和多个卡片，弹性件将多个卡片抵接在中间螺母的锥形卡接面上，插头从中间螺母的一端插入并能够压缩弹性件，从而使得插头穿过多个卡片围成的空间进行卡片卡接在中间螺母和插头之间，以实现两节预制混凝土桩的快速连接，然而，使用该种机械接头进行预制混凝土桩连接存在以下不足：1、在插杆插入中间螺母的过程中，存在插杆的中心轴线x
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x与中间螺母的中心轴线y
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y不同轴的状况，因此，如图33、图34和图35所示，当插杆插入中间螺母的过程中，靠近插杆轴线一侧的卡片先与插头接触，而远离插杆轴线一侧的卡片后与插头接触，下侧的卡片先与插头接触并且在插头的作用下压缩弹簧，上侧的卡片后与插头接触，因此，可能出现如图34所示的一侧的卡片进入插头和中间螺母之间，另一侧的卡片无法进入插头和中间螺母之间；或者，如图35所示的多个卡片与插头和中间螺母的卡接位置不同，进而造成桩连接失败或机械接头的连接强度低，从而在预制混凝土桩在受拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，机械接头的插杆与卡片之间出现轴向滑移，进而会造成桩连接端面处的全部或局部机械接头会产生轴向间隙，使得预制混凝土桩机械接头连接处开裂产生裂缝；2、当插头插入中间螺母并与卡片卡接后，插头、卡片以及中间螺母之间没有没有形成楔形面的完全贴合(在插头与卡片之间的作用力很小)，因此，当插杆受到受拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，插杆的插头会对卡片造成挤压，进而造成卡片相对插头产生轴向滑移，从而使得采用该机械接头进行预制混凝土桩连接时，预制混凝土桩在受拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时会造成桩连接端面处的全部或局部机械接头会产生轴向间隙，进而造成了预制混凝土桩连接处也相应的产生轴向间隙，使得预制混凝土桩机械接头连接处开裂产生裂缝；3、如图31所示，由于卡片与插头的卡接面均为锥形圆柱形面，由于卡片与插头的卡接位置不确定，因此，在卡片与插头卡接时，卡片的卡接面和插头的卡接面不会完全贴合。如图36所示，图中Q1至Q5曲线表示插头的卡接面不同位置处的截面半径曲线，图中J曲线表示卡片的某一位置处的截面半径曲线，如图中所示，当J曲线处于Q1位置时，J曲线与Q1完全贴合，当J曲线处于Q2至Q5时，J曲线与Q曲线的间隙逐渐增加，也就是说卡片处于插头的不同位置时，卡片与插头的卡接状态不同，即不能保证卡片的卡接面与插
头的卡接面完全贴合。也就是说卡片与插头之间是线接触，当机械接头受到拉拔力、剪切力或弯曲力等作用力时，卡片与插头之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有中间套的预紧机械接头，其特征在于：包括，插杆(1)，所述插杆(1)的一端为插头(10)；大螺母(2)，所述大螺母(2)内设有容纳腔(20)；卡接机构，所述卡接机构设置在所述容纳腔(20)内；预紧螺母(4)，所述预紧螺母(4)设于所述容纳腔(20)内并与所述大螺母(2)螺纹连接，且部分所述预紧螺母(4)位于所述容纳腔(20)外侧，所述预紧螺母(4)上设有插入腔(40)；中间套(5)，所述中间套(5)套在所述预紧螺母(4)位于所述容纳腔(20)外侧的部分上，所述中间套(5)上设有传动结构，所述传动结构用于在所述插头(10)插入所述预紧螺母(4)的插入腔(40)并与所述卡接机构卡接时，由驱动部件(6)从所述预紧螺母(4)的侧向驱动所述中间套(5)旋转，所述中间套(4)旋转能够驱动所述预紧螺母(4)旋转并沿所述大螺母(2)轴向运动，从而将所述插头(10)与所述卡接机构在所述大螺母(2)轴向方向上锁紧。2.根据权利要求1所述的具有中间套的预紧机械接头，其特征在于：所述传动结构为设于所述中间套(5)的外壁或端部的咬合或推动结构。3.根据权利要求2所述的具有中间套的预紧机械接头，其特征在于：所述咬合或推动结构为咬合齿、推动凹槽、拨动凸起或锥齿。4.根据权利要求3所述的具有中间套的预紧机械接头，其特征在于：所述中间套(5)的外壁上设有推动凹槽(501)，所述驱动部件(6)为齿形杆(60)，所述齿形杆(60)一端设有驱动齿(600)，所述齿形杆(60)的驱动齿(600)能够由所述预紧螺母(4)的侧向与所述推动凹槽(501)咬合并在所述齿形杆(60)推拉的过程中驱动所述中间套(5)旋转；或，所述驱动部件(6)为驱动杆(61)，所述驱动杆(61)的一端能够由所述预紧螺母(4)的侧向插入所述推动凹槽(501)中并在驱动杆(61)推拉的过程中驱动所述中间套(5)旋转；或，所述中间套(5)外壁上设有第一拨动凸起(503)，所述驱动部件(6)为拨动杆(62)，所述拨动杆(62)能够由所述预紧螺母(4)的侧向插入相邻两个所述第一拨动凸起(503)之间并在拨动杆(62)转动的过程中驱动所述中间套(5)旋转；或，所述中间套(5)的端部设有第一锥齿(504)，所述驱动部件(6)为锥齿驱动杆(63)，所述锥齿驱动杆(63)一端设有第二锥齿(630)，所述锥齿驱动杆(63)的第二锥齿(630)能够由所述预紧螺母(4)的侧向与所述第一锥齿(504)咬合并在所述锥齿驱动杆(63)的旋转过程中驱动所述中间套(5)旋转；或，所述中间套(5)的端部设有第二拨动凸起(505)，所述驱动部件(6)为锥齿驱动杆(63)，所述锥齿驱动杆(63)一端设有第二锥齿(630)，所述锥齿驱动杆(63)的第二锥齿(630)能够由所述预紧螺母(4)的侧向与所述第二拨动凸起(505)咬合并在所述锥齿驱动杆(63)的旋转过程中驱动所述中间套(5)旋转。5.根据权利要求1所述的具有中间套的预紧机械接头，其特征在于：所述中间套(5)与所述预紧螺母(4)通过键或齿连接，使得所述中间套(5)与所述预紧螺母(4)能够同步旋转且两者能够沿轴向方向相对移动。6.根据权利要求1所述的具有中间套的预紧机械接头，其特征在于：还包括设置在所述容纳腔(20)中用于在所述插杆(1)插入所述容纳腔(20)的过程中对所述插杆(1)进行校正的定位套(7)。
7.根据权利要求6所述的具有中间套的预紧机械接头，其特征在于：所述定位套(7)设置在所述预紧螺母(4)置于所述大螺母内的一端与容纳腔(20)底面之间，所述定位套(7)上设有定位孔(70)，在所述插头(10)插入所述预紧螺母(4)的插入腔(40)并与所述卡接机构径向卡接后，部分所述插头(10)插入所述定位孔(70)中，且所述插头(10)与所述定位孔(70)之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述预紧螺母(4)之间的径向间隙或且所述插头(10)与所述定位孔(70)之间的径向间隙小于所述卡接机构与所述插头(10)之间的径向间隙。8.根据权利要求1至7任意一项所述的具有中间套的预紧机械接头，其特征在于：所述卡接机构为设于所述预紧螺母(4)置于所述大螺母(2)内的一端上设置的多个弹性卡片(41)，所述预紧螺母(4)旋转并沿所述大螺母(2)轴向运动，多个所述弹性卡片端部的卡接面(410)能够与所述插头(10)上的第二卡接面(13)抵接以实现所述插头(10)与所述预紧螺母(4)在所述大螺母(2)轴向方向上锁紧。9.根据权利要求1至7任意一项所述的具有中间套的预紧机械接头，其特征在于：所述卡接机构为设于所述置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵梦尧，
申请(专利权)人：湖北捷固筑工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：