一种机械连接接头装置及其施工方法与流程

1.本发明涉及建筑连接件技术领域，尤其涉及一种机械连接接头装置及其施工方法。


背景技术：

2.目前用于建筑物桩基础的预制桩，大部分采用端板电焊焊接的形式进行桩与桩的连接。这种焊接方式，容易导致预制桩桩头处的连接结构存在安全隐患。采用机械连接接头装置可以使桩在现场安装时免焊接，具有结构简单、抗拔承载力高、造价低、施工效率高等优点。
3.中国专利cn101519876a、名称“无剪切快速强拉对接扣件及对接件”的技术方案中，在顶拉螺帽的内设置了弹簧，弹簧的底端放在钢筋镦头的卡台或者镦头上，弹簧的顶端放置锥形套。实际上，在预制桩生产过程中，由于设备或人为的原因，导致钢筋镦头的成品形状差异比较大，钢筋镦头并非是完全对称的形状或镦头的顶端并非是完全平面的。若镦头的不规则导致镦头的一侧直接接触顶拉螺帽的内壁或镦头顶端平面倾斜，使得弹簧的安装存在倾斜，无法保持底端或顶端水平，最终造成弹簧顶端上的锥形套倾斜，导致安装存在隐患。另外由于上述专利的结构均为金属件接触，未能有效形成整体的封闭空间，大大降低了接头的防腐性能。
4.中国专利cn208578028u、名称“一种连接接头装置及预应力预制件”的技术方案中，直接在螺母内设置限位台、限位螺母、弹簧和扣筒。虽然设置了限位台有助于保持扣筒底部的平整，但在实际安装时，若底部的弹簧不平整，则在插杆的插入过程中，扣筒的底部无法同时接触限位套，容易导致扣筒受到偏心力的作用，从而会损坏扣筒上部的卡台，极大影响接头的连接质量。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种机械连接接头装置及其施工方法，可有效提高桩头连接的安装质量和效率。
6.为实现上述发明目的，本发明装置采用的技术方案为：
7.一种机械连接接头装置，包括上螺母、下螺母、插杆、限位连接套、扣筒、弹性元件和底托，插杆的上部安装在上螺母内，限位连接套、弹性元件、扣筒和底托安装在下螺母内，其中，限位连接套的下端设置有卡槽，底托外圆周上设有凸台，底托与限位连接套通过凸台和卡槽卡接在一起，底托的底端与下螺母的底端之间留有间隙；弹性元件放置在底托上，扣筒放置在弹性元件上方，扣筒的上端内部设置有卡台，扣筒的底部沿圆周方向向外凸出；所述插杆的下部依次设有锥形段、圆柱段和卡头，卡头插入扣筒内与卡台卡扣在一起；所述限位连接套为通孔结构，通孔内依次设有用于容纳插杆锥形段的上斜线段、容纳插杆圆柱段的直线段以及下斜线段，下斜线段与所述卡台的上端面相接触。
8.进一步地，所述限位连接套下部的外径小于限位连接套上部的外径；所述限位连
接套下部的外壁与下螺母内壁之间留有间隙。
9.进一步地，所述限位连接套的上端设置有安装部，安装部为对称设置的凹槽或凸台。
10.优选地，所述限位连接套的下斜线段与水平线的夹角小于等于45
°
。
11.进一步地，所述连接接头装置还包括密封圈，密封圈设于上螺母与下螺母的连接处，或设于插杆与限位连接套的连接处，或上述两个连接处都设有密封圈。
12.进一步地，所述限位连接套的直线段和下斜线段之间还设有平线段。
13.进一步地，所述扣筒的上端面设置有导向坡，导向坡与限位连接套的下斜线段相接触。
14.进一步地，所述扣筒为由多个弹性钢片组成的菊花形，或者扣筒的侧面沿轴向从上到下开有一条开口，所述开口与扣筒的中间孔相通。
15.进一步地，所述开口位于扣筒内壁和外壁的两侧沿径向为错位设置；或者所述开口位于扣筒上端和下端的两端口沿轴向为错位设置；或者同时具有上述两种错位设置。。
16.本发明一种机械连接接头装置的施工方法，具体包括以下步骤：
17.(1)分别生产桩头带有上螺母和下螺母的预制桩，并放置在预制桩成品堆放场地；
18.(2)依次在限位连接套内安装扣筒和弹性元件，然后将底托上的凸台卡入限位连接套的卡槽内，使限位连接套与扣筒、弹性元件和底托形成一体式结构；
19.(3)将插杆和所述一体式结构分别安装在上螺母和下螺母套筒内，然后将预制桩运输至施工现场；
20.(4)对预制桩进行施工，使桩头距离地面0.5～1.5米处，并对桩头的表面进行清理；
21.(5)然后将预制桩吊至离下节桩桩头上方0.2～0.5m处，并对桩头的表面进行清理；
22.(6)将密封材料均匀涂在下节桩桩头表面；
23.(7)将密封圈安装在插杆底部或放置在下螺母顶部；
24.(8)将上、下节预制桩对中，使插杆的圆柱段中心与下螺母的中心一一对齐并缓慢下放上节预制桩使插杆插入下螺母内与扣筒卡扣在一起；
25.(9)将接好的上、下节预制桩施工至设计要求的标高，最终完成接头的安装与施工。
26.相比现有技术，本发明具有以下优益效果：
27.(1)本发明的接头通过螺母、插杆、扣筒等结构实现桩与桩的机械连接，具有结构简单、抗拔承载力高、造价低、施工效率高，现场安装时免焊接的特点。
28.(2)通过设置限位连接套、弹性元件和底托，可使中间扣筒固定在设定的限位空间，防止在安装过程中，扣筒发生横向移动，从而确保了插杆的安装质量。
29.(3)通过在限位连接套下部设置卡槽，并在底托上设置凸台，可使限位连接套和底托两者连接形成整体，安装时仅需要安装插杆和已形成整体的底托、弹性元件、中间扣筒、限位连接套即可，大大减少了现场工人的工作量。
30.(4)通过在堆放场地提前安装好限位连接套与扣筒、弹性元件和底托等连接部件，现场的安装人员仅将上下节桩直接插入即可完成安装，可大幅度减少现场人员的工作量。
31.(5)限位连接套底端与下螺母底端之间留有间隙，使得底托与镦头之间保持一定的空间间距，这样，接头在现场安装时，即使下螺母因搬运导致泥土等杂物进入下螺母内或镦头加工质量误差大，也不会影响其安装质量，大大降低了现场外部的天气、环境等影响。
32.(6)限位连接套下部的外壁与下螺母内壁之间留有间隙，可以消除因下螺母内壁加工的误差而导致封筒无法安装在下螺母内的问题。
33.(7)本发明的扣筒设置为菊花形可使弹片更容易张拉与收紧；扣筒设置为开口结构，在与插杆接触时为整体性接触方式，最大程度确保了扣筒的抗拉性能，当对于抗拉要求非常高的接头连接时，不需要增大扣筒和套筒的尺寸即可满足要求。
34.(8)通过设置密封圈，使接头连接后形成整体的封闭空间，提升接头应用在防腐蚀地质时的耐久性。
附图说明
35.图1为本发明装置连接状态时的结构示意图。
36.图2为本发明装置未连接状态时的结构示意图。
37.图3为实施例中底托的结构示意图。
38.图4为实施例中扣筒的几种结构示意图，(a)、(b)分别为c型开口的立体图和截面图，(c)、(d)分别为开口内外侧错位设置的立体图和截面图，(e)、(f)分别为开口上下端错位设置的立体图和截面图，(g)、(h)分别为开口呈锯齿形的立体图和截面图。
39.图中，1-上螺母，2-下螺母，3-插杆，4-限位连接套，5-扣筒，6-弹性元件，7-底托，8-安装槽，9-卡槽，10-锥形段，11-圆柱段，12-卡头，13-卡台，14-导向坡，15-上斜线段，16-直线段，17-下斜线段，18-平线段，19-钢筋，20-密封圈，21-凸台。
具体实施方式
40.下面根据附图所示实施方式阐述本发明。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本发明的范围不受以下实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。
41.本实施例提供一种机械连接接头装置，包括上螺母1、下螺母2、插杆3、限位连接套4、扣筒5、弹性元件6和底托7。其中，插杆3的头部为设置有限位螺纹的圆柱头，与上螺母1的内螺纹连接在一起；插杆3的下部依次设置锥形段10、圆柱段11和底部卡头12，为了保证插杆3的强度，圆柱段11与锥形段10的长度之比优选为1:2～3，可以大幅度减少插杆顶部与底部衔接处的应力集中，确保了插杆的强度。为了避免安全隐患，圆柱段11的高度设置为高于扣筒5的高度，使得圆柱段11完全与扣筒5内腔直线接触，优选地，圆柱段11的高度至少高于扣筒5的高度1.1倍以上。
42.限位连接套4、扣筒5、弹性元件6和底托7安装在下螺母2内。限位连接套4的外部设置有外螺纹，与下螺母2的内螺纹连接在一起。限位连接套4的上端设置有安装槽8，方便安装。限位连接套4的下端设置有卡槽9(或凸台)，相应地，如图3，底托7的外圆周上设有凸台21(或凹槽)，凸台21卡接在卡槽9内，将底托7与限位连接套4连接为一个整体。弹性元件6设置在底托7上。限位连接套4为通孔结构，通孔内依次设有用于容纳插杆锥形段10的上斜线段15、容纳插杆圆柱段11的直线段16以及平线段18、下斜线段17，其中，设置的平线段18使
扣筒5受到的力为垂直的力，这样限位连接套4的通孔能承受的力为最大。优选地，下斜线段17与水平线的夹角小于等于45
°
，使该处能承受最大的拉力，充分发挥限位连接套4的力学性能。本实施例中，限位连接套4下部的外径小于限位连接套4上部的外径，且限位连接套4下部的外壁与下螺母2内壁之间留有间隙。底托7的底端与下螺母2的底端之间也留有间隙。
43.扣筒5放置在弹性元件6的上方。扣筒5的上端内部设置有卡台13，卡台13的上端面与下斜线段17相接触，插杆卡头12插入扣筒5内与卡台13卡扣在一起。本实施例的扣筒5上端面设置导向坡14，利于插杆3的插入。导向坡14与限位连接套4的下斜线段17相接触，本实施例中导向坡21与垂直线的夹角设为45
°
。扣筒5的底部沿圆周方向向外凸出。
44.扣筒5的形状不限，优选地采用由多个弹性片组成的菊花形，或者扣筒5的侧面沿轴向从上到下开有一条与扣筒5中间孔相通的开口。其中，开口的形状有多种，参考图4，本实施例举例如下：
45.如(a)、(b)图所示，扣筒5在沿着与轴线平行的侧面，从上到下设有一条平整的直线开口，整个扣筒5呈c型。如(c)、(d)图所示，扣筒5侧面从上到下设有一条斜线开口，使得开口位于扣筒5内壁的一侧和位于扣筒5外壁的一侧两者为错位设置。从俯视图可以看出，开口的内外两侧在径向方向上不在一条直线上，可以使得在扣筒5受拉时能在整个周向方向均匀受力，不会出现有缺力点的情况。如(e)、(f)图所示，扣筒5侧面从上到下设有一条直线开口，但是开口位于扣筒上端的一端和位于扣筒下端的一端两者为错位设置，即开口的上下两个端面在轴向方向上不在一条直线上。可以使得扣筒5在插杆3插入时更容易张开，便于卡头12顺利进入扣筒5内腔，形成连接结构。如(g)、(h)图所示，扣筒5侧面从上到下设有一条斜线开口，并且斜开口的方向不同，呈锯齿形。当然，本领域技术人员可根据需要，将上述形状任意组合。
46.为了提高接头的耐腐蚀性，本实施例的接头装置还设有密封圈20，密封圈20可以设于上螺母1与下螺母2的连接处，或设于插杆3与限位连接套4的连接处，或者这两个连接处都可以。
47.本实施例还提供一种机械连接接头装置的施工方法，具体步骤包括：
48.(1)分别生产桩头带有上螺母1和下螺母2的预制桩，并水平放置在预制桩成品堆放场地；
49.(2)依次在限位连接套4内安装扣筒5、弹性元件6和底托7，使限位连接套4与扣筒5、弹性元件6和底托7形成一体的结构；
50.(3)将插杆2和步骤(2)一体的结构分别安装在上螺母1和下螺母2的筒内，然后将预制桩运输至施工现场；
51.(4)对现场的预制桩进行施工，使桩头距离地面0.5～1.5米处，并对桩头的表面进行清理；
52.(5)然后将预制桩吊至离下节桩桩头上方0.2～0.5m处，并对桩头的表面进行清理；
53.(6)将密封材料均匀涂在下节桩桩头表面；
54.(7)将密封圈20安装在插杆3底部或放置下螺母2的顶部；
55.(8)将上、下节预制桩对中，使插杆3的圆柱段11中心与下螺母1的中心一一对齐并缓慢下放上节预制桩使插杆3插入下螺母2内与扣筒5卡扣在一起；
56.(9)将接好的上、下节预制桩施工至设计要求的标高，最终完成接头的安装与施工。