CN103758291A - 一种剪力增强型半灌浆套筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剪力增强型半灌浆套筒，包括套筒体，所述套筒体为管状结构，套筒体一头的开口处设置有弹性橡胶密封圈，套筒体另一头的开口处设置有螺纹连接件，并且在靠近套筒体端部位置的侧壁上设有灌浆口和出浆口；沿套筒体的侧壁设置有螺栓孔，所述螺栓孔内安装有抗剪螺栓。本发明具有材料来源广泛，加工制作简单、性能可靠等优点，大大改善了当前铸铁、铸钢套筒制作繁杂，成本较高，机械铣削套筒加工费时费工等弊端，可广泛应用于装配式混凝土结构中，具有广阔的工程应用前景。

Description

一种剪力增强型半灌浆套筒

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，特别是一种用于预制混凝土构件之间钢筋连接的浆锚式套筒连接件。

背景技术

预制装配式混凝土结构作为一种符合工业化生产方式的结构形式，具有施工速度快、劳动强度低、噪音污染与湿作业少和产品质量易控制等优势，在发达国家得到了广泛应用。采用预制装配的建筑施工方法可以有效节约资源和能源，提高材料在实现建筑节能和结构性能方面的利用率，克服施工场地和环境条件对现场施工对的限制，减少现场施工劳动力数量，减少建筑垃圾和施工对环境的不良影响，提高建筑功能和结构性能。推广预制装配式混凝土结构有利于实现“四节一环保”的绿色发展要求，实现低能耗、低排放的建造过程，能够促进我国建筑业的健康发展，实现预定的节能减排目标，是我国未来建筑的发展方向。

众所周知，预制装配式混凝土结构的核心和难点是钢筋的连接问题。常见的钢筋连接形式有机械连接、焊接连接、搭接连接等，但都存在连接后需在连接节点处浇筑后浇混凝土的问题，水泥灌浆套筒连接可以预先埋设在混凝土部件中，施工时将另一部件的伸出钢筋插入本部件对应的套筒中，然后把无收缩高强度水泥砂浆灌入连接套筒，填满套筒与钢筋之间的间隙，水泥砂浆硬化后，两根钢筋便牢固连接在一起，从而达到连接两端钢筋的目的，连接节点处无需浇筑后浇混凝土，节点的连接效率较高。

目前，我国各地出台的装配式混凝土结构的相关规范、规程中钢筋的连接推荐采用灌浆套筒连接。这主要是因为，与其他的连接方式相比，灌浆套筒连接具有以下优势：①技术成熟；②连接可靠。国外大量的工程实践证明，这种连接方法简单易操作，接头效果良好。灌浆套筒按结构形式分为全灌浆套筒和半灌浆套筒，全灌浆套筒的接头两端均采用灌浆的方式连接钢筋；半灌浆套筒的接头一端采用灌浆方式连接钢筋，另一端采用非灌浆方式连接钢筋，通常另一端采用的是螺纹连接的形式。

目前按套筒的制作工艺分类，可将套筒分为：铸铁（钢）套筒和机加工套筒两类。国外的钢筋连接用灌浆套筒一般为球墨铸铁产品，国内的灌浆套筒通常采用铸铁（钢）浇注或者机械加工，机械加工主要是以钢棒或者厚壁钢管为材料，通过机械铣削方式将钢棒掏空或者将厚壁钢管的内壁铣削成既定形式，从而形成灌浆套筒。以上两种类型的套筒各有弊端，铸铁（钢）套筒的外形笨重，且技术要求较高；机加工套筒虽然比较结实，但仍然比较笨重，而且材料消耗大，生产成本高，生产效率低。综上可见，以上两种套筒都存在加工困难、形式笨重、造价高等弊病。

中国专利文献CN102116075A公开了一种新型水泥灌浆带肋钢筋连接接头，其实质是一种新型半灌浆套筒。所述的连接套筒为轧制型钢，外形为圆形或多角筒状，连接套筒的孔为等径圆孔，采用铣削加工方法制成，当套筒体内部灌注了水泥灌浆料后，连接套筒内壁的凸起环肋和套筒孔端凸环在钢筋拉伸或压缩时起到抗剪作用，抗剪效果明显，但套筒加工仍然比较复杂，加工费时费力，对降低套筒造价不利。

中国专利文献CN102587586A公开了一种新型水泥灌浆螺纹复合钢筋连接接头，其实质也是一种新型半灌浆套筒。与中国专利文献CN102116075A中所提及的半灌浆套筒的区别主要在于，通过螺纹套将带螺纹的钢筋和套筒部分进行连接，使套筒部分可以采用无缝钢管或钢管进行直接加工，与铣削加工采用实心钢棒相比，减少了材料消耗，提升了连接套筒的生产效率，降低了其生产成本，经济技术指标较好。

中国专利文献CN102587586A所公开的半灌浆套筒有上述优点，但仍存在以下问题：①所述的凹槽和/或凸肋采用铸造或机械加工而成，加工费时费力的弊端未得到根本解决；②所述的凹槽和/或凸肋采用滚轧或旋压方法制成，在套筒内部依靠多道凹槽来抗剪，这就要求一方面，为了能达到JGJ107标准的Ⅰ级接头的要求，制作套筒的壁厚较大，这样才能保证轧（压）后套筒壁最薄位置的抗拉力大于连接钢筋的抗拉力，这将直接导致套筒外形笨重；另一方面，加工多道凹槽和/或凸肋仍存在费时费力的问题。加工成本虽比中国专利文献CN102116075A公开的套筒有很大降低，但仍有可以改进的地方。

综上，现有的半灌浆套筒存在加工困难、形式笨重、造价高等弊病，不利于当前我国住宅产业化和建筑工业化的发展。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种剪力增强型半灌浆套筒，解决现有术中的套筒存在加工困难、造价高等弊病，在保证套筒连接质量的前提下，简化了套筒形式，降低了套筒造价。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种剪力增强型半灌浆套筒，包括套筒体，所述套筒体为管状结构，套筒体一头的开口处设置有弹性橡胶密封圈，套筒体另一头的开口处设置有螺纹连接件，并且在靠近套筒体端部位置的侧壁上分别设有灌浆口和出浆口；沿套筒体的侧壁设置有螺栓孔，所述螺栓孔内安装有抗剪螺栓。

利用本装置连接两根钢筋时，一根钢筋从弹性橡胶密封圈中插入至套筒体内部，弹性橡胶密封圈将其所在的开口处密封；另一根钢筋上带有螺纹，与螺纹连接件连接固定；从灌浆口中灌入水泥灌浆料充填满套筒体中空心的部分，多余的水泥灌浆料从出浆口处流出。通过在套筒体上设置抗剪螺栓，可以取代铸铁（钢）套筒上的环肋，钢筋在拉压作用下，套筒体内部的水泥灌浆料处于三轴受力状态，抗剪螺栓在其中起到剪力键的作用，将套筒体内部插入钢筋的拉压应力合理分散到整个套筒体上，有效避免了套筒体上的局部应力集中，使套筒体的抗拉能力大幅提高。同时使套筒体的形式得以简化，重量得以减轻，造价得以降低。

进一步的，在本发明中，所述套筒体的靠近端部的侧壁上设置有凹槽，所述凹槽内箍设有环向箍筋。凹槽的设置，使套筒体呈瓶口状，钢筋在拉压作用下，套筒体内部的水泥灌浆料处于三轴受力状态，内大外小瓶口状的套筒形状将水泥灌浆料约束得更牢靠，同时考虑到套筒体为普通低碳钢无缝钢管制成，当在其上压制了凹槽后，钢筋在受拉作用下，凹槽处易发生复位变形，故在凹槽上设置了环向箍筋，环向箍筋能牢靠地将套筒体的凹槽部位箍住，在钢筋受拉时套筒体对水泥灌浆料的约束更牢靠。

作为优选的，在本发明中，所述螺栓孔有3行且每行之间间隔120度均匀地分布于套筒体的侧壁上。均匀分布的抗剪螺栓一方面可以增加套筒体整体的抗剪能力，另一方面可以提高混凝土与套筒体间的握裹力，使套筒牢固锚固在混凝土中。

作为优选的，在本发明中，所述抗剪螺栓为性能等级8.8级以上的高强度螺栓，保证抗剪螺栓的抗剪性能足够。

作为优选的，在本发明中，套筒体为低碳钢无缝钢管加工而成。低碳钢具有良好的抗拉压性能，为套筒体的抗拉压强度提供保障，且材料来源广泛，造价低。

进一步的，在本发明中，所述的套筒体在装有弹性橡胶密封圈的一侧的外壁上设有灌浆口，在与连接件连接的一侧的外壁上设有出浆口。

进一步的，在本发明中，所述灌浆口和出浆口均设置在靠近安装弹性橡胶密封圈一头的套筒体的侧壁上。

作为优选的，在本发明中，所述凹槽为挤压或滚压成型。加工简单快捷。

作为优选的，在本发明中，所述凹槽先采用滚压成型后，再对凹槽外侧的套筒体进行挤压，将环向箍筋套入凹槽内，然后将凹槽外侧的套筒体进行扩口复位。

作为优选的，在本发明中，所述环向箍筋的材料为碳素结构钢，若条件许可，可采用优质碳素结构钢并经热处理后使用。

有益效果：

本发明的一种剪力增强型半灌浆套筒，以普通低碳钢无缝钢管作为套筒体材料，采用滚轧或冲压等方式加工而成。一方面材料来源广泛，另一方面相对现有技术中铣削方法加工比较容易，能使套筒生产成本大大降低；

通过在套筒体上设置抗剪螺栓和环形箍筋，大大提高了套筒的抗剪性能，成本增加不多，用抗剪螺栓代替凹槽或凸肋，减少了费时费力的机械加工，套筒性能与铸钢、铸铁套筒或机加工套筒持平，甚至更好，而且套筒体的形式简化；

故本发明的一种剪力增强型半灌浆套筒具有材料来源广泛，加工制作简单、性能可靠等优点，大大改善了当前铸铁、铸钢套筒制作繁杂，成本较高，机械铣削套筒加工费时费工等弊端，可广泛应用于装配式混凝土结构中，具有广阔的工程应用前景。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明连接柱A和柱B的结构示意图。

图中：钢筋A1；螺纹丝头2；连接件3；套筒体4；内螺纹孔5；灌浆口6；出浆口7；水泥灌浆料8；凹槽9；环向箍筋10；抗剪螺栓11；弹性橡胶密封圈12；钢筋B13；柱A15；柱B16；柱A上伸出钢筋17；柱B上伸出钢筋18；连接件内螺纹31；连接件外螺纹32。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1和图2所示，一种剪力增强型全灌浆套筒，包括套筒体4，所述套筒体4为管状结构，利用低碳钢无缝钢管加工而成。套筒体4一头的开口处设置有弹性橡胶密封圈12，套筒体4另一头的开口处为内螺纹孔5，所述内螺纹孔5内设有螺纹连接件3，所述螺纹连接件3上分别设有连接件内螺纹31和连接件外螺纹32，设置有弹性橡胶密封圈12的一头可直接插入钢筋B13，设置有螺纹连接件3的一头通过螺纹连接件3与设有螺纹丝头2的钢筋A1相连。所述的套筒体4在装有弹性橡胶密封圈12的一侧的外壁上设有灌浆口6，在与连接件3连接的一侧的外壁上设有出浆口7；沿套筒体4的侧壁设置有螺栓孔，所述螺栓孔有3行且每行之间间隔120度地均匀分布于套筒体4的侧壁上，每个螺栓孔内均安装有抗剪螺栓11，抗剪螺栓11的总个数、直径需要依照连接钢筋的种类以及钢筋直径计算确定，且抗剪螺栓11伸入套筒体4的长度以不少于1/4且不超过1/3套筒体4的内径为宜，并且抗剪螺栓11为性能等级在8.8级以上的高强螺栓。所述套筒体4的两端的侧壁上还设置有环绕套筒体4一圈的凹槽9，所述凹槽9的深度以不少于1/4且不超过1/3套筒体4的内径为宜，可优先采用滚压的方式进行加工，或者采用配合底模，上部强力挤压的方式进行加工。凹槽9加工完成后，对凹槽9外侧的套筒体4进行挤压，将环向箍筋10牢固套入凹槽9中，然后对凹槽9外侧挤压变形的套筒体4的侧壁进行扩口，使套筒体4变形部分复原。

对某处节点处存在预制装配式柱子分别为柱A15和柱B16，如图3所示，欲将柱A上伸出钢筋17与柱B上伸出钢筋18进行连接。先将本发明的剪力增强型半灌浆套筒连接件3一侧穿装在柱A上纵向钢筋17端部的螺纹丝头2上，连接件3内有内螺纹，与柱A上纵向钢筋17上的外螺纹啮合，给柱A15上所有欲连接钢筋穿装完成后，绑扎柱上箍筋，浇筑柱子混凝土。接下来对接柱子，将柱A15吊装至预安装部位，即柱B上伸出钢筋18的上方，将柱A15与柱B16上的钢筋一一对准后，将套筒体4安装有弹性橡胶密封圈12的一端慢慢插入至柱B上伸出钢筋18上。插入完成后，对柱A15进行支撑，从套筒体4的灌浆口6灌入水泥灌浆料8，待其流出出浆口7后停止灌浆，并对套筒体4的灌浆口6和出浆口7进行封堵。同法完成节点部位其余钢筋的连接，待套筒体4中水泥灌浆料8的强度达到设计强度后，即完成该节点的施工。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：包括套筒体（4），所述套筒体（4）为管状结构，套筒体（4）一头的开口处设置有弹性橡胶密封圈（12），套筒体（4）另一头的开口处设置有螺纹连接件（3），并且在靠近套筒体（4）端部位置的侧壁上设有灌浆口（6）和出浆口（7）；沿套筒体（4）的侧壁设置有螺栓孔，所述螺栓孔内安装有抗剪螺栓（11）。

2.根据权利要求1所述的一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：所述套筒体（4）的靠近端部的侧壁上设置有凹槽（9），所述凹槽（9）内箍设有环向箍筋（10）。

3.根据权利要求1所述的一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：所述螺栓孔有3行且每行之间间隔120度均匀地分布于套筒体（4）的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：所述抗剪螺栓（11）为性能等级8.8级以上的高强度螺栓。

5.根据权利要求1所述的一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：套筒体（4）为低碳钢无缝钢管加工而成。

6.据权利要求1所述的一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：所述的套筒体（4）在装有弹性橡胶密封圈（12）的一侧的外壁上设有灌浆口（6），在与连接件（3）连接的一侧的外壁上设有出浆口（7）。

7.据权利要求1所述的一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：所述灌浆口（6）和出浆口（7）均设置在靠近安装弹性橡胶密封圈（12）一头的套筒体（4）的侧壁上。

8.根据权利要求2所述的一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：所述凹槽（9）为挤压或滚压成型。

9.根据权利要求2所述的一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：所述凹槽（9）先采用滚压成型后，再对凹槽（9）外侧的套筒体（4）进行挤压，将环向箍筋（10）套入凹槽（9）内，然后将凹槽（9）外侧的套筒体（4）进行扩口复位。

10.根据权利要求2所述的一种剪力增强型半灌浆套筒，其特征在于：所述环向箍筋（10）的材料为碳素结构钢。

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