一種新型管樁快速接頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種屬于建筑樁基基礎(chǔ)【技術(shù)領(lǐng)域】的新型管樁快速接頭，包括上端板、下端板以及用彈簧鋼制作的連接上、下端板的螺桿插鉤，所述上端板上均勻設(shè)置有若干螺紋孔，所述下端板上設(shè)置有與上端板螺紋孔相對(duì)應(yīng)的插槽，下端板的另一端設(shè)置有鎖槽，所述鎖槽與插槽相連通，鎖槽的直徑比插槽大，所述螺桿插鉤的一端設(shè)置有與上端板螺紋孔相配的螺紋，另外一端設(shè)置有鉤齒，與下端板鎖槽相配合，實(shí)現(xiàn)鎖緊功能，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，安全可靠，提高了施工效率，縮短了施工期，節(jié)約了施工成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新型管粧快速接頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑工程樁基基礎(chǔ)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新型管樁快速接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]由于管樁單樁承載力高、對(duì)持力層起伏變化較大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，造價(jià)低，施工速度快等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑工程中。管樁端板是用于管樁兩端的環(huán)盤(pán)形金屬構(gòu)件，主要用于制作管樁時(shí)張拉鋼筋骨架，使之產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力；打樁時(shí)承受打樁機(jī)錘擊；并起到兩根管樁間可靠連接的重要作用。通常的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)焊接將兩根管樁接駁在一起，焊接時(shí)間長(zhǎng)，每個(gè)接頭大約需要30分鐘，焊接質(zhì)量主要取決于工人的焊接技術(shù)，有時(shí)剛焊完即繼續(xù)沉樁，管樁被打入土層后難以進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其缺陷。地質(zhì)和地層情況多變，當(dāng)接頭進(jìn)入地下時(shí)，極易發(fā)生淬火或遇水脆裂，稍有偏壓，接頭就容易損壞。樁基檢測(cè)中，經(jīng)抽檢試壓，由于沒(méi)有焊接牢固或未焊滿(mǎn)，造成接頭處承壓、抗彎、抗剪及抗拔能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，結(jié)果不得不進(jìn)行補(bǔ)樁，既浪費(fèi)了材料又耽誤了工期。另外，焊接時(shí)焊縫表面溫度較高，不宜對(duì)金屬零部件提前實(shí)行防腐處理。這樣質(zhì)量難以保證，且很難滿(mǎn)足管樁壽命的要求。
[0003]目前有部分使用管樁機(jī)械接頭，主要有機(jī)械嚙合接頭、機(jī)械法蘭接頭、機(jī)械扣接接頭和機(jī)械螺紋接頭等，但是均有一定的弊端。如機(jī)械嚙合接頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，內(nèi)裝的夾緊彈簧容易銹蝕老化，失去其固有的彈性性能；機(jī)械法蘭連接、扣接和螺紋連接在接頭處存在一個(gè)擴(kuò)大頭，無(wú)形中增大了沉樁的阻力，且施工不方便，接駁后的強(qiáng)度也有待進(jìn)一步提高。因此，尋找一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、高效、可靠的管樁接頭是亟待解決的一項(xiàng)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要克服上述技術(shù)缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接穩(wěn)固且易于進(jìn)行防銹處理的新型管樁快速接頭。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明按以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明所述新型管樁快速接頭，包括上端板、下端板以及連接上端板和下端板的螺桿插鉤，所述上端板上均勻分布有若干螺紋孔，所述下端板上設(shè)置有與上端板的螺紋孔相對(duì)應(yīng)的插槽，所述螺桿插鉤一端設(shè)置有與上端板的螺紋孔相配的螺紋，另一端設(shè)置有一與下端板插槽相配的鉤齒。
[0007]進(jìn)一步地，為了更容易安裝，所述螺桿插鉤的鉤齒的頂端為一方便進(jìn)入下端板插槽的圓弧狀。
[0008]進(jìn)一步地，所述螺桿插鉤的直徑范圍為5?30mm，可根據(jù)管樁直徑的大小，選用相應(yīng)的螺桿插鉤直徑。
[0009]進(jìn)一步地,為了結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，所述螺桿插鉤的鉤齒高度范圍為3?10mm。
[0010]進(jìn)一步地，為了螺桿插鉤方便進(jìn)入插槽，所述插槽的截面為橢圓形。
[0011]進(jìn)一步地，為了使螺桿插鉤的鎖緊更穩(wěn)固而且進(jìn)入插槽更容易，所述螺桿插鉤的鉤齒與插槽相接觸的平面與螺桿水平線(xiàn)的角度小于90度。
[0012]進(jìn)一步地，所述插槽的設(shè)置有一鎖緊臺(tái)階，其形狀與螺桿插鉤的鉤齒的形狀相配
八
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[0013]進(jìn)一步地，為了更容易安裝，所述螺桿插鉤采用彈性較大的彈簧鋼制成。
[0014]進(jìn)一步地，為了防止土地中的腐蝕物質(zhì)影響本發(fā)明的使用壽命，所述上端板、下端板和螺桿插鉤外表面設(shè)置有一層電鍍鋅。
[0015]進(jìn)一步地，所述上端板、下端板和螺桿插鉤的表面的電鍍鋅外還設(shè)置有一層浙青漆，起到雙重防護(hù)的作用。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]1、實(shí)現(xiàn)了上、下節(jié)管樁的快速對(duì)接，工作效率高，采用焊接工藝時(shí)兩樁完成對(duì)接大約需要30分鐘，而本發(fā)明只需I?2分鐘，相同工期下，可大大地減少樁基施工機(jī)械的投入，從而節(jié)約施工費(fèi)用。
[0018]2、消除了天氣的影響，該項(xiàng)技術(shù)沒(méi)有明火操作，在刮風(fēng)下雨條件下仍可施工。
[0019]3、操作簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，減少了人為因素對(duì)施工質(zhì)量的影響，本發(fā)明對(duì)工人的技術(shù)水平要求不高，一般工人經(jīng)觀(guān)察實(shí)踐后即能較容易地進(jìn)行操作并合格，避免了焊接過(guò)程中因操作復(fù)雜而使焊縫夾渣、有氣孔，因高溫而造成焊縫開(kāi)裂及管樁端板處混凝土損傷等質(zhì)量問(wèn)題。
[0020]4、在惡劣的環(huán)境中耐久性好，傳統(tǒng)焊接工藝由于焊接時(shí)焊縫表面溫度較高，極易破壞防腐層，因此，不宜對(duì)金屬零部件提前進(jìn)行防腐處理，而待其冷卻后，普通涂層的防腐效果遠(yuǎn)低于熱鍍鋅、氟碳涂層等處理，本發(fā)明則可根據(jù)不同地質(zhì)和地層環(huán)境情況較方便地實(shí)行相應(yīng)的防腐處理，機(jī)械快速接頭部件采用熱鍍鋅處理外加浙青漆的雙重保護(hù)，理論和實(shí)踐證明能抵御土壤中含有中至強(qiáng)等級(jí)的腐蝕。
[0021]5、本發(fā)明與傳統(tǒng)焊接接頭比，因接頭出現(xiàn)爛樁、斷樁及不合格樁數(shù)量明顯減小，可有效地減少材料浪費(fèi)和縮短工期。
[0022]6、可與傳統(tǒng)焊接配套使用，以保證上、下節(jié)管樁的對(duì)中性，不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位現(xiàn)象，確保焊接質(zhì)量，增加焊接端板接頭的強(qiáng)度、剛度和抗腐蝕性，反之，本發(fā)明在工程實(shí)際應(yīng)用中為了增加上、下端頭板接合的牢固性，提高接頭的抗剪、抗彎性能以及檢測(cè)方便，可在端板接頭處增加一層加固焊。
[0023]7、本發(fā)明無(wú)需彈簧、銷(xiāo)子、螺釘?shù)容o助構(gòu)件，本身即具有自鎖功能，較同類(lèi)型機(jī)械連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易組裝、接駁強(qiáng)度高、受理機(jī)理明確、施工速度更快且易于防腐處理。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中:
[0025]圖1是本發(fā)明的剖面示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明的上端板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明螺桿插鉤安裝在上端板上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明的下端板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明下端板的剖面示意圖；[0030]圖6是本發(fā)明的螺桿插鉤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7是本發(fā)明的螺桿在受拉力作用下的應(yīng)力分析圖；
[0032]圖8是本發(fā)明的螺桿在受拉力作用下的應(yīng)力分析圖的放大圖；
[0033]圖9是本發(fā)明的下端板在受到拉力作用下的應(yīng)力分析圖；
[0034]圖10是本發(fā)明的下端板的鎖槽在受到拉力作用下的應(yīng)力分析圖的局部放大圖；
[0035]圖11是本發(fā)明的螺桿插鉤在拉力的作用下產(chǎn)生的位移分析圖；
[0036]圖12是本發(fā)明的螺桿插鉤在拉力的作用下產(chǎn)生的位移分析圖的放大圖；
[0037]圖13是本發(fā)明中下端板的鎖槽在拉力的作用下產(chǎn)生的位移分析圖；
[0038]圖14本發(fā)明中下端板的鎖槽在拉力的作用下產(chǎn)生的位移分析圖的放大圖；
[0039]圖15本發(fā)明中螺桿插鉤在拉力作用下產(chǎn)生的塑性應(yīng)變分析圖；
[0040]圖16是本發(fā)明中螺桿插鉤在拉力作用下產(chǎn)生的塑性應(yīng)變分析圖的放大圖；
[0041]圖17是本發(fā)明中下端板的鎖槽在拉力作用下產(chǎn)生的塑性應(yīng)變分析圖；
[0042]圖18是本發(fā)明中下端板的鎖槽在拉力作用下產(chǎn)生的塑性應(yīng)變分析圖的放大圖；
[0043]圖19是本發(fā)明中螺桿插鉤在拉力作用下的接觸法向力分析圖；
[0044]圖20是本發(fā)明中螺桿插鉤在拉力作用下的接觸法向力分析圖的放大圖；
[0045]圖21是本發(fā)明中下端板在拉力作用下的接觸法向力分析圖；
[0046]圖22是本發(fā)明中下端板在拉力作用下的接觸法向力分析圖的局部放大圖；
[0047]圖23是本發(fā)明中螺桿插鉤在剪力作用下的應(yīng)力分析圖；
[0048]圖24是本發(fā)明中螺桿插鉤在剪力作用下的應(yīng)力分析圖的放大圖；
[0049]圖25是本發(fā)明中下端板在剪力作用下的應(yīng)力分析圖；
[0050]圖26是本發(fā)明中下端板在剪力作用下的應(yīng)力分析圖的局部放大圖；
[0051]圖27-是本發(fā)明中螺桿插鉤在剪力作用下的位移分析圖；
[0052]圖28是本發(fā)明中螺桿插鉤在剪力作用下的位移分析圖的放大圖；
[0053]圖29是本發(fā)明中下端板在剪力作用下的位移分析圖；
[0054]圖30是本發(fā)明中下端板在剪力作用下的位移分析圖的局部放大圖；
[0055]圖31是本發(fā)明中螺桿插鉤在剪力作用下的塑性應(yīng)變分析圖；
[0056]圖32是本發(fā)明中螺桿插鉤在剪力作用下的塑性應(yīng)變分析圖的放大圖；
[0057]圖33是本發(fā)明中下端板在剪力作用下的塑性應(yīng)變分析圖；
[0058]圖34是本發(fā)明中下端板在剪力作用下的塑性應(yīng)變分析圖的局部放大圖；
[0059]圖35是本發(fā)明中螺桿插鉤在剪力作用下的接觸法向力的分析圖；
[0060]圖36是本發(fā)明中螺桿插鉤在剪力作用下的接觸法向力的分析圖的放大圖；
[0061]圖37是本發(fā)明中下端板在剪力作用下的接觸法向力的分析圖；
[0062]圖38是本發(fā)明中下端板在剪力作用下的接觸法向力的分析圖的局部放大圖；
[0063]圖39是本發(fā)明中下端板在壓力作用下的應(yīng)力分析圖；
[0064]圖40是本發(fā)明中下端板在壓力作用下的位移分析圖；
[0065]圖41是本發(fā)明中下端板在壓力作用下的塑性應(yīng)變分析圖；
[0066]圖42是本發(fā)明中下端板在壓力作用下的接觸法向力分析圖。
[0067]圖中:1-上端板，11-螺紋孔，2-下端板，21-插槽，22-鎖槽，3_螺桿插鉤，31-螺桿，311-螺紋，32-鉤齒，41-螺桿插鉤最大受拉應(yīng)力點(diǎn)，42-鎖槽最大應(yīng)力點(diǎn)，43-螺桿插鉤最大位移點(diǎn)，44-下端板鎖槽最大位移點(diǎn)，45-螺桿插鉤最大的塑性應(yīng)變點(diǎn)，46-下端板鎖槽最大的塑性應(yīng)變點(diǎn)，47-螺桿插鉤最大接觸法向力點(diǎn)，48-下端板最大接觸法向力點(diǎn)，51-螺桿插鉤受剪力的最大應(yīng)力點(diǎn)，52-下端板受剪力的最大應(yīng)力點(diǎn)，53-螺桿插鉤受剪力的最大位移點(diǎn)，54-下端板受剪力的最大位移點(diǎn)，55-螺桿插鉤受剪力的最大塑性應(yīng)變點(diǎn)，56-下端板受剪力的最大塑性應(yīng)變點(diǎn)，57-螺桿插鉤受剪力的最大接觸法向力點(diǎn)，58-下端板受剪力的最大接觸法向力點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0068]以下以Φ400管樁為例，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0069]如圖1?圖6所示，本發(fā)明所述的新型管樁快速接頭，包括上端板1、下端板2和連接上端板I和下端板2的螺桿插鉤3。
[0070]所述上端板I上均勻分布有若干螺紋孔11，本實(shí)施例中上端板I設(shè)置有12組螺紋孔(但不限于12組，原則上不小于6組螺紋孔為宜)，所述下端板2上設(shè)置有與上端板螺紋孔11相對(duì)應(yīng)的插槽21，所述插槽21為兩端半圓形，其中一端設(shè)置有一鎖槽22，所述鎖槽22與插槽21相連通；所述螺桿插鉤3的一端設(shè)置有與上端板螺紋孔11相配的螺紋31，其另一端設(shè)置有一鉤齒32，所述螺桿插鉤3在鉤齒32的末端設(shè)置有方便插入下端板2的插槽22的圓弧狀；所述螺桿插鉤3的直徑范圍為5?30_，可根據(jù)管樁直徑的大小來(lái)選擇相應(yīng)的螺桿插鉤3的直徑，所述螺桿插鉤3的鉤齒高度為3?10mm，螺桿插鉤3的鉤齒與插槽相接觸的平面與螺桿水平線(xiàn)的角度小于90度，優(yōu)選為80?90度。
[0071]所述螺桿插鉤3是用抗彈減性能優(yōu)異的彈簧鋼制作而成，具有較好的彈性，較高的屈服極限、強(qiáng)度極限、疲勞強(qiáng)度和抗彈減性能，工藝性能穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，可在苛刻的條件下工作。所述下端板2的鎖槽22與螺桿插鉤3的鉤齒32相配合。
[0072]所述上端板1、下端板2和螺桿插鉤3外表面設(shè)置有一層電鍍鋅和一層浙清漆，起到雙重的防護(hù)作用，避免了土地中含有腐蝕物質(zhì)從而影響本發(fā)明的使用壽命。
[0073]本發(fā)明所述新型管樁快速接頭的使用原理是:
[0074]使用時(shí)，將上端板I通過(guò)預(yù)緊力固定在管樁的一端，下端板2固定在另一根管樁的一端，將螺桿插鉤3通過(guò)螺紋固定在上端板I的螺紋孔11內(nèi)，然后將上端板I上的螺桿插鉤3插入下端板2的插槽21中，通常在管樁重力的作用下，螺桿插鉤3通過(guò)彈性壓緊，進(jìn)入插槽21，滑至鎖槽22中，螺桿插鉤3與鎖槽22配合，實(shí)現(xiàn)鎖緊。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)便，減少了工人的施工強(qiáng)度，提高了工作效率，同時(shí)方便進(jìn)行防腐處理，提高了工程的質(zhì)量，縮短了施工周期，節(jié)約了施工成本。
[0075]考慮預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的受力狀態(tài)，機(jī)械快速接頭首先應(yīng)滿(mǎn)足管樁的設(shè)計(jì)承載力要求，現(xiàn)以Φ 400管樁為例，螺桿插鉤的直徑為10mm，鉤齒的高度為5mm，對(duì)機(jī)械快速接頭的連接件進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變的計(jì)算和分析。采用ABAQUS有限元分析研究能夠滿(mǎn)足新型管樁機(jī)械快速接頭管樁抗拉、抗剪、抗壓性能要求的材料。
[0076]根據(jù)《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用端板》(JC/T947-2005)、先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》(GB13476-2009)、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T700-2006)和《彈簧鋼》(GB//T1222-2007),以及本項(xiàng)目的研究需要擬定:上、下端板采用的材料為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，螺桿插鉤則采用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼60Si2Mn或60Si2MnA，材料的力學(xué)性能如表I所示，本實(shí)施例中螺桿插鉤采用60Si2MnA制作而成。
[0077]表I材料的力學(xué)性能
[0078]
【權(quán)利要求】
1.一種新型管樁快速接頭，其特征在于:包括上端板、下端板以及連接上端板和下端板的螺桿插鉤，所述上端板上均勻分布有若干螺紋孔，所述下端板上設(shè)置有與上端板的螺紋孔相對(duì)應(yīng)的插槽，所述螺桿插鉤一端設(shè)置有與上端板的螺紋孔相配的螺紋，另一端設(shè)置有一與下端板插槽相配的鉤齒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型管樁快速接頭，其特征在于:所述螺桿插鉤的鉤齒的頂端為一方便進(jìn)入下端板插槽的圓弧狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型管樁快速接頭，其特征在于:所述螺桿插鉤的直徑范圍為5 ?30mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型管樁快速接頭，其特征在于:所述螺桿插鉤的鉤齒高度范圍為3?10mnin
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型管樁快速接頭，其特征在于:所述插槽的截面為橢圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型管樁快速接頭，其特征在于:所述螺桿插鉤的鉤齒與插槽相接觸的平面與螺桿水平線(xiàn)的角度小于90度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述新型管樁快速接頭，其特征在于:所述插槽設(shè)置有一鎖緊臺(tái)階，其形狀與螺桿插鉤的鉤齒的形狀相配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述新型管樁快速接頭，其特征在于:所述螺桿插鉤采用彈簧鋼制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述新型管樁快速接頭，其特征在于:所述上端板、下端板和螺桿插鉤外表面設(shè)置有一層電鍍鋅。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述新型管樁快速接頭，其特征在于:所述上端板、下端板和螺桿插鉤的電鍍鋅外層還設(shè)置有一層浙青漆。
【文檔編號(hào)】E02D31/06GK103452102SQ201310382135
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】戚玉亮, 唐孟雄, 胡賀松 申請(qǐng)人:廣州市建筑科學(xué)研究院有限公司, 廣州市建筑科學(xué)研究院新技術(shù)開(kāi)發(fā)中心有限公司