本发明涉及钢管混凝土桩和混凝土梁的连接结构。
背景技术：
钢管混凝土桩是一种具有较高承载力、较高塑性、韧性、施工方便等特点的组合结构。钢管混凝土桩一般是先将混凝土灌入钢管内，再将整体锤击打入地面或者挖孔后再回填土，费时费力并容易出现回填土不够密实的情况，尤其当打桩发生偏斜时，调整或者取出更加麻烦。钢筋混凝土梁是用钢筋混凝土材料制成的梁。它们两者相接处一般采用钢筋环绕式连接，需要安装模板、钢筋绑扎，连接复杂。如何简单有效的实现混凝土桩打桩以及与钢筋混凝土梁的连接，是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种组装式钢管混凝土桩与钢筋混凝土梁的连接结构，能够轻松地将混凝土桩分节依次旋转地打入地面，同时简单并牢固地连接钢筋混凝土梁。
实现上述目的的技术方案是：
一种组装式钢管混凝土桩与钢筋混凝土梁的连接结构，包括钢管混凝土桩、钢筋混凝土梁、梁支撑件和预埋型钢，所述钢管混凝土桩包括底部钢管、至少一根单元钢管、加载板和钻头，其中，
所述底部钢管和所述单元钢管各自的顶部外壁设有外螺纹，各自的底部内壁设有内螺纹；
所述底部钢管和所述单元钢管各自的外壁且位于所述外螺纹和所述内螺纹之间的位置焊接有螺旋环绕的螺纹叶片；
所述底部钢管和所述单元钢管各自的顶部外壁且位于所述外螺纹下方的位置固定焊接有第一固定环；
所述单元钢管各自的底部外壁且位于所述内螺纹上方的位置固定焊接有第二固定环；
所述单元钢管的顶部可以通过外螺纹与所述加载板螺纹连接，同时所述加载板与所述单元钢管顶部的第一固定环可拆卸地固定连接；
所述底部钢管顶端和一个所述单元钢管底端通过内螺纹和外螺纹进行螺纹连接，同时所述底部钢管顶部的第一固定环与该所述单元钢管底部的第二固定环可拆卸地固定连接；
各所述单元钢管依次上下相接，两个所述单元钢管之间通过内螺纹和外螺纹进行螺纹连接，同时该两个所述单元钢管相接处的第一固定环和第二固定环可拆卸地固定连接；
所述底部钢管底部外壁且位于所述内螺纹的位置开有多对水平的通孔；
所述底部钢管的底端通过内螺纹螺纹连接所述钻头；
所述钻头侧壁开有多个水平的贯通孔，所述钻头与所述底部钢管连接到位后，每个所述贯通孔连通一对所述通孔；
每个所述贯通孔以及与之相通的一对所述通孔之间贯穿一根紧固螺栓，该紧固螺栓两端螺纹连接紧固螺母；
所述底部钢管和所述单元钢管各自的内部中心均固定有内钢管；
所述内钢管侧壁通过至少两个固定环座焊接连接所述底部钢管或所述单元钢管的内壁；
所述内钢管侧壁开有多对钢筋插孔和多个混凝土孔，每对钢筋插孔穿过一根钢筋，该钢筋的两端焊接于所述底部钢管或所述单元钢管的内壁；
每个所述单元钢管的内钢管底部沿水平方向延伸有凸环，该凸环用以罩扣在下方内钢管的顶部；
所述底部钢管的内钢管底端与所述钻头表面相触；
可以自最上方的所述单元钢管顶部灌入现场制作的混凝土；
所述梁支撑件底部开有环形的螺纹槽，通过该螺纹槽与最上方的所述单元钢管顶部的外螺纹连接；所述梁支撑件底部的中心向下延伸有用于插入混凝土内的紧固柱；
所述钢筋混凝土梁内部预埋有所述预埋型钢，并且该预埋型钢自所述钢筋混凝土梁底部探出；
所述梁支撑件顶部开有容纳所述钢筋混凝土梁的容纳槽，该容纳槽底部开有容所述预埋型钢插入的插入槽。
根据上述技术方案，通过钢管混凝土桩和梁支撑件的螺纹连接以及紧固柱插入混凝土中，增强紧固强度，同时通过预埋型钢，实现混凝土柱和混凝土梁的简单、有效的接合。另外，通过各单元钢管螺纹连接的方式，能够将整体钢管分节依次旋转进入地面，可以根据实际情况增减单元钢管的数量，方便运输和施工。利用螺纹叶片能有效减少阻力，同时有效保持整体的直线度，起到一定的稳定、导向作用。同时，利用固定环可拆卸连接的方式，加强紧固的同时进行有效限位，旋出钢管时防止上下单元钢管脱节，因为螺纹连接方向和整体旋入地面时的旋转方向一致。通过加载板和钻头的设计，保证旋转打桩更加精确和方便。钻头利用贯通孔和紧固螺栓的方式，简单并能有效地保持整体联动。通过内钢管及其连接方式的设计，能够加强内外钢管之间的紧固度。通过混凝土孔和钢筋插孔的设计，使得内钢管内外的混凝土连接为整体，加强强度。通过内钢管之间的上下相扣，使得各内钢管相连形成整体，防止晃动。
优选的，所述第一固定环沿环心等间距地开有三个弧形孔，每个所述弧形孔上开有限位螺母孔，该限位螺母孔将所述弧形孔分隔为旋进段和限位段；
所述第二固定环的底面沿环心等间距地设有三个与所述弧形孔一一对应的弧形块，每个所述弧形块的长度等于所述弧形孔的限位段的长度；
两个所述单元钢管螺纹连接或者所述单元钢管和所述底部钢管螺纹连接时，相接处的所述弧形块随所述第二固定环向下旋转而依次进入对应所述弧形孔的旋进段和限位段，所述弧形块与对应所述弧形孔的限位段契合以后在所述限位螺母孔中旋入限位螺母。
根据上述技术方案，通过简单的结构设计，使得上下单元钢管或底部钢管之间有效连接，与螺纹连接间距相互配合，当弧形块与对应弧形孔的限位段契合时，上下单元钢管或底部钢管之间螺纹连接刚好到位，从而便于观察螺纹旋转是否到位。另外，限位螺母孔配合限位螺母，在钢管反向旋转时进行限位，防止上下单元钢管或底部钢管之间脱落。
优选的，加载板上开有用于承载钻杆的十字形通孔；
所述加载板底面边沿延伸有环形壁，该环形壁内设有与所述外螺纹契合的内螺纹；
所述环形壁底部沿环形方向等间距地设有三个与相接处的所述第一固定环的所述弧形孔一一对应的弧形块，每个所述弧形块的长度等于所述弧形孔的限位段的长度；
所述加载板与所述单元钢管螺纹连接时，所述弧形块随所述加载板向下旋转而依次进入对应所述弧形孔的旋进段和限位段，所述弧形块与对应所述弧形孔的限位段契合以后在所述限位螺母孔中旋入限位螺母。
优选的，所述钻头包括圆柱形钻头本体，
所述钻头本体的上部侧壁设有与所述底部钢管的内螺纹相互契合的外螺纹，并且上部侧壁开有与所述底部钢管的多对通孔一一对应的多个贯通孔；
所述钻头本体的下部侧壁沿圆周方向等间距地设有多个竖直的稳定翼；
所述钻头本体的底部中心设有由硬质合金材料制成的钻尖，环绕该钻尖环形阵列地设有四个切削刀翼，每个切削刀翼上设有多个切削齿；
所述钻头本体的底部边沿等间距地设有多个切削齿；
所述钻尖包括定位尖、四个边界棱和四个辅助切削刃；
所述定位尖位于中心位置，并且高于所述切削刀翼；
四个所述边界棱自所述定位尖延伸至所述钻尖底部边沿，并且环绕所述定位尖等间距分布；
每相邻两个所述边界棱之间形成内凹的界面，该内凹的界面中间位置固定有辅助切削刃。
根据上述技术方案，通过稳定翼的设计增加竖直稳定性，旋转时能有效导向。钻尖采用硬质合金材料能有效针对硬质土地。环形阵列布置的切削刀翼和切削齿使钻头头部保持环形结构，旋转时保持圆形轨迹，提高切削稳定性和掘进速度。定位尖起到定位中心的作用，同时配合内凹的界面，凸显与定位尖的距离，加强定位和导向作用。
优选的，所述加载板的上表面沿所述十字形通孔的边沿开设第一十字形凹槽；
所述钻头本体的顶部中心位置开有与所述十字形通孔一样尺寸的第二十字形凹槽；
钻杆的上部固定有与所述第一十字形凹槽契合的第一十字形凸块，钻杆的底端固定有与所述第二十字形凹槽契合的第二十字形凸块；
所述加载板上设有容钻杆顶部穿过的旋盖。
根据上述技术方案，通过上下凸块一起转动，提高加载板和钻头的上下协调性，使得打桩稳定。通过对上凸块直接限位的旋盖，对下凸块间接限位，防止钻杆上下窜动。
优选的，钻杆由顶部杆以及与所述单元钢管等数量的单元杆上下依次插接组成；
最下端的所述单元杆底端固定所述第二十字形凸块；
所述顶部杆的上部固定所述第一十字形凸块。
根据上述技术方案，通过分节的单元杆匹配单元钢管，能有效增加效率，并且减少携带钻杆数量，减少成本。
优选的，所述螺纹叶片的半径、所述第一固定环的半径以及所述第二固定环的半径相等；
所述螺纹叶片的顶端螺纹衔接对应所述第一固定环，所述单元钢管的所述螺纹叶片的底端螺纹衔接对应所述第二固定环；
所述螺纹叶片边沿开有锯齿状刃口，该锯齿状刃口以所述螺纹叶片所处的螺纹平面为准向下倾斜30度。
根据上述技术方案，通过将螺纹叶片的半径设计为固定环的半径，螺纹叶片的首尾段相接固定环，提升稳定性。通过设计向下倾斜30度的锯齿状刃口，提升挖掘速度，对硬质土层有一定作用。
优选的，所述底部钢管和所述单元钢管的外壁表面涂有防锈涂层，所述防锈涂层的组合成分以及质量分数表示为：丙烯酸酯和苯乙烯共聚物90份，氯化石蜡2份，亚磷三苯酯2份，受阻胺光稳定剂1份，醋酸丁酯45份，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯共聚物25份。
根据上述技术方案，能有效提高钢管外壁的防锈和防腐蚀能力。
优选的，最上方的所述单元钢管侧壁开有多个排气孔和溢出孔。
根据上述技术方案，通过最上方的单元钢管侧壁开设的排气孔，能有效提高混凝土的密实度，通过溢出孔中砂浆的溢出度，初步判断密实度。
附图说明
图1是本发明的组装式钢管混凝土桩与钢筋混凝土梁的连接结构的结构图；
图2是本发明中钢管混凝土桩的结构图；
图3是本发明中内钢管的结构图；
图4是本发明中第一固定环的俯视图；
图5是本发明中第二固定环的仰视图；
图6是本发明中加载板的俯视图；
图7是本发明中钻头和底部钢管的连接图；
图8是本发明中钻头的结构图；
图9是本发明中钻头仰视图；
图10是本发明中钻杆的结构图；
图11是本发明中梁支撑件的正视图；
图12是本发明中梁支撑件的仰视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图12，本发明的组装式钢管混凝土桩与钢筋混凝土梁的连接结构，包括钢管混凝土桩、钢筋混凝土梁10、梁支撑件11和预埋型钢(图中未示)，所述钢管混凝土桩包括底部钢管1、至少一根单元钢管2、加载板3和钻头4。
底部钢管1和单元钢管2各自的顶部外壁设有外螺纹，各自的底部内壁设有内螺纹。
底部钢管1和单元钢管2各自的外壁且位于外螺纹和内螺纹之间的位置焊接有螺旋环绕的螺纹叶片5。利用螺纹叶片5能有效减少阻力，同时有效保持整体的直线度，起到一定的稳定、导向作用。
底部钢管1和单元钢管2各自的顶部外壁且位于外螺纹下方的位置固定焊接有第一固定环6。单元钢管2各自的底部外壁且位于内螺纹上方的位置固定焊接有第二固定环7。
单元钢管2的顶部可以通过外螺纹与加载板3螺纹连接，同时加载板3与单元钢管2顶部的第一固定环6可拆卸地固定连接。底部钢管1顶端和一个单元钢管2底端通过内螺纹和外螺纹进行螺纹连接，同时底部钢管1顶部的第一固定环6与该单元钢管2底部的第二固定环7可拆卸地固定连接。各单元钢管2依次上下相接，两个单元钢管2之间通过内螺纹和外螺纹进行螺纹连接，同时该两个单元钢管2相接处的第一固定环6和第二固定环7可拆卸地固定连接。利用固定环可拆卸连接的方式，加强紧固的同时进行有效限位，旋出钢管时防止上下单元钢管2脱节，因为螺纹连接方向和整体旋入地面时的旋转方向一致。
底部钢管1底部外壁且位于内螺纹的位置开有多对水平的通孔。底部钢管1的底端通过内螺纹螺纹连接钻头4。钻头4侧壁开有多个水平的贯通孔，钻头4与底部钢管1连接到位后，每个贯通孔连通一对通孔。每个贯通孔以及与之相通的一对通孔之间贯穿一根紧固螺栓41，该紧固螺栓41两端螺纹连接紧固螺母42。钻头4利用贯通孔和紧固螺栓的方式，简单并能有效地保持整体联动。
梁支撑件11底部开有环形的螺纹槽111，通过该螺纹槽111与最上方的单元钢管2顶部的外螺纹连接；梁支撑件11底部的中心向下延伸有用于插入混凝土内的紧固柱112。钢筋混凝土梁10内部预埋有预埋型钢，并且该预埋型钢自钢筋混凝土梁10底部探出；梁支撑件11顶部开有容纳钢筋混凝土梁10的容纳槽113，该容纳槽113底部开有容预埋型钢插入的插入槽。通过钢管混凝土桩和梁支撑件的螺纹连接以及紧固柱插入混凝土中，增强紧固强度，同时通过预埋型钢，实现混凝土柱和混凝土梁的简单、有效的接合。
首先，打桩时，先将钻头4和底部钢管1连接固定，再将加载板3和底部钢管1连接固定，然后将底部钢管1旋转打入地下，检查是否到位，若不到位，反向旋转取出。若到位，接着拆除加载板3，将一个单元钢管2连接固定底部钢管1，该单元钢管2顶部固定连接加载板3，将该单元钢管2连同底部钢管1一起旋转打入地下，检查是否到位。然后依次将剩余单元钢管2连接并旋转打入地下，最终从最顶端的单元钢管2顶部灌入混凝土。从而能够将整体钢管分节依次旋转进入地面，可以根据实际情况增减单元钢管2的数量，方便运输和施工。待打桩结束，将加载板3拆卸，再将梁支撑件11底紧固到最顶端的单元钢管2上，接着安装钢筋混凝土梁10，简单、快捷、结实。
请参阅图3，底部钢管1和单元钢管2各自的内部中心均固定有内钢管8。内钢管8侧壁通过至少两个固定环座81焊接连接底部钢管1或单元钢管2的内壁。内钢管8侧壁开有多对钢筋插孔和多个混凝土孔82，每对钢筋插孔穿过一根钢筋83，该钢筋的两端焊接于底部钢管1或单元钢管2的内壁。通过内钢管8及其连接方式的设计，能够加强内外钢管之间的紧固度。通过混凝土孔和钢筋插孔的设计，使得内钢管内外的混凝土连接为整体，加强强度。每个单元钢管2的内钢管底部沿水平方向延伸有凸环84，该凸环84用以罩扣在下方内钢管8的顶部。底部钢管1的内钢管底端与钻头4表面相触。可以自最上方的单元钢管2顶部灌入现场制作的混凝土。通过内钢管之间的上下相扣，使得各内钢管相连形成整体，防止晃动。
请参阅图4、图5，简述第一固定环6和第二固定环7的连接结构。
第一固定环6沿环心等间距地开有三个弧形孔61，每个弧形孔61上开有限位螺母孔611，该限位螺母孔611将弧形孔分隔为旋进段612和限位段613。
第二固定环7的底面沿环心等间距地设有三个与弧形孔61一一对应的弧形块71，每个弧形块71的长度等于弧形孔61的限位段613的长度。
两个单元钢管2螺纹连接或者单元钢管2和底部钢管1螺纹连接时，相接处的弧形块71随第二固定环7向下旋转而依次进入对应弧形孔61的旋进段612和限位段613，弧形块71与对应弧形孔61的限位段613契合以后在限位螺母孔611中旋入限位螺母。通过简单的结构设计，使得上下单元钢管或底部钢管之间有效连接，与螺纹连接间距相互配合，当弧形块71与对应弧形孔61的限位段613契合时，上下单元钢管或底部钢管之间螺纹连接刚好到位，从而便于观察螺纹旋转是否到位，防止过度或者过松旋紧。另外，限位螺母孔611配合限位螺母，在钢管反向旋转时进行限位，防止上下单元钢管或底部钢管之间脱落。
请参阅图6，加载板3上开有用于承载钻杆的十字形通孔31。加载板3底面边沿延伸有环形壁32，该环形壁32内设有与外螺纹契合的内螺纹。环形壁32底部沿环形方向等间距地设有三个与相接处的第一固定环6的弧形孔61一一对应的弧形块，每个弧形块的长度等于弧形孔61的限位段613的长度。
加载板3与单元钢管2螺纹连接时，弧形块随加载板3向下旋转而依次进入对应弧形孔61的旋进段612和限位段613，弧形块与对应弧形孔61的限位段613契合以后在限位螺母孔中旋入限位螺母。
请参阅图7、图8、图9，钻头4一般为圆锥状，为增加掘进和定位能力，本实施例中的钻头4包括圆柱形钻头本体43，钻头本体43的上部侧壁设有与底部钢管1的内螺纹相互契合的外螺纹，并且上部侧壁开有与底部钢管1的多对通孔一一对应的多个贯通孔。
钻头本体43的下部侧壁沿圆周方向等间距地设有多个竖直的稳定翼44。钻头本体43的底部中心设有由硬质合金材料制成的钻尖45，环绕该钻尖45环形阵列地设有四个切削刀翼46，每个切削刀翼46上设有多个切削齿461。钻头本体43的底部边沿等间距地设有多个切削齿。钻尖45包括定位尖451、四个边界棱452和四个辅助切削刃453。定位尖451位于中心位置，并且高于切削刀翼46。四个边界棱452自定位尖451延伸至钻尖45底部边沿，并且环绕定位尖451等间距分布。每相邻两个边界棱452之间形成内凹的界面，该内凹的界面中间位置固定有辅助切削刃453。通过稳定翼44的设计增加竖直稳定性，旋转时能有效导向。钻尖45采用硬质合金材料能有效针对硬质土地。环形阵列布置的切削刀翼46和切削齿使钻头头部保持环形结构，旋转时保持圆形轨迹，提高切削稳定性和掘进速度。定位尖451起到定位中心的作用，同时配合内凹的界面，凸显与定位尖451的距离，加强定位和导向作用。
请参阅图6、图10，加载板3的上表面沿十字形通孔31的边沿开设第一十字形凹槽33。钻头本体43的顶部中心位置开有与十字形通孔31一样尺寸的第二十字形凹槽47。钻杆9的上部固定有与第一十字形凹槽33契合的第一十字形凸块91，钻杆的底端固定有与第二十字形凹槽47契合的第二十字形凸块92。加载板3上设有容钻杆9顶部穿过的旋盖34。通过上下凸块一起转动，提高加载板3和钻头4的上下协调性，使得打桩稳定。通过对上凸块直接限位的旋盖34，对下凸块间接限位，防止钻杆9上下窜动。当然，钻杆9自各内钢管8中心部分探入，避开各钢筋，所以一开始各钢筋横叉方向避开中心位置。
为了能有效增加效率，并且减少携带钻杆数量，减少成本，通过分节的单元杆匹配单元钢管。即：钻杆9由顶部杆以及与单元钢管等数量的单元杆上下依次插接组成。最下端的单元杆底端固定第二十字形凸块；顶部杆的上部固定第一十字形凸块。
螺纹叶片5的半径、第一固定环6的半径以及第二固定环7的半径相等。螺纹叶片5的顶端螺纹衔接对应第一固定环6，单元钢管2的螺纹叶片5的底端螺纹衔接对应第二固定环7。螺纹叶片5边沿开有锯齿状刃口，该锯齿状刃口以螺纹叶片5所处的螺纹平面为准向下倾斜30度。通过将螺纹叶片5的半径设计为固定环的半径，螺纹叶片5的首尾段相接固定环，提升稳定性。通过设计向下倾斜30度的锯齿状刃口，提升挖掘速度，对硬质土层有一定作用。
底部钢管1和单元钢管2的外壁表面涂有防锈涂层，防锈涂层的组合成分以及质量分数表示为：丙烯酸酯和苯乙烯共聚物90份，氯化石蜡2份，亚磷三苯酯2份，受阻胺光稳定剂1份，醋酸丁酯45份，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯共聚物25份。从而能有效提高钢管外壁的防锈和防腐蚀能力。
最上方的单元钢管2侧壁开有多个排气孔21和溢出孔22。通过排气孔能有效提高混凝土的密实度，通过溢出孔22中砂浆的溢出度，初步判断密实度。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。