专利名称：横向受力螺栓及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种由钢芯及不锈钢包覆层所组成的横向受力螺栓及其制造方法。
横向受力螺栓可用以水平连接两构件、传递两构件间的受力，尤其可应用在两混凝土板块的膨胀接缝处、用于将带有相连构件的板块放置在楼梯平台处。横向受力螺栓位于膨胀接缝的两侧上、并位于适当的承靠用套筒中，允许作水平膨胀运动，但不允许作相对的垂直运动。
横向受力螺栓不可避免地会受到外在环境的作用，因而可能受到腐蚀。因此，在许多场合已改用不锈钢来生产。这样的横向受力螺栓最好采用铬-镍-钼钢材料，但因造价极贵，且在某些应用领域仍可能无法符合安全要求。据最新发现，完全由不锈钢制成的杆易因腐蚀导致氢脆，使材料强度降低。
基于上述考虑，有人提出将用以连接两混凝土构件的腐蚀性钢的拉杆或压杆设计成至少在膨胀接缝处用一耐腐蚀材料套筒包围，并将一种硬化用材料倒入该套筒和该钢材间的间隙中。虽然这一方案已就锚固螺钉方面经证实有效，但是出于一些原因，此系统无法在横向受力螺栓方面获得进展。
最大的问题是如何能将钢芯切实地嵌埋在套筒中，以及这种横向受力螺栓生产时的种种困难。为此原因，本申请人曾作了一项改进，即切割不锈钢套筒，以此作为覆盖物，并将较短的腐蚀性钢杆插入此覆盖物中作为芯材，再以一塑料塞封闭空出端。由此得出了性能极佳的横向受力螺栓。
正如一开始时所提到，以横向受力螺栓连接两水平构件，原意要阻止两构件的垂直方向的相对运动。然而，事实已经证明上述的横向受力螺栓(其在材料组成方面极佳)无法充分符合这些要求。原因是钢芯插入不锈钢包覆层时需要有间隙，而基于经济上的考虑不可能由经过校准的元件来制出横向连接件的所有元件，甚至由一芯材无间隙地插入一包覆层，就理论而言也是不可能的。因此，对已知的方案，因生产技术上的原因而必然产生一些公差，其在极端情况下公差还会累积起来。另一因素为钢芯的外尺寸和该包覆层的内尺寸构成了一公差带。此外，该包覆层的外尺寸有一公差带，而且该承靠用套筒(横向受力螺栓位于其中)的内尺寸亦有一公差带。如上所述，所有这些公差会会累积。以此方式所获得的间隙因而造成了通过横向受力螺栓而彼此相连的两水平构件间于垂直方向具有一运动自由度。如此，建筑构件中所出现的振动就会导致此垂直运动，造成横向受力杆的接合处形成相应的裂缝。
因此，本发明正为了克服上述缺点，其目的在于提供一种主要可确保被连接两水平构件间不产生垂直运动的横向受力螺栓及其制造方法。
根据本发明的横向受力螺栓，其特征在于由钢芯和不锈钢包复层组成，不锈钢包覆层2的厚度介于0.4到5.0mm之间。
根据本发明的横向受力螺栓的制造方法，该横向受力螺栓由一钢芯1和一不锈钢包覆层2所组成，其特点在于本方法包括以下步骤将一由非不锈钢钢杆所构成的钢芯无间隙地挤压进一用作包覆层2的不锈钢管内，将由上述步骤形成的杆切成对应于所需横向受力螺栓的尺寸，从包覆层内部分地挤出钢芯并切除该钢芯的挤出部分，将钢芯挤回相当于前次挤出并切除的长度的一半，封堵空出的包覆层端。
在上述的横向受力螺栓的制造方法中，空出的包覆层端6可用一塑料塞7封堵，而空出的包覆层端6则可将不锈钢圆盘9推入空出端并与其焊接在一起而加以封堵；而且，包覆层2的外部尺寸可于挤压时加以校准；对于被切割的杆在钢芯从包覆层部分挤出之前，可从外部短暂地予以加热；钢芯1可较诸包覆层2短；本发明与已有技术相比具有下列有益效果(1) 既可耐腐蚀又可使成本降低；(2) 可确保钢芯与包覆层间无间隙，所以二者间不会产生相对运动，致使强度特别大；(3) 螺栓外形尺寸可在制造过程中加以校准，故尺寸非常精确；(4) 由此制成的水平受力螺栓其不锈钢包覆层的壁厚可以较薄，从而可进一步提高经济效果。
以下结合附图进一步说明本发明的具体结构特征及目的。
对附图简要说明
图1表示本发明方法从a)到h)的不同生产步骤。
图2表示依据本发明方法制出的横向受力螺栓有两种不同的端盖实施例。
本发明方法生产的横向受力螺栓包含由钢构成的钢芯1，和由不锈钢管构成的包覆层2。在本实施例中，该钢芯1由传统的结构钢制成。虽然以下所描述的步骤a)到c)通常是在轧钢厂进行，但后续的步骤d)到h)则可由具备制作技术的建筑公司来完成。也就是说，由步骤a)到c)制出半成品，而后续的步骤d)到h)则涉及特定的精加工作业。
在第一步骤a)中，所述不锈钢的包覆层用已知的工艺技术，在一具有相应尺寸的钢杆1上被挤压，以使钢杆在稍后成为钢芯1。在挤压工序中，钢芯1本身充作一校准用心轴，为此，可确保二者间近乎无间隙。根据生产设备条件的不同，不锈钢包覆层的尺寸可同时校准，也可以在挤压工序之后进行校准。图中序号20为示意表示在步骤b)中的一种适当的校准工具压入该包覆层2内的钢芯1为具有数米长度的一般杆材。所述钢芯的压入(对其要求精度极高且至少近乎无间隙)可通过加适宜的润滑油来实施。步骤c)所示的半成品便可送往具有相应生产技术的建筑产品的工厂。
接到此半成品的工厂将杆材3切割成适当长度的杆段4，见步骤d)。图中以锯片30来表示。正如步骤e)所示，钢芯1现被挤出包覆层2一段长度a。然后此伸出段5被切成与包覆层端齐平，即如步骤f)所示。由于挤压时使用了润滑油，故可藉助适当的液压机将钢芯1从该包覆层2压出，而不会有永久变形。
然而，一些轧钢厂在挤压时是在不使用润滑油的状况下进行的。因此，在切成适当尺寸的杆段4于挤出之前，外部将被短暂地加热，并且使包覆层2的加热程度大于钢芯1的加热程度，以此造成很小的膨胀差，较为容易将钢芯压出包覆层。
接着是切除钢芯1的伸出段5的工序，首先从钢芯被切断的一方向，藉助相同的液压工具将其压回入包覆层2，使此次的压入量为所切伸出段5长度的一半，亦即a/2。此状况如在图1g)中所示。从而，制成一带有钢芯1和包覆层2的杆，其中空出的包覆层端6位于两侧，并从钢芯1伸出。依据图1，在最后的生产步骤h)中，将所述空出的包覆层端6被封闭。在结束时，已完成横向受力螺栓10的制造。
依据本发明制出的横向受力螺栓10示于图2中。该横向受力螺栓10的一端由一塑料塞7封堵，而另一端则以一不锈钢圆盘插入该空出的包覆层端6而加以封堵。塑料塞7非常适合于某些应用场合，尤其是建筑物的内部。所需的密封效果是由塑料塞7上适当的密封唇8来获得。对于需要承靠强度特别大的场合，可将一精确的不锈钢圆盘9插入该空出的包覆层端6并与包覆层2焊接在一起。根据不同的密封要求，所述的焊接可以为点焊，或为周边焊11。在此例中所以使强度略有增加，并不是因为圆盘9的承靠效应所致，而是将钢芯1可靠地固定在包覆层2中之故。此乃产生强力的夹层结构。
测试结果表明，此夹层结构较实心所制成的单件式横向受力螺栓的强度大。因此在使用尺寸方面，可采用直径较小的横向受力螺栓。此不仅经济上节约，而且也导致横向受力螺栓的承靠用套筒尺寸缩减，从而增加了承靠用套筒的混凝土覆盖量，此亦具有静结构上的优点。
包覆层2的壁厚基本上将与钢芯1的直径成既定的关系。在处理中，对于包覆层可选取尽可能小的壁厚。用作包覆层2的不锈钢管的壁厚的尺寸一般是介于0.4和5.0mm之间。不用说，较薄的不锈钢包覆层2，又可进一步提高经济性。
权利要求
1.一种横向受力螺栓，由钢芯和不锈钢包复层构成，其特征在于不锈钢包覆层(2)的厚度介于0.4到5.0mm之间。
2.一种制造如权利要求1所述横向受力螺栓的制造方法，此横向受力螺栓由一钢芯(1)和一不锈钢包覆层(2)构成，其特征在于本方法包括以下步骤将一非不锈钢钢杆构成的钢芯(1)无间隙地挤压进一用作包覆层(2)的不锈钢管内，将由上列步骤形成的杆切成对应于所需横向受力螺栓的尺寸；从包覆层中将钢芯部分地挤出并切除该钢芯的退出部分；再将钢芯挤压回前次所挤出并切除的长度的一半；封堵空出的包覆层端。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于空出的包覆层端(6)用一塑料塞(7)封堵。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于空出的包覆层端(6)是由不锈钢圆盘(9)推入空出端并与其焊接在一起而加以封堵。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于对包覆层(2)外部尺寸于挤压时加以校准。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于对被切割杆在将钢芯从包覆层部分挤出之前，从外部短时间予以加热。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其特征在于钢芯(1)较包覆层(2)短。
全文摘要
本发明横向受力螺栓及其制造方法,由不锈钢管所制的包覆层在一杆状的结构钢钢芯上被挤压,此时可使其外部尺寸同时得到校准。所得杆状半成品随后被切成杆段。藉助液压机,将钢芯从包覆层挤压出一定长度,且将推出的部分予以切除。接着,将钢芯推回所切除部分长度的一半,并且最后将包覆层的空出端予以封堵。因此,具有使制出的横向受力螺栓强度特别大,尺寸非常精确而且价格极低的优点。
文档编号B21K1/00GK1194341SQ97104929
公开日1998年9月30日 申请日期1997年3月26日 优先权日1995年9月29日
发明者艾利希·慕勒(Muller, Erich), 高特弗利·波以耳(Breuer, Gottfried) 申请人:培康有限公司(Pecon Ag)