专利名称：用于定位套管的装置和方法
技术领域：
本发明总体上涉及混凝土构件的制造，具体地涉及将预埋件尤其是套管定位在预 应力混凝土中的方法以及定位机构。本发明还涉及用于制造预埋有套管的混凝土构件的装置。
背景技术：
许多的混凝土构件需要预埋有预埋件。典型地，用于铁路和地铁交通的混凝土轨 枕、轨道板以及框架板中均需预埋套管。典型的套管定位通常采用套管定位螺栓从轨道板底模下方穿过底模，再与底模上 方的预埋套管旋接。在定位套管过程中，需要旋紧套管定位螺栓。同时，在混凝土构件脱模 之前又必须先从底模的下方将套管定位螺栓旋松以将其拆除，使得工序琐碎重复、造成生 产效率低。此外，在安装与拆卸套管定位螺栓时，它还会与底模预留孔周边相摩擦，使底模 的预留孔径增大，随着应用次数的增多，使套管的位置精度受到影响，甚至会出现废品，否 则要整修底模，但目前整修底模方法比较复杂。针对现有技术的安装重复、效率低的缺点，一种用于轨道板中的套管定位装置在 中国专利200710050763. 7中公开，其包括穿过轨道板底模上的阶梯状定位轴，定位轴的 下端穿过轨道板底模且通过螺母固定，紧靠轨道板底模上平面的定位轴轴段上带有拧紧结 构，定位轴位于该轴段上部的轴肩上套接有涨紧套，定位轴的上端还连接有对涨紧套上端 进行限位的压紧螺母。其中，在模制轨道板之前将套管安装在该定位装置上，并且在脱模 后，只将轨道板从上方取出，而该定位机构不从底模上拆下，以用于以后的重复使用，从而 改进生产效率。但由于某些混凝土构件(特别是混凝土轨枕、轨道板等)通常采用先张工 艺制成，因此这些构件中具有预应力，需要这些混凝土构件在模制过程中到达预定强度时 放张。由于放张后混凝土构件移位从而导致套管移位，而该专利的定位装置此时仍固定在 底模上且保留在套管内，这会对混凝土构件、套管和/或底模带来严重的损伤。由此，这种 定位装置在用于模制混凝土构件的适用范围方面受到很大限制。此外，该定位装置固定就 位在底模的固定位置无法移动，因此很难改变套管埋设在混凝土构件中的位置。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种对底模磨损小并且易于安装和拆卸的将套管定位 在混凝土构件中的方法和定位机构。该将套管定位在混凝土构件中的方法包括选定合适的铆钉；将所述铆钉与定位 件相连接并穿过底模中的孔；使该铆钉紧固从而使该定位件在该底模上固定就位；将套管 安装在该定位件上；以预定的张拉力张拉至少一根钢筋并将其固定住；在该底模中浇筑出 混凝土构件，其中被张拉的所述至少一根钢筋穿过该混凝土构件；当该混凝土构件达到预 定强度时，释放被张拉并被固定住的所述至少一根钢筋以使其收缩，其中，所述至少一根钢 筋的收缩力作用于所述铆钉从而导致所述铆钉被剪断。
根据一优选实施例，在将所述铆钉与定位件相连接并穿过底模中的孔之前，还包 括在该底模中形成与所述铆钉相匹配的所述孔的步骤。优选地，所述在该底模中形成与所述铆钉相匹配的所述孔包括用磁力钻在底模中 钻出所述孔。在一优选的实施例中，释放被张拉并被固定住的所述至少一根钢筋包括使所述至 少一根钢筋仅在一个位置上断开。更优选地，所述选定合适的铆钉包括根据被张拉的所述至少一根钢筋的张拉力来 选定合适的铆钉。本发明还提供一种用于将套管定位在混凝土构件中的定位机构，其包括用于将该 套管装在其上的定位件和与该定位件相连接的铆钉，其中，该混凝土构件配置成用先张工 艺模制并在模制时其中穿有被张拉的钢筋，该铆钉将该定位件固定在该混凝土构件的底模 上，且该铆钉配置成当该被张拉的钢筋被释放时能被该钢筋的收缩力剪断。此外，本发明还提供一种用于模制预埋有套管的混凝土构件的装置，其中，该混凝 土构件配置成用先张工艺模制并在模制时其中穿有被张拉的钢筋，该装置包括用于套管装 于其上的定位件、与该定位件连接的铆钉、具有与该铆钉匹配的孔的底模和用于固定该混 凝土构件的被张拉的钢筋的机构。该铆钉穿过所述孔并将该定位件固定在该底模上。该铆 钉配置成当该被张拉的钢筋被释放时能被该钢筋的收缩力剪断。由此，本发明的方法、定位机构和装置省去了螺栓安装和拆卸的重复性和困难，只 通过简单地拉紧铆钉和使铆钉被剪断即很容易实现了套管的定位和将定位件从套管中取 出，具有显著改进的生产效率。并且对底模的损伤与现有技术相比小得多，并且对于套管的 定位精度也获得了改进。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中图1示出套管和根据本发明的定位机构在底模上固定的配置。
具体实施例方式本文所述术语“先张工艺”是一种模制预应力混凝土构件的方法，指在台座上张拉 钢材，然后浇筑混凝土以形成预应力混凝土构件的施工方法。其工序包括以预定的张拉力 来张拉钢筋并将该钢筋的两端用夹具固定在台座或钢模上；支模，浇注混凝土 ；待到混凝 土构件达到预定强度后，释放带有预应力的钢筋从而该钢筋收缩(即称为放张)，以使得在 混凝土构件中产生预应力。特别地，用先张工艺生产的混凝土构件可采用长线台座法(也 称长线法)，通常长线台座长度为50-150m。在长线台座的先张工艺中，沿着该长线台座的 长度方向张拉钢筋并将其固定在台座的两端，然后在台座上同时模制多个混凝土构件，并 且在这些混凝土构件达到预定的强度时在一端或两端或者在钢筋的中间位置切断钢筋以 使这些混凝土构件同时放张。用于轨道交通的混凝土轨枕、轨道板和框架板通常采用长线 台座的先张工艺进行模制。本文所用术语“底模”打算包括用于模制混凝土构件模型的任何合适的部分，并不 局限于布置在混凝土底部的那些模子。
以下，将详细描述本发明的优选实施例。本领域技术人员将理解下文的详细描述 仅以示例的方式说明本发明，而不是对本发明的限制。结合图1来描述根据本发明的用于套管定位的方法的实施例。在该方法中，混凝 土构件例如为(但不限于)混凝土轨枕、轨道板或框架板，或其他需要预埋套管的混凝土构 件。所述套管并不局限于某种具体的套管类型，而打算包括任何适合预埋于混凝土构件中 的预埋件。可以选择埋设任意合适数目的套管在混凝土构件中，例如16个。该方法包括选择合适的铆钉的步骤。具体地，可以根据多种因素选择合适类型、材 质和尺寸的铆钉，从而使得所述铆钉足以将套管定位在混凝土中的同时所述铆钉又能在放 张过程中被释放的钢筋的收缩力的作用所剪断(如下文的详述)。该方法还包括在底模中形成与所述铆钉相匹配的孔的步骤。可以用多种现有技术 已知的方式在底模中形成孔，例如用磁力钻在底模中钻出孔。本领域技术人员根据混凝土 构件中所要预埋的套管的位置将能够选择孔的合适的位置。在一替代的实施例中，如果混 凝土中预埋套管的位置(或相对位置)是固定的话，可以在制造底模的过程中直接在底模 中形成合适的孔。根据另一替代实施例，对于采用该将套管固定在混凝土构件中的方法多 次重复地模制相同的预埋套管的混凝土构件时，除第一次外，以后的各次可将该步骤省略。接下来，将所述铆钉与定位件相连接并穿过底模中的孔。可以想到的是铆钉与定 位件连接和铆钉穿过底模中的孔的次序可以为铆钉首先与定位件连接其次穿过孔，或者为 首先穿过孔其次与定位件连接。优选地，所述铆钉与定位件连接例如可以为铆钉穿过在定 位件中相应的孔口。在一替代的实施例中，铆钉与定位件连接包括铆钉可以与定位件一体 制成，从而只需将该一体的构件中的铆钉杆穿过底模中的孔。下一步，使铆钉紧固从而使得定位件在底模上固定就位。铆钉的紧固方法可以采 用本领域技术人员所已知的任何合适的方法。优选地，用拉铆枪拉紧铆钉。拉铆枪可以是 电动或手动或其它形式的拉铆枪。本领域技术人员将明白，所述定位件应固定就位在底模 上朝向要模制混凝土构件的一侧。优选的是，从底模上与所述定位件所在侧的相反的一侧 上拉紧铆钉，从而在拉铆钉时避免受到定位件的影响。然后，可采用任何合适的方式将套管安装在该定位件上。安装方式可以是本领域 技术人员所已知的方法，并且根据套管与定位件的匹配方式例如包括但不限于螺纹旋接、 过盈配合连接、键槽配合连接以及现有技术已知的合适的连接方式等。接着，以预定的张拉力张拉至少一根钢筋并将其两端固定住。可以理解的是，可以 根据混凝土构件的尺寸、强度要求等多种因素来选定或计算确定施加在钢筋上的张拉力。 这里描述了对至少一根钢筋进行张拉，但是不言而喻的是除了被张拉的钢筋之外还可以有 不被张拉的钢筋，且这些不被张拉的钢筋可以按现有技术已知的方式布置。然后，在该底模中浇注混凝土构件，其中被张拉的所述至少一根钢筋穿过该混凝 土构件。在一实施例中，用长线台座的先张工艺来模制多个混凝土构件，因此被张拉的钢筋 穿过多个混凝土构件。然后，当该混凝土构件达到预定强度时，释放被张拉并被固定住的所述至少一根 钢筋以使其收缩，且所述至少一根钢筋的收缩力作用于所述铆钉从而导致所述铆钉被剪 断。可以理解的是这里所说的释放是指剪断或切断所述钢筋，或者在钢筋被固定处松开该 钢筋。为了使得铆钉更易于被钢筋的收缩力所剪断，优选使得钢筋仅在一个位置处断开或松开。如果钢筋在多于一个位置处断开，则在任意两个断开点之间的钢筋的收缩力在该段 钢筋的中间位置被显著地平衡掉了，因而位于这些位置附近的铆钉受到钢筋收缩力带来的 剪切力较小，很可能剪不断这些铆钉。在用长线台座法来模制多个混凝土构件的实施例中， 优选在台座的中间位置附近切断被张拉的钢筋，这避免了在台座的一端切断或释放钢筋所 带来的某些混凝土构件移位过大的缺点，同时钢筋的收缩力仍然能对所有的铆钉均产生剪 切作用。尽管上述多个步骤类似于先张工艺中的多个步骤，但是根据本发明的方法利用先 张工艺中放张产生的剪切力来剪断选定的合适的铆钉，从而减少了将定位机构拆除的步 骤，带来显著的进步。如上文所述地，可以根据多种因素选择合适类型、材质和尺寸的铆钉。例如，在一 优选实施例中，可以根据张拉所述至少一根钢筋的张拉力以及钢筋的数目确定所要施加到 混凝土构件的预应力，然后确定张拉力的损失，从而获得由于钢筋的收缩力而施加到铆钉 上的剪切力的阀值。并且确定要固定套管所需的铆钉的强度值。从而确定适用于定位的铆 钉的强度范围，并根据此选择合适类型、材质和尺寸的铆钉。或者通过实验来确定受到剪切 力最小处的阀值和定位套管所需的最小强度值来选择合适类型、材质和尺寸的铆钉。人们 将理解以上仅为示例性地说明如何选择合适的铆钉，但还可以根据多种未列举的方式或因 素来确定合适的铆钉。可以理解的是，合适的铆钉的类型包括但不限于半圆头、平头、沉头 铆钉、抽芯铆钉和/或膨胀铆钉等。此外，铆钉可以具有不同的尺寸和材质。在一实施例 中，选择合适的铆钉包括选择具有直径为3. 2mm，长度为17mm的铆钉。根据进一步的实施 例，底模中的孔的尺寸与铆钉的尺寸相匹配，例如孔的直径等于铆钉的直径(如孔的直径 为3. 2mm，铆钉的直径为3. 2mm)。然而，在另一替代实施例中，铆钉为膨胀铆钉，而孔的直径 比铆钉的直径稍大。尽管所示的孔和铆钉的均呈现柱状，但可以想到的是孔和铆钉可以呈 现其它的几何形状，只要孔和铆钉的形状相匹配。现具体参考图1和上述的方法，说明本发明的定位机构。在图1中示出了套管和 根据本发明的定位机构在用先张工艺模制混凝土构件之前在底模上固定就位的配置。为了 清楚，在图1中并未示出混凝土且所示出的底模1仅为部分视图，并且不打算限制混凝土构 件和底模的形状和构造。其中，未示出的混凝土构件是用先张工艺来模制。该定位机构包 括铆钉2和定位机构3。如图所示，定位件3放置在底模1的某个位置上。圆头铆钉2从上 方依次穿过定位件3和底模1上各自的孔，并且被从下方拉紧从而将该定位件3固定在该 底模1上。套管4通过过盈配合被套装在定位件3上。该圆头铆钉2配置成可被混凝土构 件放张时产生的剪切力剪断。可以想到通过套管4的其它连接机构和定位件3的相应的连 接机构将套管4和定位件3合适地连接。在一优选实施例中，铆钉与定位件一体制成，即形 成定位件下端带有杆状部的构型。在使用时，只需将该杆状部插入底模1中的孔，然后从另 一侧拉紧即可固定住该定位件。最佳示例下面示例性地描述本发明的方法和机构。在该例子中，预应力混凝土构件为北京 城建设计研究总院为西安地铁二号线(北客站至延堡段)所设计的框架板。其具有减振、 降噪、后期维护费用低等优点。该预应力框架板整体采用长线台座的先张工艺来生产。该 框架板内预埋16个套管。在生产该框架板过程中，首先在底模1上用磁力钻打出16个直径3. 2mm的孔。随后采用直径3. 2mm、长17mm的圆头铆钉2，从上方穿过定位件3，然后用拉铆枪从下方拉紧铆 钉2以固定该定位件3。接下来将套管4套设在该定位件3上。然后采用长线台座的先张 工艺来模制多个预埋有16个套管的框架板。其中，多条被张拉的钢筋被固定在台座两端的 夹具(未示出)上。在浇筑该多个框架板时，该多条被张拉的钢筋穿过该多个框架板。待 框架板到达规定的硬度之后进行拆模，并在台座的中间位置附近切断所述多条被张拉的钢 筋，使得该框架板放张并且该多条被张拉的钢筋收缩。多条钢筋的收缩力作用在该16个铆 钉2上产生了剪切力并将它们剪断。在该例子中，省去了常规的拆卸螺栓的时间、节约工时、减少操作难度，且同时保 证套管垂直度、确保套管之间的距离精度。采用本发明的方法、机构和装置，用于固定铆钉在放张的同时被剪切力剪断，省去 了现有技术中需要在拆模放张前旋松紧固螺栓的步骤；而且在安装铆钉时仅需将铆钉简单 地穿过底模中的孔并且拉紧铆钉即可，省去了现有技术需要旋紧紧固螺栓的步骤，从而大 大节省了安装成本和时间。并且，根据本发明的方法，剪断铆钉时对底模远比现有技术的 小，底模获得了改进的寿命。根据本发明的优选实施例，可以在底模的任何想要的合适位置 形成孔，从而套管在混凝土构件中的埋设点可根据需要变动。以上详细描述了本发明的方法、机构和装置的实施例，特别地还给出了本发明的 最佳示例。可以理解的是，以上的描述旨在说明本发明，而不打算对本发明的范围和精神构 成限制。可以对本发明的各实施例的特征作出变型、互换和等同而不背离本发明。本发明 由后附的权利要求书限定。
权利要求
1.一种用于将套管定位在混凝土构件中的方法，包括选定合适的铆钉；将所述铆钉与定位件相连接并穿过底模中的孔；使该铆钉紧固从而使该定位件在该底模上固定就位；将套管安装在该定位件上；以预定的张拉力张拉至少一根钢筋并将其两端固定住；在该底模中浇筑出混凝土构件，其中被张拉的所述至少一根钢筋穿过该混凝土构件；当该混凝土构件达到预定强度时，释放被张拉并被固定住的所述至少一根钢筋以使其 收缩，其中，所述至少一根钢筋的收缩力作用于所述铆钉从而导致所述铆钉被剪断。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，在将所述铆钉与定位件相连接并穿过底模 中的孔之前，还包括在该底模中形成与所述铆钉相匹配的所述孔的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述在该底模中形成与所述铆钉相匹配的 所述孔包括用磁力钻在底模中钻出所述孔。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，释放被张拉并被固定住的所述至少一根 钢筋包括使所述至少一根钢筋仅在一个位置上断开。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述选定合适的铆钉包括根据被张拉的 所述至少一根钢筋的张拉力来选定合适的铆钉。
6.一种用于将套管定位在混凝土构件中的定位机构，其包括用于将该套管装在其上的 定位件和与该定位件相连接的经选择的铆钉，其中，该混凝土构件配置成用先张工艺模制 并在模制时其中穿有被张拉的钢筋，该铆钉将该定位件固定在该混凝土构件的底模上，且 该铆钉配置成当该被张拉的钢筋被释放时能被该钢筋的收缩力剪断。
7.根据权利要求6所述的定位机构，其特征是，所述铆钉配置成穿过定位件中的相应 的孔口。
8.根据权利要求6所述的定位机构，其特征是，所述铆钉具有3.2mm的直径和17mm的长度。
9.根据权利要求6所述的定位机构，其特征是，所述铆钉与所述定位件一体制成。
10.一种用于模制预埋有套管的混凝土构件的装置，其中，该混凝土构件配置成用先张 工艺模制并在模制时其中穿有被张拉的钢筋，该装置包括用于套管装于其上的定位件、与 该定位件连接的经选择的铆钉、具有与该铆钉匹配的孔的底模和用于固定该混凝土构件的 被张拉的钢筋的机构，其中，该铆钉穿过所述孔并将该定位件固定在该底模上，且其中，该 铆钉配置成当该被张拉的钢筋被释放时能被该钢筋的收缩力剪断。
全文摘要
本发明提供一种用于将套管定位在混凝土构件中的方法，其包括选定合适的铆钉；将所述铆钉与定位件相连接并穿过底模中的孔；使该铆钉紧固从而使该定位件在该底模上固定就位；将套管安装在该定位件上；以预定的张拉力张拉至少一根钢筋并将其固定住；在该底模中浇筑出混凝土构件，其中被张拉的所述至少一根钢筋穿过该混凝土构件；当该混凝土构件达到预定强度时，释放被张拉并被固定住的所述至少一根钢筋以使其收缩，其中，所述至少一根钢筋的收缩力作用于所述铆钉从而导致所述铆钉被剪断。本发明还提供一种用于将套管定位在混凝土构件中的定位机构。本发明提供一种用于模制预埋有套管的混凝土构件的装置。
文档编号B28B7/22GK102101318SQ200910242869
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者姜忠仁, 李广坤, 李强, 赵艳玲, 魏云翔 申请人:北京中铁房山桥梁有限公司