本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种自锁装配式构件的钢筋连接装置及其使用方法。
背景技术：
随着建筑工业化的不断推进，装配式构件之间的节点连接技术需要不断地突破与创新。传统钢筋之间的连接方法有绑扎连接、焊接连接与机械连接。绑扎连接一般用于墙与楼板的分布筋连接，很少用于主筋与纵向钢筋之间的连接，其适用范围受到很大约束；焊接连接的工作量较大、受多种环境因素的影响，存在一些不稳定因素，例如工地电容量不足，电压不稳定会影响焊接质量，某些地区气候潮湿、气温过低、钢材化学成分不稳定等因素也影响接头质量；机械连接虽然受环境影响因素较少，如套筒连接，由于套筒拧紧工作量大、且不能同时操作，大量消耗工作时间，而且，在装配式构件施工中，由于钢筋已经拼接成钢筋笼或者浇筑在装配式构件中，所以传统的螺纹套筒不能满足使用要求。因此，设计一种连接装置可以满足多根固定钢筋同时实现简单、快速、有效的连接显得至关重要。
为了满足装配式构件同时实现简单、快速、有效的连接，目前一些专利对其进行了相应改进，如cn106836656a、名称为“自锁式钢筋快速连接装置”，其特征在于先将自锁式钢筋快速连接装置的第一钢筋本体和第二钢筋本体分别拧紧在待连接的两根钢筋上，当钢筋与钢筋连接时，再将插接头插入承插套管中完成两根钢筋的连接。其不足之处在于：一是该装置第一钢筋的承插空腔仅用球形锁止件卡住，导致连接钢筋的抗拔能力很低；二是该装置的局部小构件如锁止件、导向杆、限位块、第二弹性件等受到第一钢筋挤压时，会多处同时出现应力集中现象，长时间的应力负荷容易破坏该装置；三是通过该装置连接的两根钢筋并没有直接对接，当其运用到柱、墙等纵向受力的钢筋时，十分影响纵向力的直接传递；四是该装置组件过多、构造复杂、对制造精密度要求过高，难以批量生产，不利于普遍推广实施。
技术实现要素：
为克服现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种自锁装配式构件的钢筋连接装置及其使用方法。
所述的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，包括匹配连接的保护套筒和套筒帽，其特征在于保护套筒和套筒帽的空腔内设有圆形限位支架和弹性卡环构件，所述圆形限位支架包括两根支撑杆件及间隔设置在支撑杆件上的限位环，限位环上对称设有预留孔b，弹性卡环构件包括若干组弹性卡环连接件，所述的弹性卡环连接件由两个半月形卡环实体对称放置得到，半月形卡环实体内壁开设圆弧斜槽,外壁配合设有弧形弹片，弧形弹片与半月形卡环实体外壁之间留有空隙，半月形卡环实体端部设有预留孔a，弹性卡环连接件设置在相邻两个限位环之间的间隙上，且以支撑杆件中部为中点，从支撑杆件中点至两端端点，弹性卡环连接件的放置方向相反，圆弧斜槽呈对称分布，定位销钉通过预留孔a和预留孔b将圆形限位支架和弹性卡环构件固定在保护套筒和套筒帽的空腔中，第一钢筋与第二钢筋端部分别从保护套筒和套筒帽外端插入至圆形限位支架中部，由弹性卡环构件卡接，实现钢筋端头连接。
所述的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，其特征在于限位环为圆形的环状构件，内径大小与第一钢筋、第二钢筋匹配使用，多个限位环呈上下间隔分布，间隔的距离大小为半月形卡环实体的厚度；预留孔b对称分布在每个限位环两侧，其内径大小与预留孔a内径相同。
所述的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，其特征在于定位销钉包括销钉杆，销钉杆两端分别设置销钉帽和螺纹a，销钉杆外径大小与预留孔a、预留孔b的内径匹配。
所述的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，其特征在于保护套筒底部设有与定位销钉匹配的两个螺纹孔，顶部设有与套筒帽内螺纹匹配的外螺纹，保护套筒顶部、底部分别与定位销钉底部的螺纹a与套筒帽螺纹连接。
所述的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，其特征在于第一钢筋包括第一钢筋本体，第一钢筋本体端部等间距设有一组承插空腔a，所述的第二钢筋包括第二钢筋本体，第二钢筋本体端部等间距设有一组承插空腔b，承插空腔a、承插空腔b的深度与半月形卡环实体匹配，在钢筋插入后，半月形卡环实体弹回并填充至对应的承插空腔中。
所述的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，其特征在于以支撑杆件中部为中点，支撑杆件上半部的圆弧斜槽开口斜向上，下半部的圆弧斜槽开口斜向下；预留孔a设置在半月形卡环实体的一端部，钢筋插入时，半月形卡环实体受到外部钢筋的纵向挤压时，半月形卡环实体能围绕预留孔a中心转动，对弧形弹片向外挤压。
所述的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，其特征在于保护套筒由套筒本体、定位槽a、螺纹b组成，套筒本体为空心筒体形状，筒体内径大于限位环的外径，高度与圆形限位支架的高度匹配，保护套筒用于限制弧形弹片的横向位移；定位槽a设置在套筒本体下端内侧，使下端套筒本体的内径随着深度的增加而不断减小，与待连接钢筋的外径相匹配，实现定位待连接钢筋。
所述的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，其特征在于套筒帽包括套筒帽本体,套筒帽本体内设有与螺纹b匹配的螺纹c，套筒帽本体上端设有定位槽b，定位槽b使套筒帽本体的内径随着深度的增加而不断减小，与待连接钢筋的外径相匹配，实现定位待连接钢筋。
所述的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，其特征在于支撑杆件截面为弧形结构，其外壁弧度大小与保护套筒内壁弧度匹配，其内壁弧度大小与圆形限位支架和弹性卡环构件外壁弧度匹配。
所述的自锁装配式构件的钢筋连接装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
1）准备工作：将弹性卡环构件、圆形限位支架装配好后由定位销钉固定，再安装至保护套筒和套筒帽的内腔中，定位销钉与保护套筒通过螺纹固定；
2）连接第一钢筋：将第一钢筋本体经定位槽b从保护套筒上端插入保护套筒中，由于保护套筒内上、下段半月形卡环实体的圆弧斜槽方向相反，保护套筒上半段的圆弧斜槽开口向上，当第一钢筋本体底部插到支撑杆件中部时，被下段顶部的开口相反的圆弧斜槽阻挡，第一钢筋达到指定位置，再在弧形弹片弹力作用下对应的半月形卡环实体弹回并填充到第一钢筋承插空腔a内，第一钢筋连接到位；
3）连接第二钢筋：将第二钢筋本体经定位槽a从保护套筒下端插入保护套筒中，由于保护套筒内上、下段半月形卡环实体的圆弧斜槽方向相反，保护套筒下半段的圆弧斜槽开口向下，当第二钢筋本体上端部插至与第一钢筋下端部接触时达到指定位置，再在弧形弹片弹力作用下，对应的半月形卡环实体弹回并填充到第二钢筋相应的承插空腔b内，实现第一钢筋的第二钢筋的连接。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1）本发明通过在保护套筒和套筒帽构成的保护套内安装圆形限位支架和弹性卡环构件，弹性卡环构件插至相邻圆形限位支架中，且以圆形限位支架的支撑杆件中部为中点，保护套筒两端的弹性卡环构件的圆弧斜槽方向相反，一方面便于钢筋的插入，另一方面能对插入的待连接钢筋进行限位，防止一端钢筋插入过长，另一端钢筋插入过短而影响其连接效果，且本发明的弹性卡环构件由多层弹性卡环构件组成，可以局部分散应力，减少应力集中的现象，从而达到增加该装置使用寿命的目的；
2）本发明的连接装置由弹性卡环构件、圆形限位支架与保护套筒简单组装而成，无需预埋内部构件，其制造简单、成本低廉、有利于批量生产和推广使用；
3）本发明的装置在使用时只需将第一钢筋与第二钢筋插入保护套筒中，由弹性卡环构件弹出，卡入承插空腔，即可完成两根钢筋的连接，无需人工进行第二拧紧、缩短工期、节约成本、绿色环保，能够满足装配式建筑的施工要求。
附图说明
图1为弹性卡环连接件的结构示意图；
图2为弹性卡环构件的组合结构示意图；
图3为限位环的平面结构示意图；
图4为圆形限位支架的立面结构示意图；
图5为定位销钉的平面结构示意图；
图6为由保护套筒与套筒帽连接构成的连接套筒的分体剖面图；
图7为由保护套筒与套筒帽连接构成的连接套筒的立面图；
图8为钢筋连接套筒整体的剖面图；
图9为钢筋连接套筒整体的立面图；
图10为钢筋连接装置的整体示意图。
图中：1-弹性卡环构件、11-半月形卡环实体、12-圆弧斜槽、13-预留孔a、14-弧形弹片、2-圆形限位支架、21-限位环、22-预留孔b、23-支撑杆件、3-定位销钉、31-销钉杆、32-销钉帽、33-螺纹a、4-保护套筒、41-套筒本体、42-定位槽a、43-螺纹b、5-套筒帽、51-套筒帽本体、52-螺纹c、53-定位槽b、6-第一钢筋、61-第一钢筋本体、62-承插空腔a、7-第二钢筋、71-第二钢筋本体、72-承插空腔b。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方法，本领域技术人员可以由以下内容轻易了解本发明的其他优点和功效。
如图1-图10所示，本发明的一种自锁装配式构件的钢筋连接装置，包括匹配连接的保护套筒4和套筒帽5，保护套筒4和套筒帽5连接形成连接套筒，保护套筒4和套筒帽5的空腔内设有圆形限位支架2和弹性卡环构件1，所述圆形限位支架2包括两根支撑杆件23及间隔设置在支撑杆件23上的限位环21，限位环21上对称设有预留孔b22，弹性卡环构件1包括若干组弹性卡环连接件，所述的弹性卡环连接件由两个半月形卡环实体11对称放置得到，半月形卡环实体11内壁开设圆弧斜槽12，外壁配合设有弧形弹片14，弧形弹片14与半月形卡环实体11外壁之间留有空隙，半月形卡环实体11端部设有预留孔a13，弹性卡环连接件设置在相邻两个限位环21之间的间隙上，且以支撑杆件23中部为中点，从支撑杆件23中点至两端端点，弹性卡环连接件的放置方向相反，圆弧斜槽12呈对称分布，定位销钉3通过预留孔a13和预留孔b22将圆形限位支架2和弹性卡环构件1固定在保护套筒4和套筒帽5的空腔中，第一钢筋6与第二钢筋7端部分别从保护套筒4和套筒帽5外端插入至圆形限位支架2中部，由弹性卡环构件1卡接，实现钢筋端头连接。
进一步地，如图1-2所示，所述的弹性卡环构件1由半月形卡环实体11、圆弧斜槽12、预留孔a13、弧形弹片14组成，半月形卡环实体11，为半月牙形不锈钢实体构件，弯曲的弧度与待连接的第一钢筋6、第二钢筋7的外径相匹配使用，左右两个半月形卡环实体11可以组装成一个圆环形状；圆弧斜槽12设置在半月形卡环实体11内侧，以支撑杆件23中部为中点，支撑杆件23上半部的圆弧斜槽12开口斜向上，下半部的圆弧斜槽12开口斜向下，圆弧斜槽12功能为，当半月形卡环实体11受到外部连接钢筋的纵向挤压时，圆弧斜槽12的存在可以使纵向的挤压力转化为横向的挤压力；预留孔a13设置在半月形卡环实体11的一端部位置，其功能为，当半月形卡环实体11受到外部连接钢筋的纵向挤压时，半月形卡环实体11可以围绕预留孔a13中心转动；弧形弹片14呈薄片状弓形结构，固定在半月形卡环实体11外侧面，其功能为，当半月形卡环实体11受到外部连接钢筋的纵向挤压时，可以提供横向的反作用力，使半月形卡环实体11可以围绕预留孔a13中心反向转动。
如图3-4所示，所述的圆形限位支架2由限位环21、预留孔b22、支撑杆件23组成。所述的限位环21为圆形的环状构件，内径大小满足与待连接钢筋匹配使用，多个限位环21呈上下间隔分布，间隔的距离大小为半月形卡环实体11的厚度，其功能为，限定半月形卡环实体11的横向运动方向；预留孔b22，共两个，对称分布在每个限位环21上，其内径大小与预留孔a13的内径相同；支撑杆件23呈竖向条形形状，其截面为弧形，弧形大小与限位环21匹配，支撑杆件23与限位环21一体成型或分体成型，其功能为，使每个限位环21的间距刚好为半月形卡环实体11的厚度，并将多个限位环21形成一个固定整体。
如图5所示，所述的定位销钉3是由销钉杆31、销钉帽32、螺纹33组成，销钉杆31为圆柱形杆件，其外径大小略小于预留孔a13与预留孔b22的内径；销钉帽32，固定在销钉杆31的上端，呈小圆饼状，其直径略大于销钉杆31的外径，其作用为，在销钉杆31使用过程中，防止销钉杆31向下位移；螺纹a33，预设在销钉杆31的下端，其作用为固定销钉杆31的位置。
如图6-10所示，所述的保护套筒4由套筒本体41、定位槽a42、螺纹b43组成，套筒本体41为空心筒体形状，筒体内径略大于限位环21的外径，高度满足与圆形限位支架2的高度匹配使用，其功能为，限制弹片14的横向位移，保护与限定圆形限位支架2；定位槽a42，设置在套筒本体41下端内侧，使下端套筒本体的内径，随着深度的增加而不断减小，与待连接钢筋的外径相匹配使用，达到定位待连接钢筋的目的；螺纹b43，设置在套筒本体41上端的缩颈处外侧，其主要作用为达到螺纹连接的目的；套筒帽5是由套筒帽本体51、螺纹c52、定位槽b53组成；套筒帽本体51呈指环形状，其大小与保护套筒4匹配使用，螺纹c52分布在套筒帽本体51的下端内侧，主要与保护套筒4的螺纹b43匹配使用，定位槽b53设置在套筒帽5上端内侧，使套筒帽5的内径，随着深度的增加而不断减小，与待连接钢筋的外径相匹配使用，达到定位待连接钢筋的目的。
如图10所示，第一钢筋6是由第一钢筋本体61与承插空腔a62组成，第一钢筋本体61为待连接钢筋的端部，主要作用是与连接装置进行对接连接，承插空腔a62等间距分布在第一钢筋本体61的下端，空腔的深度刚好可以用半月形卡环实体11进行填充，满足与半月形卡环实体11匹配使用；第二钢筋7是由第二钢筋本体71与承插空腔b72组成，第二钢筋本体71为另外一待连接钢筋的端部，主要作用是与连接装置进行对接连接,承插空腔b72等间距分布在第二钢筋本体71的上端，空腔的深度刚好可以用半月形卡环实体11进行填充，满足与半月形卡环实体11匹配使用。
如图所示，基于本发明钢筋连接装置的钢筋连接使用方法，包括如下步骤：
1）准备工作：将弹性卡环构件1、圆形限位支架2装配好后由定位销钉3固定，再安装至保护套筒4和套筒帽5的内腔中，定位销钉3与保护套筒4通过螺纹固定；
2）连接第一钢筋6：将第一钢筋本体61经定位槽b53从保护套筒4上端插入保护套筒4中，由于该段半月形卡环实体11的圆弧斜槽12方向向下，当插到被半月形卡环实体11阻挡时达到指定位置，使半月形卡环实体11全部填充到第一钢筋6的承插空腔a62内；
3）连接第二钢筋7：将第二钢筋本体71经定位槽a42从保护套筒4下端插入保护套筒4中，由于该段半月形卡环实体11的圆弧斜槽12方向向上，当插到被半月形卡环实体11阻挡时达到指定位置，使半月形卡环实体11全部填充到第二钢筋7的承插空腔b72内，实现第一钢筋6的第二钢筋7的连接。