预制混凝土构件接头的制作方法

本发明涉及预制混凝土构件连接结构，具体涉及预制混凝土构件接头。

背景技术

近年来，预制混凝土构件广泛应用到建筑行业，在使用预制混凝土构件时，时常需要对多个构件进行连接，因此也衍生出了机械插接接头等连接结构，机械接头以其易于插接和优良的抗拔抗腐蚀性能在行业内得到越来越多的生产者和使用者的青睐，但是现有接头存在如下问题，申请人通过对预制构件机械连接部位进行切割检查，发现现有插接接头在插杆插入过程中，存在接头插接失败的情况，由于插接接头为一次性插接产品，一旦出现失败，肉眼无法发觉，而且目前施工过程中没有相关规范针对插接接头插接状况进行检测的要求，这就导致带有插接失败的接头的混凝土构件在工程中继续被使用，为工程带来极为严重的隐患；即使国家施工规范进一步规范，能对已通过机械接头连接的预制构件得以有效检查，但对插接失败的预制构件修复也是极为不易的。

技术实现要素：

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种预制混凝土构件接头，该接头可以解决现有接头容易出现插接不良或插接失败的问题。本发明采用的技术手段如下：

一种预制混凝土构件接头，包括第一连接套筒和插接件，所述第一连接套筒的一端设有与钢筋连接的第一连接端，所述第一连接套筒内设有中间螺母、导向件和分体卡环，所述中间螺母通过螺纹固定在第一连接套筒内，所述导向件设置于中间螺母和第一连接端之间，所述第一连接套筒内壁上设有防止导向件向第一连接端方向滑动的限位部，所述中间螺母朝向导向件的一端设有圆台锥形的卡接面，所述导向件朝向中间螺母的一面设有圆台锥形的导向面，使导向件的端部呈圆台形结构，所述卡接面和导向面相对形成用于容纳分体卡环的导向槽，所述导向件上设有能对插接件的插入方向进行校正的校正腔，所述分体卡环包括三个以上周向拼接的卡齿，所述卡齿的外侧套有具有径向弹性的弹性圈，所述插接件能穿过分体卡环使分体卡环在导向槽内膨胀，并通过弹性圈的回弹将插接件卡接固定。

进一步地，所述插接件为插杆，所述插杆包括固定座和设置在固定座上的插头，所述插头上设有周向分布的内凹部，所述插头能穿过中间螺母和分体卡环，并通过弹性圈回弹将分体卡环推至内凹部与卡接面之间，实现插头的卡接固定。

进一步地，所述分体卡环上设有与所述卡接面配合的圆台锥形的第一固定面、与所述内凹部配合的圆台锥形的第二固定面以及与所述导向面配合的圆台锥形的滑动面，所述分体卡环的外侧设有用于容纳弹性圈的安装槽，所述弹性圈为螺旋一周半的弹簧，所述弹簧的整体结构为圆柱环形。

进一步地，所述分体卡环的插接件插入侧设有圆台锥形的插入导向面，所述第一固定面与滑动面的锥度相同，所述卡接面与导向面的锥度相同。

进一步地，所述内凹部处设有圆台锥形的插接固定面，所述插接固定面与第二固定面相配合，所述插接固定面和第二固定面均为粗糙面。

进一步地，所述插头的端部为圆台锥形的端头，所述端头的外侧面的大径端通过连续曲面与所述插接固定面的大径端相连，所述端头的小径端为插头的端面，所述端面处的直径小于分体卡环的最小内径。

进一步地，所述导向件为环状结构，所述校正腔为环状结构的中心孔，所述校正腔的直径与所述插头的最大直径相配合。

进一步地，所述限位部为设置在第一连接套筒内壁上的台阶结构。

进一步地，还包括第二连接套筒，所述第二连接套筒上设有用于连接钢筋的第二连接端，所述固定座通过螺纹固定在第二连接套筒内。

进一步地，所述第一连接套筒和第二连接套筒的外部为八棱柱、十棱柱或十二棱柱形，所述第一连接套筒远离第一连接端的端部设有凸缘，所述第二连接套筒的远离第二连接端的端部也设有凸缘，所述第一连接套筒和第二连接套筒设有凸缘的端部的内侧边缘处设有台阶面，使该端的内壁处形成阶梯沉孔结构。

与现有技术比较，本发明所述的一种预制混凝土构件接头在中间螺母和导向件的共同作用下，保证不同卡齿同时卡入插接件的内凹部内，同时由于卡齿被限位于导向槽内，使得分体卡环在与插接件接触过程中，其只能沿导向槽滑动，同时导向件对插接件的插头进行位置校正，使得插接件和连接套筒及时恢复同轴，保证分体卡环的不同卡齿都能顺利回弹卡入插接件和中间螺母之间，极大提高了插接的可靠性和成功率。

附图说明

图1是本发明公开的预制混凝土构件接头的结构图；

图2a是第一连接套筒的第一种实施例的结构图，其中用于与钢筋连接的第一连接端的结构为墩头卡台结构；

图2b是图2a的左视图；

图3a是插接件的结构图；

图3b是图3a的右视图；

图4a是中间螺母的结构图；

图4b是图4a的左视图；

图5a是分体卡环的结构图(不含弹性圈)；

图5b是图5a的左视图；

图6a是导向件的结构图；

图6b是图6a的左视图；

图7a是弹性圈的结构图；

图7b是图7a的左视图；

图8是第一连接套筒的第二种实施例的结构图，其中用于与钢筋连接的第一连接端的结构为螺纹孔结构；

图9是第一连接套筒的第三种实施例的结构图，其中用于与钢筋连接的第一连接端的结构为锥形孔结构；

图10为第二连接套筒的结构图；

图11是现有技术中插接接头的轴线与连接套筒不同轴时的示意图；

图12是图11中插接接头进一步插入时的示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明公开的预制混凝土构件接头，包括第一连接套筒1和插接件2，如图2a和图2b所示，第一连接套筒1的一端设有与钢筋8连接的第一连接端10，在本实施例中，第一连接端10为墩头卡台结构以便于与pc钢棒进行连接。所述第一连接套筒1内设有中间螺母3、导向件4和分体卡环5，所述中间螺母3通过螺纹固定在第一连接套筒1内，所述导向件4设置于中间螺母3和第一连接端10之间，所述第一连接套筒1内壁上设有防止导向件4向第一连接端10方向滑动的限位部11，所述限位部11为设置在第一连接套筒内壁上的台阶结构，如图1、图4a和图4b所示，所述中间螺母3朝向导向4的一端设有径向上朝向内侧的圆台锥形的卡接面30，如图6a和图6b所示，所述导向件4朝向中间螺母3的一面设有径向上朝向外侧的圆台锥形的导向面40，使导向件的端部呈圆台形结构，所述卡接面30和导向面40相对形成用于容纳分体卡环的导向槽31，所述导向件4上设有能对插接件的插入方向进行校正的校正腔41，如图5a和图5b所示，所述分体卡环5包括三个以上周向拼接的卡齿50，所述卡齿50的外侧套有具有径向弹性的弹性圈6，所述插接件能穿过分体卡环使分体卡环在导向槽内膨胀，并通过弹性圈的回弹将插接件卡接固定。

如图3a和图3b所示，所述插接件2为插杆，所述插杆包括固定座20和设置在固定座20上的插头21，所述插头21上设有周向分布的内凹部22，所述插头21能穿过中间螺母3和分体卡环5，并通过弹性圈回弹将分体卡环推至内凹部与卡接面之间，实现插头的卡接固定。弹性圈41可以为刚性的弹性圈，例如弹性圈，也可以为柔性的弹性圈，例如橡胶圈，优选刚性弹性圈，因为刚性弹性圈更利于保证分体卡环的不同卡齿在连接套筒内的轴向位移相同。

进一步地，如图5a和图5b所示，所述分体卡环5上设有与所述卡接面30配合的圆台锥形的第一固定面51、与所述内凹部22配合的圆台锥形的第二固定面52以及与所述导向面配合的圆台锥形的滑动面53，所述分体卡环5的插接件插入侧设有圆台锥形的插入导向面54，所述第一固定面与滑动面的锥度相同，所述卡接面与导向面的锥度相同，也就是说，从截面上来看，插入导向面54、第一固定面51、卡环外侧面、滑动面53和第二固定面52依次连接，使截面形成五边形结构，第一固定面51与滑动面53在截面上形成的线相互平行，卡接面与导向面在截面上形成的线相互平行，卡环外侧面为固定弹性圈的面，所述分体卡环5的外侧设有用于容纳弹性圈41的安装槽55，所述弹性圈41为螺旋一周半的弹簧，所述弹簧的整体结构为圆柱环形，如图7a和图7b所示。

进一步地，所述内凹部22处设有圆台锥形的插接固定面23，所述插接固定面23与第二固定面52相配合，所述插接固定面和第二固定面均为粗糙面，插接固定面和第二固定面均为粗糙面可以增加插接件与卡环之间的抗拔力。

进一步地，所述插头21的端部为圆台锥形的端头24，所述端头24的外侧面的大径端通过连续曲面25与所述插接固定面23的大径端相连，形成平滑连接，本实施例中，所述连续曲面25包括球形面和使球形面与插接固定面相连的光滑曲面，所述球形面处形成球台形结构，所述球台形结构为将球形以两个相互平行的面切割，得到的从一个切割面到另一个切割面直径逐渐增大的结构，所述端头24的小径端为插头的端面，所述端面处的直径小于分体卡环5的最小内径，在插头21插入分体卡环5时，端头24的锥形面结构能给予分体卡环5足够的径向的力，使分体卡环5顺利胀开，并沿导向槽滑动。所述插头上设有第一夹持平面26，用于组装时使用工具进行旋钮。

进一步地，如图6a和图6b所示，所述导向件4为环状结构，所述校正腔41为环状结构的中心孔，所述校正腔的直径与所述插头的最大直径相配合，校正腔可以在插接件插入分体卡环中后容纳插头，并且可以通过校正腔对插入的插接件进行位置校正，以保证插接件的轴线与导向件的轴线共线，保证混凝土桩的插接的精确性。

进一步地，如图1和图10所示，本发明公开的预制混凝土构件接头还包括第二连接套筒7，所述第二连接套筒7上设有用于连接钢筋的第二连接端70，在本实施例中，第二连接端70为墩头卡台结构以便于pc钢棒进行连接，插接件2的固定座20通过螺纹固定在第二连接套筒内。

进一步地，所述第一连接套筒1和第二连接套筒7的外部为八棱柱、十棱柱或十二棱柱形，连接套筒采用多边棱柱结构可以增加连接套筒与预制混凝土桩的抱裹力。进一步地，所述第一连接套1筒远离第一连接端10的端部设有凸缘12，所述第二连接套筒7的远离第二连接端70的端部也设有凸缘，优选地，凸缘与连接套筒本体之间采用倾斜面13进行过渡，连接套筒的端部具有凸缘结构，可以在不增加第一连接套筒本体的外径尺寸的情况下增加连接套筒与混凝土桩端面的接触面积以减小连接套筒对桩端面的压应力，避免连接套筒与桩端面之间压应力过大造成桩端面压裂或混凝土脱落。所述第一连接套筒和第二连接套筒设有凸缘的端部的内侧边缘处设有台阶面，使该端的内壁处形成阶梯沉孔结构。所述第一连接套筒和第二连接套筒大小可以一致，也可以不同。

在以上实施例中，第一连接套筒1的第一连接端10和第二连接套筒的第二连接端的结构均为墩头卡台结构，以便于与pc钢棒进行连接，如图8所示，第一连接端还可以是螺纹孔结构以便于与螺纹钢进行连接，如图9所示，第一连接端还可以是圆台锥形孔结构，钢绞线可以通过钢绞线锚头被限位于锥形孔内以实现第一连接套筒与钢绞线的连接。同样的，第二连接套筒的第二连接端可以是墩头卡台结构、螺纹孔结构或圆台锥形孔结构以实现与不同结构钢棒进行连接，第一连接端和第二连接端的具体结构可以根据需要进行选择。

根据中华人民共和国国家标准gb13476-2009先张法预应力混凝土管桩的要求，对于管桩的尺寸允许偏差中，端部倾斜要求小于0.5％d，也就是端面始终会存在一定误差范围内的倾斜，对于桩端直径为500mm的桩，其倾斜距离要控制在2.5mm之内，则在垂直打桩的过程中，两个对接的桩端均倾斜的可能，也就是两个桩端倾斜距离之和要在5mm之内，也就是说在插接时，两个桩端面之间可能存在缝隙，插头无法插接充分，且可能有斜插和不同轴插接的情况，如图11和图12所示为现有技术中的机械接头在插接件与连接套筒插接过程中出现由于插接件与连接套筒不同轴的情况下引起插接失败的示意图，其中x-x表示插接件的轴线，y-y表示连接套筒的轴线，如图11所示，插接件2的插头穿过中间螺母3与分体卡环5接触，在施加外力使插接件2向连接套筒插接过程中，下侧的卡齿先与插头接触，而上侧的卡齿后与插头接触，如图12所示，下部的卡齿先与插头接触并且在插头的作用下压缩弹性件9，上部的卡齿后与插头接触，因此造成两侧的卡齿偏斜，在插头进一步的插入时，如图12所示，由于插头下侧与连接套筒的内壁间距较小，因此下侧的卡齿在插头的推动下进一步的压缩弹性件并且会一直被插头端部限制无法进入内凹部，而插头上侧与连接套筒的内壁间距较大，因此上侧的卡齿在弹性件的推动下进入内凹部，当除去外力时，由于上侧的卡齿已进入凹陷部并将插头卡住，而下侧的卡齿未进入凹陷部，又由于插接时桩端板之间存在一定缝隙，下侧的卡齿无法再进入内凹部，甚至发生角度翻转卡在套筒内，造成连接失败。

此外，正如图11和图12所示，现有技术中卡齿均在连接套筒底部的弹性件的作用下实现回弹和卡紧，因此插入过程中，需要先推动卡齿在轴向上产生一定行程，压缩弹性件，压缩至一定程度后，才使卡齿径向向外移动，允许插头通过分体卡环的中间孔，这就增加了插接过程中卡齿的轴向行程，为了与之配合，需要设置较长的插头，才能实现卡接，这样以来，为了保证整个插头的强度，插头的内凹部处的锥台形结构的锥度就会相对比较小，锥度越小，锥面的倾斜度越小，则插接后拔出间隙越大，抗拔性能越差。

相比较而言，本实施例公开的混凝土构件插接接头在以下几个方面进行优化，解决了上述问题：

首先，本实施例的导向件上设置了校正腔，在插头插入的同时，对插头的位置进行校正，在最大程度上减小插头中心轴的偏移；第二，本实施例所述的分体卡环与导向槽配合，在卡台和导向件的共同作用下，保证卡齿同时卡入插接件的内凹部内，同时由于卡齿被限位于导向槽内，使得分体卡环在与插接件接触过程中，其只能沿导向槽滑动，通过弹性圈的轴向回弹力实现回弹，导向槽的导向作用使分体卡环的卡齿抱裹在插头上，在受到拉力时，起到进一步校正的作用，在校正腔对插头已经完成校正的基础上，进一步实现插头均衡受力；第三，本实施例通过导向槽对分体卡环进行导向，配合弹性圈的作用实现分体卡环的张合，整个插接过程中，插头的轴向行程相对较短，使得插头的内凹部处锥台的锥度可以设置得比较大，锥度越大，锥面的倾斜度越大，插接后受力时拔出间隙小，抗拔性能得到提升。在以上三点的综合作用下，本实施例所述的混凝土构件插接接头大幅度提升插接的成功率，完全可以保证插接的可靠性。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。