推压紧固式接头及装配式建造构件的制作方法

本发明属于工程接头构件领域，更具体地，涉及一种推压紧固式接头及装配式建造构件。

背景技术：

接头构件是装配式构件衬砌的薄弱环节，它很大程度上控制着衬砌结构整体的变形和承载力，因此接头构建的强度、承载能力以及耐久性是影响衬砌结构整体变形和承载力的关键。目前我国正在大力推进装配式结构，采用装配式结构不仅可以提高施工效率，改善施工质量，还可以缩短工期降低成本。装配式结构离不开装配式接头，合适的接头结构形式会提高整体施工的速度和工程结构的质量。随着盾构隧道开始建造起，研究者们就对构工程构件接头的形式进行了大量的研究，随着其大量的建设和推进，一些学者曾经收集研究过部分国内常用的横向接头形式，另外一些学者曾研究分析过盾构隧道纵向接头的连接方式。而在国外，也研制出大量的新型接头的方式和材料，这在加快工程构件拼装速度和降低成本方面具有明显的效果。

然而，现有技术中针对工程构件拼装的接头构件还存在着以下问题：接头构件在装配过程中定位困难，由于装配式工程构件衬砌在装配过程中定位存在一定误差，而现有的接头构件在装配过程中对对准精度的要求高；其次，由于接头构件是埋入在装配式工程构件衬砌中的，在拼接过程中，容易产生碰撞，对接头构件产生损伤，从而影响接头构建的强度，进而直接影响工程构件整体的变形和承载力；更进一步的，现有接头构件在拼装完成之后，由于结构配合不够紧密，容易产生松动。

因此，本领域还存在着一种推压紧固式接头，以实现工程构件拼装的速度和精度，节省工程施工时间，同时还能显著提高装配式建造构件的连接刚度。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种推压紧固式接头及装配式建造构件，其中结合接头自身的特征及装配式建造构件装配工艺特点，对其推压紧固式精密接头的关键组件如公插接头模块、母卡接头模块、插销螺栓、键销、嵌套固定管材和弹性压紧部件的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可通过弹性压紧部件以及键销的配合，实现拼装过过程中的自动导向和定位，同时，通过撑开插销螺栓以实现套紧和锁止，有效避免了直接拼装插入导致的结构损伤和导向偏差大的问题，同时还可根据装配过程中容差特点，进行调芯。本发明，提高了工程构件的拼装速度，节省了工程施工时间；同时采用插销和插接的连接结构可以包容一定程度的施工误差，且接头结构具有良好的承载弯矩的能力，保证了装配式建造构件的刚度。

为实现上述目的，本发明提出了一种推压紧固式接头，包括分别埋入需要连接的两个工程结构中的公插接头模块以及母卡接头模块，其中，

所述公插接头模块包括第一长螺纹锚筋、插销螺栓以及键销，所述长螺纹锚筋一端埋入工程结构中,另一端与插销螺栓固定连接，所述插销螺栓远离所述长螺纹锚筋的一端与所述键销可活动的卡设连接；

所述母卡接头模块包括第二长螺纹锚筋、嵌套固定管材和弹性压紧部件，所述第二长螺纹锚筋一端埋入工程结构中,另一端与嵌套固定管材连接，所述弹性压紧部件设置在所述第二长螺纹锚筋和嵌套固定管材的连接处；

工作时，所述插销螺栓和键销伸入嵌套固定管材内部，并在所述弹性压紧部件的压力作用下，所述键销向所述第一长螺纹锚筋的方向滑动，把所述插销螺栓撑开，从而使得所述插销螺栓与所述嵌套固定管材实现套紧和锁止，以此方式，实现需要连接的两个工程结构的快速插入和锁止。

作为进一步优选的，所述键销与所述弹性压紧部件相接触的一面为外凸弧形结构，所述弹性压紧部件与所述键销相接触的一面为内凹弧形结构，所述外凸弧形结构所在圆的半径小于所述内凹弧形结构所在圆的半径，且所述外凸弧形结构所在圆的圆心与所述内凹弧形结构所在圆的圆心在所述第一长螺纹锚筋的中心轴线上。

作为进一步优选的，所述插销螺栓包括尾部、多个固定卡爪以及空腔结构，其中，所述尾部与所述第一长螺纹锚筋固定连接，多个所述固定卡爪沿所述尾部远离所述第一长螺纹锚筋的端部周向均匀布置，且多个所述固定卡爪内部形成一个可恰好容乃所述键销的所述空腔结构；

所述键销包括依次固定连接的导向部件、撑开部件和头部，其中，在所述公插接头模块以及母卡接头模块拼接之前，所述导向部件位于所述空腔结构中，所述撑开部件和头部位于所述空腔结构外部，在所述公插接头模块以及母卡接头模块拼接时，所述撑开部件在所述弹性压紧部件施加给所述头部的压力作用下，逐步进入所述空腔结构内部，并将多个所述固定卡爪撑开。

作为进一步优选的，所述撑开部件与所述导向部件连接的一端为锥形结构，该锥形结构进入所述空腔结构中后，各个所述固定卡爪沿所述第一长螺纹锚筋中心轴线向外撑开的角度为5°～10°。

作为进一步优选的，所述固定卡爪靠近所述弹性压紧部件的一端锥形结构，其外锥形结构的锥面与述第一长螺纹锚筋中心轴线之间的夹角不大于10°；进一步的，其外锥形结构的锥面与述第一长螺纹锚筋中心轴线之间的夹角为5°。

作为进一步优选的，所述固定卡爪上设有卡接凹槽，相应的，所述嵌套固定管材上设有卡接凸起，该卡接凸起由硬质材料制备而成，进而在在所述固定卡爪被撑开后，所述卡接凹槽靠近所述弹性压紧部件的一端被所述卡接凸起靠近所述弹性压紧部件的一端固定锁止。

作为进一步优选的，所述固定卡爪的个数为个或个以上。

作为进一步优选的，所述嵌套固定管材靠近所述第一长螺纹锚筋一端的内壁上还设有初导向管，该初导向管由依次相连的圆管和锥形管构成。

作为进一步优选的，所述嵌套固定管材的外周还套设有缓冲部件，该缓冲部件由耐磨工程塑料制备而成。

作为进一步优选的，所述弹性压紧部件由聚氨酯橡胶制备而成，所述头部由硬质材料制备而成。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种装配式建造构件，包括本体，所述本体的相对两端分别设有所述的中的所述公插接头模块和母卡接头模块。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过弹性压紧部件以及键销的配合，实现拼装过过程中的自动导向和定位，同时，通过撑开插销螺栓以实现套紧和锁止，同时还具有调芯作用，有效避免了直接拼装插入导致的结构损伤和导向偏差大的问题。本发明提高了工程构件的拼装速度，节省了工程施工时间；同时采用插销和插接的连接结构可以包容一定程度的施工误差，且接头结构具有良好的承载弯矩的能力，保证了工程结构的刚度。

2.本发明外凸弧形结构、内凹弧形结构即其他构件的配合设计，使得本发明在装配压紧的过程中，不需要人为校正，即可实现接头在装配过程中的自动对准。

3.本发明为了更进一步克服接头在拼装过程中对锁止构建的损害，本发明采用在拼装之前，将撑开部件设置于空腔结构的外部，从而给了公插接头模块足够的空间进入母卡接头模块，在拼装过程中，撑开部件逐渐进入空腔结构中，将固定卡爪撑开，从而使得插销螺栓与嵌套固定管材实现套紧和锁止，以此方式，实现需要连接的两个工程结构的快速插入和锁止，防止固定卡爪与嵌套固定管材之间的碰撞。

4.本发明对固定卡爪以及弹性压紧部件的锥形结构的锥面与述第一长螺纹锚筋中心轴线之间的夹角进行了相应的研究和设计，从而在本发明设计的角度之下，可实现拼装过程中的第二次导向作用，同时，其在撑开固定锁止的过程中，实现快速自动导向安装，不会对接头造成损伤。

5.本发明极大地提高了工程构件拼装的速度，节省了工程施工时间，同时本发明的连接结构能显著提工程构件的连接刚度，实现了装配式建造构件的快速可靠拼接，节省了施工时间，解决了接头刚度问题，使得装配式建造构件满足安全性和耐久性的要求。

附图说明

图1是本发明优选实施例涉及的一种推压紧固式接头在装配式建造构件进行拼接的结构示意图；

图2是图1中涉及的公插接头模块的剖视图；

图3是图1中涉及的母卡接头模块的剖视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-公插接头模块，11-第一长螺纹锚筋，12-插销螺栓，13-键销，121-尾部，122-卡接凹槽，123-空腔结构，124-固定卡爪，131-导向部件，132-撑开部件，133-头部，2-母卡接头模块，21-第二长螺纹锚筋，22-嵌套固定管材，23-弹性压紧部件，24-缓冲部件，221-圆管，222-锥形管，223-卡接凸起，224-限位凹槽，231-内凹的弧形结构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2以及图3所示，本发明一种推压紧固式接头包括分别埋入需要连接的两个工程结构中的公插接头模块1以及母卡接头模块2，在工作时，只需将公插接头模块1插入母卡接头模块2中固定止锁即可。本发明提高了工程构件拼接速度，节省了工程施工时间，同时本发明的连接结构能显著提高工程构件的连接刚度。

具体而言，如图2和图3所示，所述公插接头模块1包括第一长螺纹锚筋11、插销螺栓12以及键销13，所述长螺纹锚筋11一端埋入工程结构中,另一端与插销螺栓12固定连接，且其上设有螺纹结构，所述插销螺栓12远离所述长螺纹锚筋11的一端与所述键销13可活动的卡设连接；所述母卡接头模块2包括第二长螺纹锚筋21、嵌套固定管材22和弹性压紧部件23，所述第二长螺纹锚筋21一端埋入工程结构中,另一端与嵌套固定管材22连接，且其上设有螺纹结构，所述弹性压紧部件23设置在所述第二长螺纹锚筋21和嵌套固定管材22的连接处；工作时，所述插销螺栓12和键销13伸入嵌套固定管材22内部，并在所述弹性压紧部件23的压力作用下，所述键销13向所述第一长螺纹锚筋11的方向滑动，把所述插销螺栓12撑开，从而使得所述插销螺栓12与所述嵌套固定管材22实现套紧和锁止，以此方式，实现需要连接的两个工程结构的快速插入和锁止。

在本发明的一个优选实施例中，所述键销13与所述弹性压紧部件23相接触的一面为外凸弧形结构，所述弹性压紧部件23与所述键销13相接触的一面为内凹弧形结构，所述外凸弧形结构所在圆的半径小于所述内凹弧形结构所在圆的半径，且所述外凸弧形结构所在圆的圆心与所述内凹弧形结构所在圆的圆心在所述第一长螺纹锚筋11的中心轴线上，在本发明中，所述外凸弧形结构所在圆的半径为所述内凹弧形结构所在圆的十分之一至四分之一，以此方式，即便是公插接头模块1以及母卡接头模块2在拼装过程中具有一定的偏差，由于外凸的弧形结构所在圆的圆心与所述内凹的弧形结构所在圆的圆心在所述第一长螺纹锚筋11的中心轴线上，在拼装过程中的挤压力的作用下，键销13的外凸的弧形结构会自动在弹性压紧部件23内凹的弧形结构上寻找接触面最大的一个点，该点即为键销13的外凸的弧形结构所在圆的圆心、所述内凹的弧形结构所在圆的圆心与所述第一长螺纹锚筋11的中心轴线的交点，即在装配压紧的过程中，不需要人为校正，即可实现接头在装配过程中的自动对准。

在本发明的一个优选实施例中，所述插销螺栓12包括尾部121、多个固定卡爪124以及空腔结构123，其中，所述尾部121与所述第一长螺纹锚筋11固定连接，多个所述固定卡爪124沿所述尾部121远离所述第一长螺纹锚筋11的端部周向均匀布置，且多个所述固定卡爪124内部形成一个可恰好容乃所述键销13的所述空腔结构123；所述键销13包括依次固定连接的导向部件131、撑开部件132和头部133，其中，在所述公插接头模块1以及母卡接头模块2拼接之前，所述导向部件131位于所述空腔结构123中，所述撑开部件132和头部133位于所述空腔结构123外部，在所述公插接头模块1以及母卡接头模块2拼接时，所述撑开部件132在所述弹性压紧部件23施加给所述头部133的压力作用下，逐步进入所述空腔结构123内部，并将多个所述固定卡爪124撑开。在本发明中，为了更进一步克服接头在拼装过程中对锁止构建的损害，本发明采用在拼装之前，将撑开部件132设置于空腔结构123的外部，从而给了公插接头模块1足够的空间进入母卡接头模块2，在拼装过程中，撑开部件132逐渐进入空腔结构123中，将所述固定卡爪124撑开，从而使得所述插销螺栓12与所述嵌套固定管材22实现套紧和锁止，以此方式，实现需要连接的两个工程结构的快速插入和锁止，防止固定卡爪124与嵌套固定管材22之间的碰撞。

在本发明的一个优选实施例中，所述撑开部件132与所述导向部件131连接的一端为锥形结构，该锥形结构进入所述空腔结构123中后，各个所述固定卡爪124沿所述第一长螺纹锚筋11中心轴线向外撑开的角度为5°～10°。在本发明中，若所述固定卡爪124向外撑开的角度过大，则会对固定卡爪124本身造成伤害，会在固定卡爪124与导向部件131连接的部位产生较大的应力，从而使得固定卡爪124产生不可逆转的变形或损坏，同时，若向外撑开的角度过小，固定卡爪124向外移动的位移太小，则其与嵌套固定管材22之间无法进行锁止，或者锁止力过小，无法起到固定的作用。更进一步的，在本发明中，该撑开部件132的锥形结构的锥面与述第一长螺纹锚筋11中心轴线之间的夹角为30°～60°，在该角度范围内，撑开部件132不会快速滑入空腔结构123中，同时，能够保证其进入空腔结构123中后，各个所述固定卡爪124沿所述第一长螺纹锚筋11中心轴线向外撑开的角度为5°～10°。更进一步而言，本发明各个所述固定卡爪124沿所述第一长螺纹锚筋11中心轴线向外撑开的角度与嵌套固定管材22的结构设计是相关联的。为了更进一步凸显本发明的方案，所述固定卡爪124靠近所述弹性压紧部件23的一端锥形结构，其外锥形结构的锥面与述第一长螺纹锚筋11中心轴线之间的夹角不大于10°；进一步的，其外锥形结构的锥面与述第一长螺纹锚筋11中心轴线之间的夹角为5°。即本发明中，依次方式设计的固定卡爪124一方面可实现拼装过程中的导向作用，另一方面，其在撑开的过程中，不会对嵌套固定管材22的侧壁施加挤压力而导致其无法撑开至合适的角度。

在本发明的一个优选实施例中，所述固定卡爪124的个数为3个或3个以上。所述固定卡爪124上设有卡接凹槽122，相应的，所述嵌套固定管材22上设有卡接凸起223，该卡接凸起223由硬质材料制备而成，进而在在所述固定卡爪124被撑开后，所述卡接凹槽122靠近所述弹性压紧部件23的一端被所述卡接凸起223靠近所述弹性压紧部件23的一端固定锁止。

在本发明中，公插接头模块1以及母卡接头模块2完成之后，撑开部件的锥形结构进入所述空腔结构123，从而将固定卡爪124撑开，被撑开的固定卡爪124上设置的卡接凹槽122靠近所述弹性压紧部件23的一端恰好进入限位凹槽224中，进而被所述卡接凸起223靠近所述弹性压紧部件23的一端固定锁止，由于头部133与弹性压紧部件23之间具有一定的挤压力，即此时的公插接头模块1以及母卡接头模块2之间没有相互滑动的余地，即采用本发明的结构构件，可使得进行拼装的结构件之间稳固连接，安装快、结构安全稳定可靠。限位凹槽224的长度不小于三分之一撑开部件132的长度，以避免固定卡爪对嵌套固定管材的挤压。

进一步的，所述嵌套固定管材22靠近所述第一长螺纹锚筋11一端的内壁上还设有初导向管，该初导向管由依次相连的圆管221和锥形管222构成。

进一步的，所述嵌套固定管材22的外周还套设有缓冲部件24，该缓冲部件24由耐磨工程塑料制备而成。

进一步的，所述弹性压紧部件23由聚氨酯橡胶制备而成，所述头部133由硬质材料制备而成。

进一步的，第一长螺纹锚筋和第二长螺纹锚筋的外周均设置有多个呈阵列排布的锚筋。

本发明推压紧固式接头可应用于装配式建造构件中，具体而言，装配式建造构件包括本体，所述本体的相对两端分别设有如上所述的推压紧固式接头中的所述公插接头模块1和母卡接头模块2。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。