钢管桩连接套结构的制作方法

本发明涉及一种用于连接地桩形状的加强体所用到的上侧钢管桩和下侧钢管桩的钢管桩连接套结构。

背景技术：

利用钢管桩向地下深层打入来加固松软的地基的情况越来越多。与直接在钢管两端进行焊接来连接的方式相比，采用机械式连接套来连接的方式可以不用在现场进行焊接，而能够简单地将钢管桩之间连接。

在施工现场进行焊接连接的作业，不仅耗时耗力，而且容易受到现场环境和天气的影响，而容易产生质量问题。然而，现有技术的机械式连接套能够完全应对施工时所产生的压缩、旋转、抽拔和弯曲方向的应力载荷等问题的产品非常少，而且在现场组装的话，十分耗时，另外成本也较高。

专利文献1(日本发明专利公开公报特开2016-050606号)中公开了一种用螺栓、垫圈以及螺母来固定梯形锁的钢管桩连接套结构，在该结构中，连接下侧钢管桩与上侧钢管桩的平头锥体形状的锁眼有6个，与分别对应于锁眼的平头锥体形状的梯形锁相连。

专利文献2(日本发明专利公开公报特开2006-144415号)中公开了一种钢管桩连接套，即，与现有技术相比，为了设法提高抗扭转力和抗扭转力，在第一根钢管桩的后端和第二根钢管桩的前端放置一个钢管桩连接套，第一根钢管桩的连接套插入第二根钢管桩的连接套，在径向上相互正交的两个方向所相互对应的位置上设置两个通孔，在通孔中放置一个垫片构件，并且在彼此相对应的垫片构件之间通过一个或多个贯穿螺栓呈十字形固定。

专利文献3(日本发明专利公开公报特开2005-105618号)中公开了一种上下桩连接结构，即，上桩与下桩可以非常简单的连接在一起，不管在上桩是以顺时针打入还是以逆时针拔出时，都可以很好地带动下桩，另外，为了使上下桩之间的连接部分的刚性可以更好地应对弯曲强度，在外周侧连接套里设计了圆形导孔和横截面的旋转接合孔(雌)，在内周侧连接套里设计了横截面的旋转接合孔(雄)以及圆形外周，旋转接合处(雄)与旋转接合处(雌)以及圆形导孔部分与圆形外周部分相互嵌合，在这种相互嵌合的状态下可以将桩打入并旋转式压入。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2016-050606号

专利文献2：日本发明专利公开公报特开2006-144415号

专利文献3：日本发明专利公开公报特开2005-105618号

技术实现要素：

【发明要解决的技术问题】

上述连接套机构由于不需要现场焊接，所以连接部的质量也容易管理，并且也能得到缩短施工时间的效果，不过与施工时的压缩、旋转、抽拔以及弯曲等相关的全部重量载荷都集中在连接套上，特别是当雌、雄接合处反复旋转时，减弱了耐久性。

因此，本发明的目的在于，提供一种钢管桩连接套结构，其能够在短时间内进行安装和拆卸，并且可靠地将上侧钢管桩的扭矩传递到下侧钢管桩，通过具有可传递结构，能够应对在施工时所产生的扭转力。

【用于解决技术问题的技术手段】

为了解决上述问题，本发明的钢管桩连接套结构，用于将上侧钢管和下侧钢管连接起来，其特征在于，具有内周侧连接套、外周侧连接套、一个或多个键以及一个或多个螺栓，其中，所述内周侧连接套为安装于所述上侧钢管的下端部而使用的环状的内周侧连接套，在该内周侧连接套的外周面上具有沿周向排列且在轴向上延伸的多个凸部，在该内周侧连接套的外周面上形成有与所述键数量对应的槽，并且在该槽内设有作为螺纹孔的第一螺栓承接孔；所述外周侧连接套为安装于所述下侧钢管的上端部而使用的环状的外周侧连接套，在该外周侧连接套的内周面上具有沿周向排列且在轴向上延伸的多个凹部，在该多个凹部中的至少一个上形成有沿径向贯通的插孔，该插孔具有比所述键的周向上的尺寸长的周向的尺寸；所述键具有作为通孔的第二螺栓承接孔；所述螺栓能够在所述键的局部收装于所述内周侧连接套的所述槽内的状态下插入所述第二螺栓承接孔与所述第一螺栓承接孔而将所述键固定于所述内周侧连接套，在使所述内周侧连接套沿着轴向移动而向所述外周侧连接套内插入的情况下，所述多个凸部和所述多个凹部彼此啮合，并且所述槽和所述插孔彼此在径向上对准。

采用如上结构，由于插孔具有比所述键的周向上的尺寸长的周向尺寸，即，在安装状态下，固定在内周侧连接套上的键以能够在周向上相对移动的方式插在插孔中，使内周侧连接套上的凸部与外周侧连接套上的凹部能够充分啮合、卡合，能够可靠地将上侧钢管桩的扭矩传递到下侧钢管桩，应对扭转力。

另外，由于内周侧连接套和外周侧连接套没有彼此紧密固定，因此可以吸收地震的振动等，有望大大提高抗震性能。

本发明优选，在所述内周侧连接套的外周面的上部形成有凸缘部，所述外周侧连接套的上表面承接并支承所述内周侧连接套的所述凸缘部。

采用如上结构，能够由凸缘部可靠地将来自上侧钢管桩的压力载荷传递到下侧钢管桩。

本发明优选，所述槽形成在所述凸部上。

本发明优选，多个所述凸部中包括窄幅凸部与周向上尺寸比所述窄幅凸部宽的宽幅凸部，所述槽形成在所述宽幅凸部上。

本发明优选，所述第一螺栓承接孔为通孔，在将所述键固定在所述内周侧连接套的状态下，所述螺栓伸入至所述第一螺栓承接孔的内周侧。

本发明优选，所述键的螺栓承接孔以能够在所述键的螺栓承接孔中收装所述螺栓的整个头部的方式形成。

本发明优选，所述槽为多边形形状，所述插孔为多边形形状，所述插孔与所述槽为大致相同形状，所述键为形状与所述槽以及所述插孔的多边形形状对应的多棱柱形状。

例如，所述多边形形状为四边形形状，所述多棱柱形状为四棱柱形状。

本发明的一个方案为，当上侧钢管桩下端的连接套管(雄)插入下侧钢管桩的连接套管(雌)时，上下钢管桩接触面可以作为套管部件发挥功能，彼此紧密接触。可以将其插入直到覆盖连接套管(雌)的上端，而且不用担心凸起边缘部分的平行块插入位置，并且上侧钢管桩的压力载荷能够传递到下侧钢管桩，而且负载力量没有损失。连接套(雄)的外侧和连接套(雌)的内侧均设有不均匀的凹槽和凸台。当连接套(雌)插入连接套(雄)时，凹槽和凸台起到作用，从而可以容易地进行接头插入，施工时间可以大幅度缩短。而且在传递正向和反向旋转扭矩时，凹槽和凸台的接触面正反向旋转期间彼此接触以形成断接面和支承面，使得上侧钢管桩的正向和反向旋转扭矩负载可以传递到下侧钢管桩。另外，为了确保雌、雄连接套的各自的凹槽和凸台的接触面，在正反旋转时相互接触而形成断接面和支承面，下侧钢管桩下端的连接套管(雌)的圆周方向是不均匀的界面，并在平行块插入位置处开设有孔。在连接套(雄)的宽凸起部中形成有平行块槽和内螺纹孔，在连接套(雌)的宽凹部中形成有长方形平行块插入孔，并用六角螺栓插入固定到连接套管(雄)上。

本发明的一技术方案提供一种钢管桩连接套结构，在用于将上侧钢管和下侧钢管在轴向上连接的钢管桩连接套结构中，构成为如下结构：该钢管桩连接套结构具有内周侧连接套、外周侧连接套、一个或多个键以及一个或多个螺栓，其中，所述内周侧连接套为安装于所述上侧钢管的下端部而使用的环状的内周侧连接套，具有沿着该内周侧连接套的外周面且沿轴向延伸的多个凸部，在该多个凸部中的至少一个上形成有多边形形状的槽，并且在该槽内沿径向贯通有第一螺栓承接孔，沿着该内周侧连接套的上表面的周向边缘形成有凸缘部；所述外周侧连接套为安装于所述下侧钢管的上端部而使用的环状的外周侧连接套，具有沿着该外周侧连接套的内周面且沿轴向延伸的多个凹部，在该多个凹部中的至少一个上形成有沿径向贯通的多边形形状的开口，该多边形形状的开口与所述多边形形状的槽大致同形状且具有比所述槽的周向的尺寸稍长的周向的尺寸；所述键形成为具有与所述多边形形状的槽相同形状且大致相同的尺寸的多边形底面的多棱柱形状，并具有贯通该底面的第二螺栓承接孔；所述螺栓能够使所述键的局部收装于所述内周侧连接套的所述槽内而固定，该螺栓具有比所述第二螺栓承接孔的深度尺寸长的长度尺寸，在使所述内周侧连接套沿着轴向移动而向所述外周侧连接套内插入的情况下，所述多个凸部的壁和所述多个凹部的壁彼此卡合，所述外周侧连接套的上表面承接并支承所述内周侧连接套的凸缘部，并且所述多边形形状的槽和所述多边形形状的开口彼此在径向上排列。

在本发明的一技术方案中，所述键的螺栓承接孔以能够在所述键的螺栓承接孔中收装所述螺栓的整个头部的方式形成。

在本发明的一技术方案中，所述多边形形状为大致四边形形状，所述多棱柱形状为大致四棱柱形状。

【发明效果】

根据本发明，焊接到上侧钢管桩的连接套管(雄)可以通过凹凸面边缘部分与下侧钢管桩连接套管(雌)在短时间内安装和拆卸。并且，能够可靠地将旋转压力和旋转扭矩负载传递到下侧钢管桩的连接套管，而且力没有损失。

另外，通过用螺栓将平行块固定到连接套管上，而使得承受能力和弯曲强度大大提高，并且具有与钢管桩所使用钢管的相当性能。

另外，由于连接套管(雄)和连接套管(雌)没有彼此紧密固定，因此可以吸收地震的振动等，并且以后还有望大大提高抗震性能。

附图说明

图1是在本发明的一实施方式中，将内周侧连接套、外周侧连接套、平键和螺栓以分离状态表示的立体图。

图2是表示组成钢管桩连接套的零部件和装配的示意图，其中，(a)是零部件图，(b)是装配的结构示意图，(c)是装配后的外观图。

图3是表示内周侧连接套和外周侧连接套的扭矩被传递的示意图，其中，(a)是钢管在旋转时的受力示意图，(b)是装配的示意图，(c)是装配后的横截面的示意图。

【附图标记说明】

1：内周侧连接套的扭矩部；2：内周侧连接套的螺纹孔；3：内周侧连接套的键槽；4：内周侧连接套的凹槽；5：内周侧连接套的凸缘；6：内周侧连接套的焊接坡口；7：内周侧连接套的凸台；10：平键；20：内六角螺栓；30：外周侧连接套的头部端面；40：外周侧连接套的平键插孔；50：螺栓头部收装孔；60：外周侧连接套的焊接坡口；70：外周侧连接套的凸台；80：外周侧连接套的凹槽。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的钢管桩连接套结构进行说明。

图1的是表示上部钢管桩(对应于本发明的上侧钢管)的内周侧连接套与下部钢管桩(对应于本发明的下侧钢管)的外周侧连接套在工厂焊接现场组装时的示意图。

图1的(a)是内周侧连接套的分离状态下的立体图，(b)是外周侧连接套的分离状态下的立体图

在内周侧连接套a的周向表面上具有凸缘5。凸缘5和外周侧连接套b的上部端面30接触，在上部钢管桩为使压入载荷向下部钢管桩传递而进行插入时，通过该结构能够发挥止动的作用，在安装时还可起到定位的作用。

在本实施方式中，在内周侧连接套a的外周侧具有宽度不同(3个宽幅的和3个窄幅的)的6条凹槽4和凸台(对应于本发明的凸部)7，该凹槽4和凸台7构成内周侧连接套的扭矩部1。外周侧连接套b的凸台70插入凹槽4，凸台7插入外周侧连接套b的凹槽(对应于本发明的凹部)80，内周侧连接套的凸缘部5的端面与外周侧连接套的头部端面30接触后，上方的钢管桩的旋转扭矩就可通过凸台7与凸台70的啮合传递到下方的钢管桩。

在内周侧连接套的宽幅凸台7上设有用于插入平键10的键槽(对应于本发明的槽)3。在这个键槽的底部中间设置有一个螺栓固定平键用的螺纹孔2(对应于本发明的第一螺栓承接孔)。在外周侧连接套的凹槽80上设置有四个供平键插入的平键插孔40，当将内周侧连接套a插入外周侧连接套b时，外周侧连接套的平键插孔40与内周侧连接套的键槽3重合(在径向上对准)。

装入内周侧连接套的键槽的平键10被插入内周侧连接套的键槽3中的螺纹孔2的内六角螺栓20拧紧固定。平键10的厚度被设定为不会从外周侧连接套的平键插孔凸出的尺寸。另外，插入平键的内六角螺栓20的头部能够被螺栓头部收装孔(对应于本发明的第二螺栓承接孔)50收装。这样，不会使钢管桩与周边物体产生摩擦。

外周侧连接套的平键插孔(对应于本发明的插孔)40与内周侧连接套的键槽3相比，为向四周方向扩大了的长方形开口(本实施方式中，平键10的周向及轴向尺寸皆与键槽3实质相同)。在上部钢管桩上焊接的内周侧连接套a中被螺栓固定的平键10随着钢管桩的旋转而能够相对于外周侧连接套b在一定程度内左右移动(周向移动)，因此，只是内周侧连接套a中的凹槽和凸台的端面与外周侧连接套b中的凸台和凹槽的端面接触，使平键不承担传递扭矩的作用。另外，作为变形例，平键插孔40可以仅仅是周向上的尺寸比键槽3(平键10)大，而轴向上的尺寸与之相同，如此，能够由平键10将内周侧连接套a与外周侧连接套b在轴向上紧密固定在一起。

加工时，在内周侧连接套a的端面上设置焊接坡口6，在外周侧连接套b的端面上设置焊接坡口60，分别与上侧钢管桩以及下侧钢管桩焊接在一起。

图2是表示构成钢管桩的内周侧连接套a与外周侧连接套b的零部件的示意图以及内周侧连接套与外周侧连接套组合后的示意图。对于此内周侧连接套与外周侧连接套的装配，即使是无经验的工作人员也能在30～60秒左右组装完成。另外，由于平键不是紧固在外周侧连接套上，因此能够容易地拆卸下来。

另外，如图2所示，在由螺栓20将平键10固定在内周侧连接套b上的状态下，螺栓20的前端伸入到形成为通孔的螺栓头部收装孔50的内周侧，采用这样的设定，能够可靠地固定平键10。

图3是从内周侧连接套传递给外周侧连接套扭力时的示意图。被焊接有内周侧连接套的上侧钢管桩的旋转扭力通过内周侧连接套和外周侧连接套的各自的凹槽和凸台端面接触来传递。另外，如图3中(c)所示，外周侧连接套的供平键插入内周侧连接套的键槽的平键插孔被加工成较宽的形状，使内周侧连接套和外周侧连接套的端面能够可靠地接触。

在上述实施方式中，采用了长方体(四边形)状的平键10，然而也可以采用其他形状，例如多棱柱状，此时，键槽3与插孔40可以形成为与之对应的多边形形状。

另外，在上述实施方式中，设有3个键10，然而，其数量没有特别限制，可以是1个，也可以是多个。