连接组件及预制构件组合的制作方法

文档序号：21235072发布日期：2020-06-23 23:01阅读：167来源：国知局

本发明涉及建筑构件领域，尤其涉及一种连接组件及预制构件组合。

背景技术：

预制混凝土桩是建筑行业中广泛的使用的桩基础用材，受限于生产和运输条件，预制混凝土桩的单节长度往往小于预制混凝土桩的设计长度要求，因而在实际施工过程中，需要将多根预制混凝土桩轴向连接在一起以达到设计要求的整体长度。传统的预制混凝土桩连接方式一般是将上、下两节预制混凝土桩的端板对齐进行焊接固定，具体方法是将上、下两节管桩的端头板对齐，调整垂直度后，再通过电焊方式连接，该连接方式受人为因素、气象因素影响大，且由于对管桩垂直度及连接质量要求较高，因此施工难度和施工成本高。且此种焊接方式没有将上、下管桩内的钢棒进行连接，因而上、下管桩之间的应力传递作用不强，导致上、下节预制混凝土桩间的连接强度不甚理想。

针对上述传统的端板对齐焊接的预制混凝土桩连接方式，申请人先前提供了一种强拉扣接结构，如图14所示，该强拉扣接结构包括中间螺母301和插入到中间螺母301中的插杆302，中间螺母301端部具有由若干个卡片303组成的卡圈，当插杆302插入到中间螺母301中时，卡圈能卡住插杆302从而使插杆302与中间螺母301卡接配合，卡片303内部具有至少一个卡齿，插杆302的上具有至少一个张拉台阶3022，张拉台阶3022能与卡齿卡接配合从而形成台阶状扣接结构。插杆302的变径插接头3021具有与卡圈形状相配适的凹陷部3023，张拉台阶3022位于凹陷部3023外壁上。张拉台阶3022呈环形，若干个卡片303上的卡齿围合而成环形结构。

相对于传统的焊接式预制桩连接方法，上述的强拉扣接结构省去了桩端部的连接端板，因而具有金属用量少、对接施工速度快、连接强度高等优点。但缺点在于：由于上述的强拉扣接结构在插接完成前，通常先将插杆302安装于上节桩一端部的螺母套筒(图中未示出)，中间螺母301、支承环304、卡片303、弹性件305、等其他部件安装于下节桩一端部的螺母套筒306内，由于预制混凝土桩不可避免存在一定的桩端面倾斜和/或螺母套筒定位误差和/或上、下节预制混凝土桩轴向未对齐，因此，为了保证上、下节预制混凝土桩间的多个强拉扣接结构均能够完成插接动作，需将中间螺母301的内孔3011与插杆302的中间段间留有足够大的径向间隙以调整上述误差，这就无法避免插杆302在接触卡片303的前期存在插杆中轴线相对于中间螺母中轴线倾斜或偏移的情形，如此情形下，会小概率出现变径插接头3021碰翻支承环304上的部分卡片303，倾翻的部分卡片303掉落在螺母套筒306的内腔3061底部，故只有部分数量的卡片303能够起到逆向卡止插杆302的作用，导致上、下节预制混凝土桩的连接强度无法达到设计标准要求。虽然上述情形是小概率事件，但对安全性能要求极高的建筑行业来讲，是不允许发生的。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有混凝土预制构件用机械接头存在插杆在装配过程中易碰倒止脱机构导致插接失败的问题，保证插接的成功率和连接整体强度。

为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种连接组件，包含：螺接体、螺母套筒、插杆、导正环以及止脱机构，具体的，螺母套筒与螺接体轴向对置；插杆的轴向两端分别形成螺接头和变径插接头；以及止脱机构由导正环封盖在螺母套筒内用以逆向卡止变径插接头；其中，螺接头与螺接体螺纹连接固定，导正环具有供插杆贯穿的通孔，通孔包含轴向长度值l1大于变径插接头轴向长度值l2的导正孔段，以使插杆在穿越过程中自身中轴线与导正环中轴线a逐渐靠拢直至趋近重合。

上述的连接组件中，导正孔段的轴向长度值l1大于导正孔段的最小内孔径值d；和/或，变径插接头轴向长度值l2大于或等于变径插接头的最大外直径d。

上述的连接组件中，在由螺接体至螺母套筒的方向上，导正孔段的内孔径逐渐减小，且导正孔段的内壁轮廓母线b与导正环的中轴线a间形成角度值为0.o1°～5°的夹角α。

上述的连接组件中，螺接头和变径插接头之间由杆体衔接，且杆体和变径插接头均呈回转体状；在由螺接体至螺母套筒的方向上，变径插接头包含外直径逐渐增大的第一变径段和外直径逐渐减小的第二变径段；第一变径段和第二变径段连接处至杆体外周壁的最短直线c与杆体的中轴线e形成角度值为0.01°～5°的夹角θ，且夹角θ的角度值小于等于夹角α的角度值。

上述的连接组件中，夹角α的角度值优选为0.5°～1.5°。

上述的连接组件中，导正孔段轴向长度值l1为变径插接头轴向长度值l2的1.05倍～3倍；优选的，导正孔段的轴向长度值l1为导正孔段的最小内孔径值d的1.15倍～1.5倍。

上述的连接组件中，按照装配时插杆的先后穿越顺序将导正环的轴向两端分别区分为第一端和第二端；通孔还具有位于导正环第二端且连接导正孔段的锥形约束孔段，在由第一端至第二端的方向上，锥形约束孔段的内孔径逐渐增大，锥形约束孔段可至少部分容纳用于逆向卡止插杆的止脱机构。

上述的连接组件中，导正环的外壁形成有由第二端延伸向第一端的外螺纹，导正环的第二端环绕中轴线间隔开设两条以上剖沟，剖沟的轴向长度大于或等于锥形约束孔段的轴向长度。

上述的连接组件中，导正环的第一端形成有便于旋拧的第一扭矩施加部。

上述的连接组件中，止脱机构包含环状卡止体和内置于螺母套筒并向导正环方向抵推环状卡止体的弹性元件；环状卡止体具有两个以上可依次首尾连接以组合环绕形成有中心通孔的弧形卡块，第二变径段经中心通孔贯穿并撑散开环状卡止体后，各弧形卡块在弹性元件的抵推作用下沿锥形约束孔段复位聚拢在第一变径段位置以逆向卡止变径插接头。

上述的连接组件中，环状卡止体呈一整体，且环状卡止体的内周壁环绕中轴线开设有至少两条径向沟槽，当插杆向环状卡止体的一端施加轴向抵推力和/或远离中轴线的径向抵推力时，环状卡止体于至少部分数量的径向沟槽处分裂成两个以上独立的弧形卡块，第二变径段贯穿分裂的环状卡止体后，各弧形卡块在弹性元件的抵推作用下沿锥形约束孔段复位聚拢在第一变径段位置以逆向卡止变径插接头。

上述的连接组件中，在弧形卡块的任一横截面上，弧形卡块的外圆弧弧心o1位于内圆弧f和内圆弧弧心o2之间以使得弧形卡块的壁厚由中间向周向两端递减，且外圆弧弧心o1至内圆弧弧心o2的最短直线距离l3大于等于弧形卡块的中间壁厚；或者，所述弧形卡块的周向一端面或两端面与内壁面间倒角或者倒圆。

上述的连接组件中，于弧形卡块最大壁厚处的纵截面上，弧形卡块的底边宽度值w与弧形卡块的高度值h之间的比值大于0.65；优选的，于弧形卡块最大壁厚处的纵截面上，弧形卡块的底边宽度值w与弧形卡块的高度值h之间的比值大于0.7。

上述的连接组件中，弧形卡块的外轮廓母线形成有第一折角λ1，弧形卡块的内轮廓母线形成有第二折角λ2，且第一折角λ1位于第二折角λ2的斜下方或第一折角λ1位于第二折角λ2处于同一高度位置，第二折角λ2至弧形卡块底部的距离大于或等于第二折角λ2至弧形卡块顶部的距离，第一折角λ1角度值和第二折角λ2的角度值均大于90°；优选的，连接环状卡止体内轮廓母线两端的直线g与中轴线y间的夹角β1角度值小于或等于第一变径段轮廓母线i与插杆中轴线e间的夹角γ角度值。

上述的连接组件中，插杆的杆体长度大于或等于导正孔段的轴向长度值l1以使插杆的变径插接头能够整体穿越导正孔段。

上述的连接组件中，第一变径段的外周壁和杆体的外周壁间光滑过渡，和/或第一变径段沿轴向间隔形成有至少一个轴向挡面。

上述的连接组件中，插杆的轴向一端部或两端部具有中心孔。

上述的连接组件中，插杆的杆体形成有便于旋拧的第二扭矩施加部。

上述的连接组件中，插杆的杆体靠近螺接头设置轴向定位部，和/或杆体包含螺杆段，且导正环顶部支承有适配螺杆段的紧固螺母。

上述的连接组件中，环状卡止体的内轮廓母线k与中轴线y间的夹角β2角度值小于或等于第一变径段轮廓母线i与插杆中轴线e间的夹角γ角度值；

上述的连接组件中，环状卡止体的内壁沿轴向形成有多个咬齿，在由螺接体至螺母套筒的方向上，各咬齿的齿尖依次远离环状卡止体的中轴线y；连接各齿尖的轮廓母线m为直线，且轮廓母线m与环状卡止体中轴线y间的夹角β3角度值小于或等于第一变径段轮廓母线i与插杆中轴线e间的夹角γ角度值。

本发明提供的连接组件在不影响插杆与导正环间径向间隙的基础条件下，通过增加导正环的导正长度，充分发挥导正环引导插杆沿导正环中轴线穿越的导正功能，使得插杆于穿越导正环的过程中，在插杆的变径插接头全部进入到正孔段且尚未接触到止脱机构的情形下，插杆即可逐渐减小与导正环间的径向间隙至忽略不计，插杆中轴线与导正环中轴线逐渐靠拢至趋近重合，从而避免因插杆的端部在插接过程中撞翻部分止脱机构导致插接失败，保证插接的成功率和整体连接强度。

另外，本发明还提供了一种预制构件组合，该预制构件组合包括两个以上沿一方向依次对接的预制构件，当相邻两个预制构件相拼接时，一预制构件的端部与另一预制构件的端部由上述任意一种的连接组件对接；

上述的预制构件组合中，各预制构件包含内置有刚性骨架的混凝土本体，刚性骨架具有多根呈阵列分布的受力筋；且一预制构件中至少部分数量的受力筋于一端部固接一螺接体，和/或另一预制构件中至少部分数量的受力筋于另一端部固接一螺母套筒。

本发明提供的预制构件组合由于采用本发明提供的连接组件，因而具有相同于前述连接组件的技术效果，且另具有装配简单、高效，连接强度高、可靠性高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明的实施例一中连接组件的立体结构分解示意图。

图2是本发明的实施例一中连接组件在装配状态下的内部结构示意图。

图3是本发明的实施例一中导正环的轴向剖视图。

图4是本发明的实施例一中插杆的正视图。

图5是本发明的实施例一中环状卡止体的轴向剖视图。

图6是本发明的实施例一中另一种导正环的轴向剖视图。

图7是本发明的实施例一中另一种连接组件在装配状态下的内部结构示意图的轴向剖视图。

图8是本发明的实施例二中环状卡止体的立体图。

图9是本发明的实施例三中弧形卡块的横截面剖视图。

图10是本发明的实施例四中环状卡止体的轴向剖视图。

图11是本发明的实施例五中环状卡止体的轴向剖视图。

图12是本发明的实施例六中连接组件在装配状态下的内部结构示意图。

图13是本发明的实施例七中预制构件组合的剖视图。

图14是背景技术中强拉扣接结构的插接示意图。

附图中：

100、连接组件；

200、预制构件组合；201、混凝土本体；202、受力筋；

1、螺接体；11、镦头卡台；

2、螺母套筒；21、镦头卡台；22、容纳腔；

3、插杆；31、螺接头；32、变径插接头；321、第一变径段；322、第二变径段；323、轴向挡面；33、杆体；331、第二扭矩施加部；34、中心孔；35、轴向定位部；36、轴肩；4、止脱机构；41、环状卡止体；411、弧形卡块；412、径向沟槽；413、咬齿；42、弹性元件；43、环托；

5、导正环；5a、第一端；5b、第二端；51、通孔；511、导正孔段；512、锥形约束孔段；513、导向孔段；52、剖沟；53、第一扭矩施加部；

6、紧固螺母；

301、中间螺母；3011、内孔；302、插杆；3021、变径插接头；3022、张拉台阶；3023、凹陷部；303、卡片；304、支承环；305、弹性件；306、螺母套筒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

<实施例一>

如图1和图2所示，本实施例提供一种建筑用连接组件100，该连接组件100包含：螺接体1、螺母套筒2、插杆3、导正环5以及止脱机构4，且螺接体1、螺母套筒2、插杆3、导正环5均优选为回转体结构，但需要说明的是，螺接体1和螺母套筒2均可采用预埋的方式安装固定于混凝土预制构件中，螺接体1的外周壁和螺母套筒2的外周壁具有至少一平直面用于周向定位，目的在于防止螺接体1和螺母套筒2在混凝土预制构件制备状态下或使用状态下产生轴向转动。当然，对于混凝土现浇施工作业的场合，受力筋(如钢筋、圆钢、螺纹钢、pc钢棒等，其中，pc钢棒是指预应力混凝土用钢棒)同样可以采用本发明提供的建筑用连接组件100对接固定。

具体的，如图1、图2、图4所示，螺接体1优选为一端部具有镦头卡台11的螺母。螺母套筒2与螺接体1轴向对置且具有开口朝向螺接体1的容纳腔22，且螺母套筒2同样具有镦头卡台21，插杆3的轴向两端分别形成螺接头31和变径插接头32，螺接头31和变径插接头32之间由杆体33衔接，杆体33和变径插接头32均呈回转体状。螺接头31与螺接体1螺纹连接固定。插杆3的变径插接头32可轴向插入容纳腔22中，且止脱机构4于容纳腔22内逆向卡止变径插接头32。止脱机构4由导正环5封盖在螺母套筒2的容纳腔22内。

如图1至图4所示，导正环5具有供插杆3贯穿的通孔51，通孔51包含轴向长度值l1大于变径插接头32轴向长度值l2的导正孔段511，以使插杆3在穿越过程中自身中轴线e与导正环5中轴线a逐渐靠拢直至趋近重合。

如图2至图4所示，在插杆3和导正孔段511间径向间隙不变的情况下，更大的导正长度具有更好的导正效果，为了保证导正孔段511的导正效果，需要使得导正环5具有最小的合理轴向长度，导正孔段511的轴向长度值l1大于导正孔段511的最小内孔径值d，变径插接头32轴向长度值l2大于或等于变径插接头32的最大外直径d。本发明中，导正孔段511轴向长度值l1为变径插接头32轴向长度值l2的1.05倍～3倍，当然，在此比值范围内，导正孔段511轴向长度值l1为变径插接头32轴向长度值l2的比值越小，插杆3和导正环5的轴向长度就越小，虽然起到的导正效果会偏弱，但能够减少插杆3和导正环5的金属用量，降低材料成本和制造成本；相对应的，在此比值范围内，导正孔段511轴向长度值l1为变径插接头32轴向长度值l2的比值越大，插杆3和导正环5的轴向长度就越大，虽然增加了插杆3和导正环5的金属用量，提高了材料成本和制造成本，但起到的导正效果会较强。

因此，如图2至图4所示，在综合考虑混凝土预制构件制造精度和设计使用要求的条件下，为了兼顾导正效果和成本因素，本实施例提供的连接组件100中，导正孔段511轴向长度值l1优选为变径插接头32轴向长度值l2的1.1倍～1.8倍，导正孔段511轴向长度值l1进一步优选为变径插接头32轴向长度值l2的1.2倍～1.5倍。

同样，如图2至图4所示，本发明提供的连接组件100中为了避免因导正环5和螺母套筒2体积过大导致连接组件100的材料成本和制造成本较高，导正孔段511的轴向长度值l1为导正孔段511的最小内孔径值d的1.15倍～1.5倍，即将导正环5设计成细长管状。

如图2至图4所示，由于螺接体1和/或螺母套筒2在混凝土预制构件的制备成型过程中存在定位精度误差，且在混凝土预制构件的对接过程中，无法保证两个混凝土预制构件在对接方向上完全对齐，因此，为了保证混凝土预制构件的多组连接组件100均能实现有效对接，本实施例中，在由螺接体1至螺母套筒2的方向上，导正孔段511的内孔径逐渐减小，即使得插杆3先穿越的一端具有较大的径向调位置调整间隙，且导正孔段511的内壁轮廓母线b与导正环5的中轴线a间形成角度值为0.o1°～5°的夹角α。当然，本实施例中，为了减小插杆3和导正环5之间的径向间隙，使导正环5起到较好的导向作用和扶正作用，夹角α的角度值优选为0.5°～1.5°。

如图4所示，本实施例提供的插杆3，为了减小插杆3的自重，降低插杆3在车削制造过程中的加工难度，插杆3的轴向一端部或两端部具有中心孔34；中心孔34可以是正多边形孔，通过内六角扳手等工具可将插杆3与螺接体1旋接固定。当然，除了中心孔34外，为了在装配过程中方便插杆3与螺接体1的旋接，插杆3的杆体33还可以形成有便于旋拧的第二扭矩施加部331。

如图2至图4所示，在由螺接体1至螺母套筒2的方向上，变径插接头32包含外直径逐渐增大的第一变径段321和外直径逐渐减小的第二变径段322；插杆3的杆体33的轴向长度大于或等于导正孔段511的轴向长度以使插杆3的变径插接头32能够整体穿越导正孔段511。

如图2至图4所示，为了进一步提高导正环5的导正效果，需要将插杆3的外形与导正孔段511的外形基本适配，减小插杆3与导正孔段511孔壁间的径向间隙和两者之间的倾斜程度，第一变径段321和第二变径段322连接处至杆体33外周壁的最短直线c与杆体33的中轴线e形成角度值为0.01°～5°的夹角θ，且夹角θ的角度值小于等于夹角α的角度值；这样的角度设计使得杆体33外周壁刚接触导正孔段511的时候即能够发挥导正环5的导正作用。

如图2至图4所示，本实施例中，按装配时插杆3的先后穿越顺序将导正环5的轴向两端分别区分为第一端5a和第二端5b。通孔51还具有位于导正环5第二端5b且连接导正孔段511的锥形约束孔段512，在由第一端5a至第二端5b的方向上，锥形约束孔段512的内孔径逐渐增大，锥形约束孔段512可至少部分容纳用于逆向卡止插杆3的止脱机构4。

如图2至图4所示，为了提高插杆3贯穿导正环5的顺畅性，通孔51还具有导向孔段513，且导向孔段513与锥形约束孔段512分设于导正孔段511的两端，导向孔段513为在由第一端5a至第二端5b方向上内孔径减小的锥形孔或喇叭形孔，其作用在于有制造精度误差或装配误差的情况下，能够将插杆3的变径插接头32导入至导正孔段511内。同样为了提高插杆3贯穿导正环5的顺畅性，避免第一变径段321和杆体33间的轴肩36导致插接干涉，第一变径段321的外周壁和杆体33的外周壁间光滑过渡。

如图2和图3所示，优选的，导正环5的外壁形成有由第二端5b延伸向第一端5a的外螺纹，导正环5与螺母套筒2间螺接固定。为了能够采用电动工具或手动工具将导正环5旋入螺母套筒2内，导正环5的第一端5a形成有便于旋拧的第一扭矩施加部53，第一扭矩施加部53可以是内正多边形孔或者外正多边形端周面或者开设在端面的十字槽或一字槽或为花齿。

如图1和图2所示，止脱机构4包含环状卡止体41和内置于螺母套筒2并向导正环5方向抵推环状卡止体41的弹性元件42；弹性元件42的一端套装或嵌装可承载环状卡止体41的环托43，环托43具有圆环和位于圆环顶部的凸缘，这样的结构设计，可防止环托43相对于弹性元件42位置偏离或过大倾斜导致卡片倾倒。

如图1、图2、图4所示，本实施例中，环状卡止体41为分体结构，具体的，环状卡止体41具有两个以上可依次首尾连接以组合环绕形成有中心通孔51的弧形卡块411，第二变径段322经中心通孔51贯穿并撑散开环状卡止体41后，各弧形卡块411在弹性元件42的抵推作用下沿锥形约束孔段512复位聚拢在第一变径段321位置以逆向卡止变径插接头32。

如图1和图5所示，本实施例中，为了提高弧形卡块411与环托43的接触面积，提高弧形卡块411的稳定性，避免变径插接头32碰触到弧形卡块411时就造成弧形卡块411向中轴线y方向倾翻，于弧形卡块411最大壁厚处的纵截面上，弧形卡块411的底边宽度值w与弧形卡块411的高度值h之间的比值大于0.65；于弧形卡块411最大壁厚处的纵截面上，弧形卡块411的底边宽度值w与弧形卡块411的高度值h之间的比值优选大于0.7。

如图4和图5所示，为了提高弧形卡块411与第一变径段321的卡止强度，第一变径段321沿轴向间隔形成有至少一个轴向挡面323，轴向挡面323能够抵接弧形卡块411的底边。

如图2、图4、图5所示，环状卡止体41的内轮廓母线k与中轴线y间形成夹角β2，夹角β2的角度值小于或等于第一变径段321轮廓母线i与插杆3中轴线e间的夹角γ角度值。

若夹角β2的角度值小于第一变径段321轮廓母线i与插杆3中轴线e间的夹角γ角度值；则环状卡止体41的下部与第一变径段321咬合力较大，而环状卡止体41的上部与第一变径段321咬合力相对为小，环状卡止体41下部与第一变径段321的挤压受力面较小，为保证抗拔性能，对环状卡止体41和插杆3的材料性能(如硬度)要求高。

若夹角β2的角度值等于第一变径段321轮廓母线i与插杆3中轴线e间的夹角γ角度值；则环状卡止体41沿轴向与第一变径段321的咬合力较为均匀，环状卡止体41与第一变径段321各自的挤压受力面较大，挤压嵌顿变形较小，相互间咬合效果好，能承受较大的轴向抗拔力。

如图6所示，本发明提供的连接组件100，导正环5的第二端5b还可以环绕中轴线a间隔开设两条以上剖沟52，剖沟52的轴向长度大于或等于锥形约束孔段512的轴向长度；当连接组件100承受轴向拉拔力时，变径插接头32带动弧形卡块411压向锥形约束孔段512，使得导正环5能够部分径向张开以提高和螺母套筒2的螺纹连接强度。

如图7所示，为了保证螺接头31于螺接体1的螺接长度固定，提高螺接体1和插杆3的螺接强度，减小轴向定位误差保证插杆3有足够长的长度贯穿导正环5。本实施例中，插杆3的杆体33靠近螺接头31设置轴向定位部35，当螺接头31与螺接体1螺接到位后，轴向定位部35抵接螺接体1的端部或者混凝土预制构件的端面，保证螺接头31和螺接体1间的轴向装配位置精度。

本实施例提供的连接组件100在不影响插杆3与导正环5间径向间隙的基础条件下，通过增加导正环5的导正长度，充分发挥导正环5引导插杆3沿导正环5中轴线a穿越的导正功能，使得插杆3于穿越导正环5的过程中，在插杆3的变径插接头32全部进入到导正孔段511且尚未接触到弧形卡块411的情形下，插杆3即可逐渐减小与导正环5间的径向间隙至忽略不计，插杆中轴线e与导正环5中轴线a逐渐靠拢至趋近重合，从而避免因插杆3的下端部在插接过程中碰翻弧形卡块411导致插接失败，保证插接的成功率和整体连接强度。

<实施例二>