一种快插机械连接结构及其预制件的制作方法

1.本实用新型涉及预制件连接技术领域，特别涉及一种快插机械连接结构及其预制桩。


背景技术：

2.目前用于基础工程的混凝土预制桩，在接桩时，上、下节桩的连接主要通过对相邻桩端处的端板进行焊接连接。这种焊接的连接方式不仅对施工人员的技术水平要求高，而且受外部天气和现场施工人员的水平差异影响较大，容易造成桩与桩焊接的质量差异较大，焊接的质量难以把控，从而导致预制桩桩头处的连接结构存在安全隐患。
3.部分工程为了解决现场焊接施工的质量隐患，采用了机械连接，实现了预制桩在现场安装时免焊接，但相关的机械连接配件对安装人员及桩端面的混凝土质量的要求较高，甚至部分机械连接的造价高于焊接连接。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种快插机械连接结构，通过套筒、插杆、紧固件结构实现桩与桩的机械连接，现场安装时可免焊接，具有结构简单、抗拔承载力高、造价低、施工效率高等特点。
5.本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
6.一种快插机械连接结构，包括上套筒、下套筒、插杆、中间螺母、连接件和弹性元件；所述上套筒和下套筒的一端分别设有连接主筋的穿筋孔；所述插杆的一端安装在上套筒内；所述中间螺母安装在下套筒内，所述弹性元件一端安装在中间螺母上；所述连接件位于弹性元件内部，且所述弹性元件底部支撑连接件；所述连接件内部设有卡台，所述插杆的卡头穿过中间螺母与连接件内的卡台卡接，通过上下套筒、插杆、紧固件和弹性元件实现预制件与预制件的机械连接，现场安装时可免焊接。
7.进一步，所述弹性元件包括卡接部、弹性支撑部和连接部，所述卡接部用于连接在中间螺母上；所述弹性支撑部包括弹簧本体和底托；所述卡接部通过连接部与弹簧本体一端连接；所述弹簧本体另一端设有底托，所述连接件位于弹性元件内部，且底托支撑连接件一端，通过弹性元件使连接件悬空并安装于下套筒内，可有效防止机械连接结构在安装过程中，因下套筒内存在泥块、石块等杂物时，影响安装质量，从而确保了插杆的安装质量；此外由于弹性支撑部包裹在连接件外，且弹性支撑部底部支撑连接件，这样可将中间螺母与连接件紧密的结合在一起，而且在受到冲击时可使中间螺母与连接件分离。
8.进一步，所述底托为至少一圈沿弹簧本体另一端径向向内延伸的平面螺旋线，一方面可以避开插入连接件的插杆端部，另一方在满足支撑连接件的同时最大限度的减轻重量，而且底托中部呈空心结构，可在预制件对接时即使有杂物掉落弹性元件内，也不会停留在底托位置，而是会掉落至下套筒内。
9.进一步，所述底托为连接弹簧本体另一端到弹簧本体圆心之间的平面螺旋线。
10.进一步，所述弹簧本体的高度1/3～2/3的弹性元件总高，这样方便卡头撑开连接件，如果弹簧本体的高度大于2/3的弹性元件总高，那么卡头使连接件展开的距离较小，只能适合卡头直径较小的插头插入。
11.进一步，所述卡接部为一圈弹簧，所述弹簧的一端通过连接部与弹簧本体一端连接。
12.进一步，所述弹簧的另一端设有折边部；所述折边部与弹簧的一端设有间隙，为了更好的与中间螺母固定。
13.进一步，所述卡接部上至少设有2个支耳，所述支耳用于连接在中间螺母上；
14.进一步，所述中间螺母一端外侧设有卡槽，所述卡接部安装在卡槽内；所述卡槽上设有与中间螺母端面连通的槽口，所述连接部位于槽口内。
15.进一步，所述中间螺母一端外侧设有卡槽，所述卡接部安装在卡槽内；所述卡槽上至少间隔设有与中间螺母端面连通的两个槽口；所述连接部和折边部分别位于两个槽口内或每一所述支耳位于两个槽口内。
16.进一步，所述连接件至少由两个弹性钢片组成，相邻所述弹性钢片底部连接，相邻所述弹性钢片顶部设有间隙，当所述卡头插入连接件时，使弹性钢片顶部向外张开。
17.进一步，所述连接件一端外设有导向坡，所述中间螺母一端内侧设有止口面，通过底托支撑连接件，使止口面与导向坡接触。
18.进一步，所述连接件侧壁设有若干通孔，用于方便连接件张开。
19.进一步，所述下套筒内设有相互连通的第一内腔和第二内腔，所述第二内腔的直径大于第一内腔的直径，所述中间螺母安装在第一内腔内；所述连接件和弹性元件位于第二内腔内，在恶劣工况下或者极端装配情况发生时，连接件和弹性元件会产生径向的移动，而第二内腔为径向移动提供移动空间。
20.进一步，位于所述卡头上方的插杆颈部设有单向卡齿，位于卡台上方的所述连接件内孔设有与单向卡齿匹配的卡齿。
21.一种具有所述的快插机械连接结构的预制件，所述预制件包括若干条主筋，其特征在于，所述主筋位于所述上套筒的穿筋孔内或下套筒的穿筋孔内。
22.进一步，所述预制件的桩套箍上安装护套，所述护套一侧面与桩套箍连接，所述护套另一侧面安装在上套筒或下套筒上；所述护套另一侧面设有安装孔；所述上套筒或下套筒的对接面端面处设有止挡口，所述止挡口与安装孔配合。
23.进一步，所述护套呈l型，l型护套的两侧面的夹角为85-90
°
。
24.本实用新型的有益效果在于：
25.1.本实用新型所述的快插机械连接结构，通过上下套筒、插杆、紧固件和弹性元件实现预制件与预制件的机械连接，现场安装时可免焊接。
26.2.本实用新型所述的快插机械连接结构，通过弹性元件使连接件悬空并安装于下套筒内，可有效防止机械连接结构在安装过程中，因下套筒内存在泥块、石块等杂物时，影响安装质量，从而确保了插杆的安装质量。
27.3.本实用新型所述的快插机械连接结构，由于弹性支撑部包裹在连接件外，且弹性支撑部底部支撑连接件，这样可将中间螺母与连接件紧密的结合在一起，而且在受到冲击时可使中间螺母与连接件分离。
28.4.本实用新型所述的快插机械连接结构，所述下套筒内设有相互连通的第一内腔和第二内腔，所述第二内腔的直径大于第一内腔的直径，所述连接件和弹性元件位于第二内腔内，在恶劣工况下或者极端装配情况发生时，连接件和弹性元件会产生径向的移动，而第二内腔为径向移动提供移动空间。
29.5.本实用新型所述的具有所述的快插机械连接结构的预制件，所述预制件的桩套箍上安装护套，所述护套一侧面与桩套箍连接，所述护套另一侧面安装在上套筒或下套筒上，通过对上螺母和下螺母的端部设置止挡口，护套的安装孔与止挡口配合，使预制桩在生产时确保桩套箍与混凝土端面平齐，防止因桩套箍高于混凝土桩端面时影响了接头的安装。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本实用新型所述的快插机械连接结构装配图。
32.图2为本实用新型所述的弹性元件设计1三维图。
33.图3为本实用新型所述的弹性元件设计2三维图。
34.图4为本实用新型所述的弹性元件设计3三维图。
35.图5为本实用新型所述的弹性元件设计4三维图。
36.图6为本实用新型所述的弹性元件设计5三维图。
37.图7为本实用新型所述的弹性元件设计6三维图。
38.图8为本实用新型所述的弹性元件设计7剖视图。
39.图9为本实用新型所述的中间螺母剖视图。
40.图10为本实用新型所述的中间螺母设计1左视图。
41.图11为本实用新型所述的中间螺母设计2左视图。
42.图12为本实用新型所述的连接件设计1剖视图。
43.图13为本实用新型所述的连接件设计1俯视图。
44.图14为本实用新型所述的连接件设计2三维图。
45.图15为本实用新型所述的下套筒剖视图。
46.图16为本实用新型所述的预制件对接示意图。
47.图17为本实用新型所述的中间螺母、弹性元件和连接件安装示意图。
48.图18为本实用新型所述的护套三维图。
49.图19为本实用新型所述的连接件与插杆装配图。
50.图中：
51.1-上套筒；2-下套筒；2-1-第一内腔；2-2-第二内腔；3-插杆；3-1-卡头；4-中间螺母；4-1-止口面；4-2-卡槽；4-3-槽口；5-连接件；5-1-导向坡；5-2-卡台；5-3-凸起；6-弹性元件；6-1-卡接部；6-2-弹簧本体；6-3-连接部；6-4-底托；6-5-折边部；6-6-支耳；6-6-1-直线段；6-6-2-圆弧段；7-主筋；8-护套；8-1-安装孔；9-桩套箍；10-止挡口。
具体实施方式
52.下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
53.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
54.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
55.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
56.如图1所示，本实用新型所述的快插机械连接结构，包括上套筒1、下套筒2、插杆3、中间螺母4、连接件5和弹性元件6；所述上套筒1和下套筒2的一端分别设有连接主筋7的穿筋孔；所述插杆3的一端安装在上套筒1内；所述中间螺母4安装在下套筒2内，所述弹性元件6一端安装在中间螺母4上；所述连接件5位于弹性元件6内部，且所述弹性元件6底部支撑连接件5；所述连接件5内部设有卡台5-2，所述插杆3的卡头3-1穿过中间螺母4与连接件5内的卡台5-2卡接，用于使上套筒1与下套筒2的对接。本实用新型所述的快插机械连接结构通过上下套筒、插杆、紧固件和弹性元件实现预制件与预制件的机械连接，现场安装时可免焊接。同时通过弹性元件使连接件悬空并安装于下套筒内，可有效防止机械连接结构在安装过程中，因下套筒内存在泥块、石块等杂物时，影响安装质量，从而确保了插杆的安装质量。
57.本实用新型弹性元件6设计1如图2所示，所述弹性元件6包括卡接部6-1、弹性支撑部和连接部6-3，所述卡接部6-1用于连接在中间螺母4上；所述弹性支撑部包括弹簧本体6-2和底托6-4；所述弹簧本体6-2为圆柱形拉簧；弹簧本体6-2上部通过连接部6-3与卡接部6-1连接，所述连接部6-3为与弹簧本体6-2的线径相同圆柱形。所述卡接部6-1为一圈弹簧，可以看作断口的圆环，断口的圆环的外径不小于弹簧本体6-2的外径。所述圆环的一端通过连接部6-3与弹簧本体6-2上部连接。断口的圆环可通过外力撑开后卡接在中间螺母4外表面。所述底托4为连接弹簧本体2下部与弹簧本体2圆心的平面螺旋线。图2中平面螺旋线类似于平面旋涡。所述平面螺旋线每圈螺旋线之间可以有小于螺旋线线径的间隙也可以没有间隙。图2中可以看出平面螺旋线将弹簧本体2下部端面完全封闭。所述弹簧本体2用于包裹在连接件外部，所述底托4用于支撑连接件。
58.本实用新型弹性元件6设计2如图3所示，在设计1的基础上，所述圆环的另一端设有折边部6-5，所述折边部6-5与圆环的一端设有间隙。所述折边部6-5可垂直于圆环，所述折边部6-5也可以与连接部6-3的夹角为锐角。
59.本实用新型弹性元件6设计3如图4所示，在设计1的基础上，所述底托6-4为半封闭结构；所述底托6-4为3圈沿弹簧本体6-2另一端径向向内延伸的平面螺旋线。径向向内延伸根据图4可以理解为是径向向弹簧本体6-2圆心延伸。延伸出的3圈平面螺旋线可以支撑连接件5。但是如果延伸出的平面螺旋线线径足够大，也可以只需要1圈螺旋线便可支撑连接件5。图4中可以看出平面螺旋线将弹簧本体2下部端面部分封闭。一方面可以避开插入连接件5的插杆3端部，另一方在满足支撑连接件5的同时最大限度的减轻重量，而且底托6-4中部呈空心结构即半封闭结构，可在预制件对接时即使有杂物掉落弹簧本体6-2内，也不会停留在底托6-4位置，而是会掉落至下套筒2内，这样可以避免弹性支撑部内存在杂物影响对接质量。
60.本实用新型弹性元件6设计4如图5所示，在设计2的基础上，所述底托6-4为半封闭结构；所述底托6-4为3圈沿弹簧本体6-2另一端径向向内延伸的平面螺旋线。图5中可以看出平面螺旋线将弹簧本体6-2下部端面部分封闭。
61.本实用新型弹性元件6设计5如图6所示，在设计1-4任一基础上，所述弹簧本体6-2为锥形拉簧，这是由于连接件5外部为锥面。
62.本实用新型弹性元件6设计6如图7所示，在设计1-5任一基础上，所述圆环上设有2个支耳6-6，所述支耳6-6用于连接在中间螺母4上。所述支耳6-6包括直线段6-6-1和圆弧段6-6-2；所述圆弧段6-6-2的两端分别与直线段6-6-1一端连接，所述直线段6-6-1另一端与圆环连接。两个所述直线段6-6-1另一端之间没有圆环的连接部分。所述圆环上的支耳6-6也可以是多个，这是根据中间螺母4的直径大小决定的。
63.本实用新型弹性元件6设计7如图8所示，在设计1-7任一基础上，所述卡接部6-1的外径大于弹簧本体6-2的外径，所述弹簧本体6-2的高度为1/3～2/3的弹性元件6总高，这样方便卡头撑开连接件，如果弹簧本体的高度大于2/3的弹性元件总高，那么卡头使连接件5展开的距离受到外侧弹簧本体6-2的影响，这样连接件5展开距离较小，只能适合卡头直径较小的插头插入。
64.如图9所示，所述中间螺母4内设有锥孔，所述中间螺母4一端外侧设有环形的卡槽4-2，所述卡接部6-1安装在环形的卡槽4-2内。为了避开连接部6-3，所述卡槽4-2上设有与中间螺母4端面连通的槽口4-3，如图10所示；所述连接部6-3位于槽口4-3内。
65.如图11所示，为了安装具有折边部6-5的卡接部6-1或具有支耳6-6的卡接部6-1，所述中间螺母4一端外侧设有卡槽4-2，所述卡接部6-1安装在卡槽4-2内；所述卡槽4-2上至少间隔设有与中间螺母4端面连通的两个槽口4-3；所述连接部6-3和折边部6-5分别位于两个槽口4-3内或每一所述支耳6-6位于两个槽口4-3内，图中虚线部分为支耳6-6的安装示意图。
66.本实用新型连接件5设计1如图12和图13所示，所述连接件5由四个弹性钢片组成，相邻所述弹性钢片底部连接，相邻所述弹性钢片顶部设有间隙，当所述卡头3-1插入连接件5时，使弹性钢片顶部向外张开，这样可以方便卡头3-1与连接件5内的卡台5-2卡接。所述连接件5一端外设有导向坡5-1，所述中间螺母4一端内侧设有止口面4-1，通过底托4支撑连接
件5，使止口面4-1与导向坡5-1接触。所述连接件5内部设有卡台5-2，连接件5的底部设有沿圆周方向的凸起5-3，凸起5-3可以保证在展开时连接件5底部的强度。
67.本实用新型连接件5设计2如图14所示，所述连接件5的侧面沿轴向从上到下开有一条与连接件5中间孔相通的开口，通过所述卡头3-1插入连接件5，使连接件5张开。连接件5在沿着与轴线平行的侧面，从上到下设有一条平整的直线开口。或者连接件5侧面从上到下设有一条斜线开口，使得开口位于连接件5内壁的一侧和位于连接件5外壁的一侧两者为错位设置。从俯视图可以看出，开口的内外两侧在径向方向上不在一条直线上，可以使得在连接件5受拉时能在整个周向方向均匀受力，不会出现有缺力点的情况。所述连接件5一端外设有导向坡5-1，所述中间螺母4一端内侧设有止口面4-1，通过底托4支撑连接件5，使止口面4-1与导向坡5-1接触。所述连接件5侧壁设有若干通孔。
68.所述插杆3一端设有螺纹，用于与上套筒1连接；所述插杆3另一端设有卡头3-1。所述卡头3-1端部设有倒角或圆角，方便插入紧固件5中。如图19所示，在插杆3的螺纹端与卡头3-1之间设有颈部3-2，所述颈部3-2上设有单向卡齿，在所述连接件5的卡台5-2与导向坡5-1之间内孔设有与单向卡齿匹配的卡齿，这样连接更加牢固，还可以防止在卡头3-1和卡台5-2卡合不好的时候，防止卡合失效。
69.如图15所示，所述下套筒2内设有相互连通的第一内腔2-1和第二内腔2-2，所述第二内腔2-2的直径大于第一内腔2-1的直径，所述中间螺母4安装在第一内腔2-1内；所述连接件5和弹性元件6位于第二内腔2-2内。在恶劣工况下或者极端装配情况发生时，连接件和弹性元件会产生径向的移动，而第二内腔为径向移动提供移动空间。
70.如图16所示，本实用新型所述的具有快插机械连接结构的预制件，所述预制件包括若干条主筋7，两个对接的所述预制件之间设有若干所述快插机械连接结构，第一预制件内预埋上套筒1，第一预制件的主筋7位于所述上套筒1的穿筋孔内；第二预制件内预埋下套筒2，第二预制件的主筋7位于所述套筒2的穿筋孔内。
71.所述预制件的桩套箍9上安装护套8，所述护套8一侧面与桩套箍9连接，所述护套8另一侧面安装在上套筒1或下套筒2上。护套8可与桩套箍9为一体结构。
72.如图18所示，所述护套8另一侧面设有安装孔8-1；所述上套筒1或下套筒2的对接面端面处设有止挡口10，所述安装孔8-1与止挡口10可以螺纹配合或者套接配合。所述护套呈l型，l型护套的两侧面的夹角为85-90
°
。当护套8用于无端板预制件时，止挡口10用于和护套8配合，防止上套筒1或下套筒2与护套8错位。
73.本实用新型所述的具有快插机械连接结构的预制件对接过程为：
74.s01：将带有上套筒1或下套筒2、桩套箍9、护套8的预制桩放置在预制桩成品堆放场地；
75.s02：对预制桩进行施工，使第一预制桩的桩头距离地面0.5～1.5米处，并对第一预制桩的桩头的表面进行清理；
76.s03：将连接件5安装在弹性元件6内，将弹性元件6安装在中间螺母4的卡槽上，使中间螺母4与弹性元件6、连接件5成一体式结构，如图17所示；
77.s04：然后将第二预制桩吊至离第一预制桩的桩头上方0.2～0.5m处，并对第二预制桩的桩头的表面进行清理；
78.s05：将插杆3安装在第一预制桩的上套筒1内，将中间螺母4安装在第二预制桩的
下套筒2内；
79.s06：将密封材料均匀涂在第一预制桩的桩头表面；
80.s07：将第一预制桩和第二预制桩对中，使插杆3的中心与下套筒2的中心一一对齐并缓慢下放第一预制桩使插杆3的卡头3-1插入下套筒2内与连接件5的卡台5-2扣在一起；
81.s08：将接好的第一预制桩和第二预制桩施工至设计要求的标高，最终完成接头的安装与施工。
82.应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
83.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。