一种啮齿连接的混凝土预制构件及其安装方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工厂化生产的混凝土预制构件连接技术领域，包括盾构法隧道的混凝土预制管片现场拼装连接技术领域，具体涉及一种啮齿连接的混凝土预制构件及其安装方法。
【背景技术】
[0002]混凝土预制结构是一种重要的建筑结构形式，由于其具有施工速度快、制作精确、施工简单、减少或避免湿作业，有利于环保等优点，许多国家已把它作为重要的甚至主要的结构形式。在预制结构中，柱、梁、板、墙的连接方式是预制结构与现浇结构的根本区别，连接方式的不同导致了整体结构性能的差异。混凝土预制构件的连接形式种类繁多，目前并没有统一。按施工方法分，可归纳为干连接和湿连接两大类。干连接为连接时不浇筑混凝土，而是在构件内设置钢板或钢部件，通过现场螺栓或焊接达到连接的目的。其中，螺栓连接的主要缺点为传力路径存在较大偏心距。由于结构应力大多分布在构件的上、下两侧，考虑到螺栓的安装空间，在连接点的上、下两侧，通常无法容纳足够多的螺栓，只好通过附加的节点钢板，在内部增加连接螺栓，致使合力点内移，偏心距增大，无法达到等强度连接。对于圆形盾构法隧道，目前仅采用单排螺栓连接混凝土预制管片的方式，就是因为螺栓安装空间和混凝土局部强度的需要，致使连接刚度与管片结构不匹配，给隧道结构安全留下了很大的隐患。
[0003]焊接方式的主要缺点为现场的焊接质量因人而异。电磁探伤等工后检查手段都因空间狭小、作业量大、耗时耗力而得不到广泛应用，现场更多是采用目测外观好坏来验收，给连接节点留下了安全隐患。另外，焊接后需要清理焊缝并涂刷防锈涂料，其防锈质量同样难以控制。
[0004]湿连接为通过浇筑混凝土、砂浆等材料，将预制构件的预留钢筋与相邻的构件进行锚固。
[0005]总的来说，国内外对混凝土预制构件连接的研究目前还处在初级阶段，而快速发展的混凝土预制结构行业迫切需要找到高效、可靠的连接方式。
【发明内容】
[0006]针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种啮齿连接的混凝土预制构件，啮齿连接结构属于干连接，主要针对盾构法隧道混凝土预制管片的快速等强度连接，也可推广应用于建筑混凝土预制结构的柱一梁、梁一梁之间的快速等强度连接。等强度是指该连接点具有与构件本体相同的各项承载能力。
[0007]本发明另一目的在于提供这种啮齿连接的混凝土预制构件的安装方法。
[0008]实现本发明目的的技术方案如下:
[0009]一种啮齿连接的混凝土预制构件，包括结构主钢筋，预制构件，露齿异形槽钢，上齿条、下齿条及锁紧螺杆，所述结构主钢筋与预制构件端部的露齿异形槽钢焊接，以露齿异形槽钢为端模板，浇注混凝土。现场安装时，将需要拼装的左、右预制构件靠拢，使各自端部的榫槽贴合。然后，在露齿异形槽钢上、下侧部位，对应合上上齿条及下齿条，并将锁紧螺杆穿过下齿条及由竖向半圆槽形成的孔道，旋入上齿条上的内螺纹内，然后拧紧锁紧螺杆，使上齿条、下齿条分别与露齿异形槽钢的上、下侧啮合。
[0010]这种啮齿连接的混凝土预制构件安装方法包括如下步骤:
[0011]I)、将结构主钢筋与端部的露齿异形槽钢焊接，然后浇注混凝土，形成预制构件；
[0012]2)、待混凝土达到强度后，将预制构件运抵拼装现场；同时，准备上齿条、下齿条及锁紧螺杆；
[0013]3)、由起重设备将左、右预制构件相互靠拢，使端部榫槽贴合；
[0014]4)、在露齿异形槽钢的上、下侧，对应合上上齿条及下齿条，再将锁紧螺杆穿过下齿条及由竖向半圆槽形成的孔道，旋入内螺纹内，然后拧紧锁紧螺杆，使上齿条、下齿条分别与露齿异形槽钢的上、下侧啮合。
[0015]本发明主要针对盾构法隧道混凝土预制管片的快速等强度连接，也可推广应用于建筑混凝土预制结构的柱一梁、梁一梁之间的快速等强度连接。本发明中，螺栓法向布置用以定位，槽钢端部抗压，榫槽贴合抗剪，而拉、弯应力主要由啮合齿条传递，其合力点位置外移，偏心距小。该连接方式为等强度连接，方法简单可靠。
【附图说明】
[0016]图1为本发明啮齿连接的混凝土预制构件拼装前的顶视图；
[0017]图2为本发明图1的B-B纵剖面图；
[0018]图3为发明图2拼装后的B-B纵剖面图；
[0019]图4为本发明构件用于圆形盾构法隧道管片拼装的示意图；
[0020]图5为本发明构件用于矩形盾构法隧道管片拼装的示意图；
[0021]图中标号说明
[0022]1-预制构件2-结构主钢筋3-露齿异形槽钢4-端部榫槽
[0023]5-上齿条 6-内螺纹 7-下齿条8-锁紧螺杆 9_竖向半圆槽
【具体实施方式】
[0024]下面结合图1-图5进一步说明本发明是如何实现的。
[0025]实施例
[0026]如图1，图2，图3所示，在预制构件工厂内，将结构主钢筋2与预制构件I端部的露齿异形槽钢3可靠焊接，以露齿异形槽钢3为端模板，浇注混凝土。混凝土达到强度后，将预制构件I运抵拼装现场，同时，准备上齿条5、下齿条7及锁紧螺杆8。在现场，利用起重设备，将需要拼装的预制构件I相互靠拢，使两者端部榫槽4贴合。然后，在露齿异形槽钢3上、下侧部位，对应合上上齿条5及下齿条7，并将锁紧螺杆8穿过下齿条7及由竖向半圆槽9形成的孔道，旋入上齿条5上的内螺纹6，然后拧紧锁紧螺杆8，使上齿条5、下齿条7分别与露齿异形槽钢3上、下侧啮合，从而实现构件之间连接点的等强度连接。
[0027]如图4所示，该简图展示了圆形盾构法隧道的整环管片拼接。盾构法隧道的混凝土预制管片拼装是利用盾构机内的举重臂，在盾壳的保护下完成的，此处略去了纵向拼装的工艺步骤，主要描述横向拼装的工艺步骤。首先将下部管片搬运就位，将锁紧螺杆8穿过齿条7，略微拧入齿条5上的内螺纹6内，然后将该组合搁在下部管片端部竖向半圆槽9的位置上，齿条7在内，齿条5在外，并分别与露齿异形槽钢3的内、外齿型虚合。搬运侧管片，使其连接端与下部管片的连接端相互靠拢、榫槽4贴合。然后拧紧锁紧螺杆8，完成该连接点的连接。如此重复，可以完成两侧的管片拼装。顶部管片安装采用纵向插入的方式，可使两侧端部的榫槽4同时贴合，然后从顶部合上齿条5，从内侧合上齿条7并插入锁紧螺杆8，直至进入齿条5上的内螺纹6内，然后拧紧锁紧螺杆8，从而完成隧道整环的管片等强度拼装。
[0028]如图5所示，该简图展示了设想的矩形盾构法隧道整体构件的拼接。矩形盾构法隧道的预制构件拼装是利用盾构机内的举重臂，在盾壳的保护下完成的，此处略去了纵向拼装的工艺步骤，主要描述横向拼装的工艺步骤。首先将中部倒T构件搬运就位，将锁紧螺杆8穿过齿条7，略微拧入齿条5上的内螺纹6内，然后将该组合搁在倒T构件上肢端部半圆槽9的位置上，使齿条5、7与露齿异形槽钢3的齿型虚合。搬运T构件，使其下肢端部与倒T构件上肢端部靠拢、榫槽4贴合，然后拧紧锁紧螺杆8，完成该连接点的连接。如此重复，可以按底板、下侧构件、上侧构件这个顺序，逐一完成构件拼装。在此过程中，齿条7在内，齿条5在外。顶板构件安装采用纵向插入的方式，可使两侧端部的榫槽4同时贴合，然后从顶部合上齿条5，从内侧合上齿条7并插入锁紧螺杆8，直至进入齿条5上的内螺纹6内，然后拧紧锁紧螺杆8，从而完成一侧的构件等强度拼装。再重复上述过程，可以完成另一侧的构件等强度拼装。
【主权项】
1.一种啮齿连接的混凝土预制构件，包括结构主钢筋(2)，预制构件(I)，露齿异形槽钢(3)，上齿条(5)、下齿条(7)及锁紧螺杆(8)，其特征在于:所述结构主钢筋(2)与端部的露齿异形槽钢(3)焊接组成预制构件(1)，上齿条(5)与下齿条(7)分别与上下端面的露齿异形槽钢(3)配合，所述上齿条(5)内设有供锁紧螺杆(8)穿过下齿条(7)旋入的内螺纹⑶。2.根据权利要求1所述的一种啮齿连接的混凝土预制构件，其特征在于:所述预制构件⑴端部预留供锁紧螺杆⑶穿过的竖向半圆槽(9)。3.根据权利要求1所述的一种啮齿连接的混凝土预制构件，其特征在于:预制构件(I)的端部设有榫槽(4)。4.根据权利要求1-3任意一项所述的啮齿连接的混凝土预制构件的安装方法，包括如下步骤: 1)、将结构主钢筋(2)与端部的露齿异形槽钢(3)焊接，然后浇注混凝土，形成预制构件⑴； 2)、待混凝土达到强度后，将预制构件(I)运抵拼装现场；同时，准备上齿条(5)、下齿条(7)及锁紧螺杆⑶； 3)、将左、右预制构件⑴相互靠拢，使端部榫槽⑷贴合； 4)、在露齿异形槽钢(3)的上、下侧，对应合上上齿条(5)及下齿条(7)，再将锁紧螺杆(8)穿过下齿条(7)及由竖向半圆槽(9)形成的孔道，旋入内螺纹￠)内，然后拧紧锁紧螺杆(8)，使上齿条(5)、下齿条(7)分别与露齿异形槽钢(3)的上、下侧啮合。
【专利摘要】本发明公开了一种啮齿连接的混凝土预制构件及其安装方法，包括结构主钢筋，露齿异形槽钢，端部榫槽，上齿条、下齿条及锁紧螺杆。所述结构主钢筋与预制构件端部的露齿异形槽钢焊接，构件端部榫槽互相贴合，上齿条与下齿条分别与露齿异形槽钢的上、下侧啮合，上齿条内设有供锁紧螺杆穿过下齿条旋入的内螺纹。本发明主要针对盾构法隧道混凝土预制管片的快速等强度连接，也可推广应用于建筑混凝土预制结构的柱--梁、梁--梁之间的快速等强度连接。本发明属于干连接，槽钢端部抗压，榫槽贴合抗剪，拉、弯应力主要由啮合齿条传递，该连接方式为等强度连接，方法简单可靠。
【IPC分类】E21D11/08
【公开号】CN105156132
【申请号】CN201510566319
【发明人】姚宪平
【申请人】江苏华群科技发展有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月8日