一种标准化套筒自锁式单向螺栓的安装方法与流程

本发明涉及钢结构构件连接技术领域，具体涉及一种标准化套筒自锁式单向螺栓的安装方法。

背景技术：

现有的采用螺栓连接的钢结构件，在连接时，通常是将螺栓从一侧插入螺栓孔中，并从另一侧拧紧螺母，这种连接方式适合开放式的钢结构件的连接，不适用其中一个钢结构件为封闭式结构的情况，如方钢管的连接。

现有的方钢管在采用螺栓连接时，通常在方钢管的管壁上开孔，以便于操作，但这种连接方式容易降低方钢管的刚度和强度，降低方钢管的使用寿命。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种标准化套筒自锁式单向螺栓的安装方法，对于其中一个钢结构件为封闭式结构的情况，可以仅在开放式的钢结构件的一侧操作，即可实现两钢结构件的螺栓连接。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种标准化套筒自锁式单向螺栓的安装方法，所述螺栓的螺栓杆的外周依次套设有垫圈、膨胀套筒和紧固件，所述垫圈靠近所述螺栓的螺栓头设置，所述紧固件的内周设置有与所述螺栓适配的内螺纹；所述膨胀套筒包括第一套筒和第二套筒，所述第一套筒靠近所述紧固件设置，在所述第一套筒上圆周均布有若干条形开口，该条形开口贯通所述第一套筒靠近紧固件的一端，该条形开口将所述第一套筒靠近紧固件的一侧分隔为若干膨胀片，且在所述第一套筒靠近所述紧固件的一端内周设置有第一锥形面；所述紧固件靠近第一套筒的一端外周设置有第二锥形面，在该第二锥形面上圆周均布有若干凸棱，该凸棱沿所述紧固件的轴线方向设置，且所述紧固件靠近第一套筒的一端抵接在所述第一锥形面上，且所述螺栓头、垫圈、膨胀套筒和紧固件依次紧密抵接；使用所述螺栓连接第一钢结构件和第二钢结构件时，包括以下步骤：(1)将所述螺栓依次穿过第一钢结构件和第二钢结构件上的连接孔，使得所述垫圈抵接在所述第一钢结构件远离第二钢结构件的一侧，且所述第一套筒的前端穿设在所述连接孔内，第一套筒的末端伸出所述连接孔；(2)使用第一扳手夹持所述垫圈，并固定所述第一扳手，以限定所述垫圈的转动自由度；(3)使用第二扳手对所述螺栓的螺栓头施加扭矩，使得所述紧固件相对于所述螺栓杆作直线运动，从而使得所述膨胀片向外弯曲；(4)依次拆下所述第二扳手和第一扳手。

采用本发明的标准化套筒自锁式单向螺栓的安装方法，在连接两个钢结构件时，将螺栓插入待连接钢结构件的连接孔中，然后使用第一扳手固定垫圈，防止垫圈转动，并使用第二扳手转动螺栓头，带动螺栓头和螺栓杆转动，由于螺栓头、垫圈、膨胀套筒和紧固件依次紧密抵接，则膨胀套筒和紧固件在摩擦力的作用下无法转动，此外，紧固件的外周设有凸棱，而第一套筒上设置有条形开口，则该条形开口与凸棱的配合可以限定紧固件相对于第一套筒的转动自由度，进一步防止紧固件随着螺栓杆转动，又由于紧固件与螺栓杆之间为螺纹配合，则在螺栓杆转动的过程中，紧固件向螺栓头的方向作直线运动，进而推动膨胀片向外弯曲，弯曲的膨胀片的外周尺寸大于待连接钢结构件的连接孔的直径，使得膨胀片无法从连接孔处通过，进而实现了钢结构件的连接；且连接过程中，操作工人只需在钢结构件的一侧进行操作，适用于方钢管等封闭式钢结构件与开放式结构件的连接；此外，本发明的膨胀套筒采用分体式设计，在生产时，可以将复杂的第一套筒的长度设计为固定值，作为标准件加工，而通过便于加工的第二套筒调节膨胀套筒的长度，适配不同厚度的钢结构件的连接，有利于降低生产成本。由此可见，本发明在不降低安装速度和节点强度的前提下，避免了传统方法在完成封闭截面或一端不易触及的构件螺栓连接时对连接截面的开口削弱，其具有安装方便快捷，适应封闭截面构件或一端不易触及构件连接的需求，保证连接截面完整性等优点。

优选地，在所述垫圈和第二套筒以及第二套筒和第一套筒之间均设置有橡胶垫，以起到隔震作用，同时，橡胶垫的设置，可以增加摩擦力，防止第二套筒和第一套筒相对于垫圈转动。

优选地，所述垫圈的外周对称设置有两个平面，以作为第一扳手的夹持面。

优选地，所述第一套筒套设在所述螺栓杆的螺纹段的外周，以确保紧固件可以移动至使得膨胀片弯曲至所需角度的位置。

优选地，所述条形开口的长度为所述第二套筒的长度的80％-90％，以确保膨胀片可以顺利弯曲。

优选地，所述第一套筒、第二套筒以及介于第一套筒和第二套筒之间的橡胶垫三者的长度之和为所述螺栓长度的35％-65％。

优选地，所述第一套筒伸出所述连接孔的长度为所述第一套筒总长的30％-60％，以在满足膨胀片被紧固件顶开弯曲后可以卡住第二钢结构件的同时，又可以避免第一套筒伸出连接孔的部分过长而产生失稳。。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例的标准化套筒自锁式单向螺栓的结构示意图；

图2为本发明实施例的标准化套筒自锁式单向螺栓的剖视图；

图3为本发明实施例的第一套筒的结构示意图；

图4为图3的右视图；

图5为本发明实施例的紧固件的结构示意图；

图6为图5的a-a剖视图；

图7为本发明实施例的标准化套筒自锁式单向螺栓的安装示意图；

图8为本发明实施例的标准化套筒自锁式单向螺栓安装后的示意图。

附图标记：

1-螺栓；2-垫圈；3-紧固件；4-第一套筒；5-第二套筒；6-橡胶垫；7-第一钢结构件；8-第二钢结构件；9-第一扳手；10第二扳手；

31-第二锥形面；32-凸棱；41-条形开口；42-膨胀片；43-第一锥形面。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例公开了一种标准化套筒自锁式单向螺栓，包括螺栓1，螺栓1的螺栓杆的外周依次套设有钢制垫圈2、膨胀套筒和紧固件3，垫圈2靠近螺栓1的螺栓头设置，且在垫圈2的外周对称设置有两个平面，紧固件3的内周设置有与螺栓1适配的内螺纹。

上述膨胀套筒包括第一套筒4和第二套筒5，第一套筒4靠近紧固件3设置，且第一套筒4套设在螺栓杆的螺纹段的外周；在第一套筒4上圆周均布有四个条形开口41，该条形开口41贯通第一套筒4靠近紧固件3的一端，该条形开口41将第一套筒4靠近紧固件3的一侧分隔为四个膨胀片42，且在第一套筒4靠近紧固件3的一端内周设置有第一锥形面43；本实施例中，在垫圈2和第二套筒5以及第二套筒5和第一套筒4之间均设有橡胶垫6。

上述紧固件3靠近第一套筒4的一端外周设置有第二锥形面31，在该第二锥形面31上圆周均布有若干凸棱32，该凸棱32沿紧固件3的轴线方向设置，且紧固件3靠近第一套筒4的一端抵接在第一锥形面43上；本实施例中，上述螺栓头、垫圈2、靠近螺栓头的橡胶垫6、第二套筒5、另一个橡胶垫6、第一套筒4和紧固件3依次紧密抵接。

具体地，上述第一套筒4、第二套筒5以及介于第一套筒和第二套筒之间的橡胶垫6三者的长度之和为螺栓1长度的35％-65％。

具体地，本实施例中的条形开口41的长度为第二套筒4的长度的80％-90％，以确保膨胀片42可以顺利弯曲。

在实际中，第一套筒4的结构复杂，可以将其设计为一定长度的标准件，以便于批量加工，而第二套筒5结构简单，便于加工，可以作为调节膨胀套筒长度的调节件，以此降低膨胀套筒的加工成本。

参考图7和图8，使用上述螺栓1连接第一钢结构件7和第二钢结构件8时，包括以下步骤：(1)将螺栓1依次穿过第一钢结构件7和第二钢结构件8上的连接孔，使得垫圈2抵接在所述第一钢结构件7远离第二钢结构件8的一侧，且第一套筒4的前端穿设在连接孔内，第一套筒4的末端伸出所述连接孔，且保证第一套筒4伸出连接孔的长度为第一套筒4总长的30％-60％；(2)使用第一扳手9夹持垫圈，并人工或机械固定第一扳手9，以限定垫圈2的转动自由度；(3)使用第二扳手10对螺栓1的螺栓头施加扭矩，使得紧固件3相对于螺栓杆作直线运动，从而使得膨胀片42向外弯曲，弯曲的膨胀片42的外周尺寸大于连接孔的直径，使得膨胀片42无法从连接孔处通过，进而实现了第一钢结构件7和第二钢结构件8的连接；(4)依次拆下所述第二扳手10和第一扳手9，完成安装。

在上述步骤(1)中，由于垫圈2被扳手固定，则在摩擦力的作用下，可有效防止膨胀套筒转动，而紧固件3的外周设有凸棱32，第一套筒4上设置有条形开口41，则该条形开口41与凸棱32的配合可以限定紧固件3相对于第一套筒4的转动自由度，防止紧固件3随着螺栓杆转动，使得紧固件3只能向螺栓头的方向作直线运动，进而推动膨胀片42向外弯曲。

在安装过程中，操作工人只需在第一钢结构件7远离第二钢结构件8的一侧进行操作，适用于第二钢结构件8为方钢管等封闭式钢结构件的情况。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。