一種自開式單向螺栓錨固裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，涉及一種可有效提高單向螺栓在鋼管混凝土柱中錨固性能的自開式單向螺栓錨固裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是在鋼管內(nèi)填充素混凝土，利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用，內(nèi)填混凝土有效地提高了鋼管的局部穩(wěn)定性和抗火能力，而鋼管對內(nèi)填混凝上的約束作用又使其強(qiáng)度提高、塑性和韌性性能大為改善，充分發(fā)揮了兩種材料的優(yōu)點和潛力，可使構(gòu)件截面減小，承載能力提高，整體重量減輕。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠大幅度節(jié)約鋼材和基礎(chǔ)費(fèi)用，節(jié)省大量支模板的工作，縮短工期，環(huán)境污染小，增加使用面積增加5%-8%o鋼管混凝土柱截面慣性矩對稱穩(wěn)定性能好，閉口截面抗扭性能優(yōu)越，外觀簡潔優(yōu)美，防火防腐性能好。
[0003]目前，鋼管柱和型鋼梁連接節(jié)點主要有內(nèi)隔板式節(jié)點，貫通隔板式節(jié)點，外隔板節(jié)點，外肋環(huán)板式節(jié)點等形式，安裝麻煩，須現(xiàn)場焊接，連接質(zhì)量難有保證，耗費(fèi)大量人力物力，勞動效率低下。1994年美國北嶺地震和1995年日本阪神地震的震害調(diào)查表明，鋼框架梁柱焊接剛性節(jié)點破壞非常嚴(yán)重。上述現(xiàn)場焊接的節(jié)點都屬于剛性節(jié)點，同時存在大量的焊接缺陷，在大震等自然災(zāi)害時會成為主體結(jié)構(gòu)中極為脆弱的部位，降低了結(jié)構(gòu)的延性，從而大幅度削弱使得整個結(jié)構(gòu)的安全性能。從施工角度出發(fā)，傳統(tǒng)的鋼管柱和型鋼梁連接節(jié)點需要鋼管柱內(nèi)型鋼梁上下翼緣對應(yīng)處設(shè)置各類型隔板來承受梁翼緣的拉、壓力，通常需要在隔板上開洞以保證混凝土澆筑，但這樣明顯會影響鋼管柱混凝土澆筑質(zhì)量，會出現(xiàn)離析，不密實等問題。鋼管柱和型鋼梁連接節(jié)點采用螺栓連接可以解決諸多傳統(tǒng)焊接節(jié)點的不利因素。震害調(diào)查同時表明螺栓連接節(jié)點破壞較為少見，而且螺栓連接節(jié)點不會在節(jié)點區(qū)域形成隔斷，對鋼管柱混凝土澆筑影響很小，等等。但鋼管柱屬于封閉截面，普通高強(qiáng)螺栓在閉口截面中無法使用，制約鋼管與H形型鋼梁連接節(jié)點連接方式的應(yīng)用。
[0004]單向螺栓，又名盲眼螺栓或單面鎖緊螺栓，可以實現(xiàn)單側(cè)安裝、單側(cè)擰緊功能，非常適用于鋼管結(jié)構(gòu)的連接，具有現(xiàn)場施工簡單方便、焊接量極小的特點，連接質(zhì)量有保證。同時，單向螺栓有高強(qiáng)的抗剪承載力、抗拉承載力和預(yù)緊力，在一定條件下其力學(xué)性能可以做到與傳統(tǒng)高強(qiáng)度螺栓相媲美，非常適用于鋼管結(jié)構(gòu)的連接。使用單向螺栓可以解決封閉截面構(gòu)件的螺栓連接問題，不僅應(yīng)用在主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，也可應(yīng)用于建筑外墻、樓梯，陽臺等需要單向緊固之處。在實際應(yīng)用中，目前較為常見的單向螺栓主要包括Hollo-bolt(Lindapter Internat1nal,UK),Flowdrill(Flowdrill B.V.,The Netherlands),andthe Ajax Oneside(Ajax Engineered Fasteners,Australia),HSSB(HuckInternat1nal,America)、B0M(Huck Internat1nal,America)和the Ultra-Twist(HuckInternat1nal ,America)等。
[0005]鋼管壁平面外剛度小，尤其是方鋼管管壁，在節(jié)點受拉力區(qū)時會產(chǎn)生較大平面外變形，導(dǎo)致節(jié)點過早發(fā)生破壞。研究發(fā)現(xiàn)，在單向螺栓安裝錨固裝置有效限制鋼管壁平面外變形。良好的單向螺栓錨固裝置可使螺栓埋深范圍內(nèi)內(nèi)力重分布，限制混凝土剪切破壞，極限狀態(tài)為螺桿被拉斷，充分利用高強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度。但目前的單向螺栓多數(shù)為空心截面構(gòu)件設(shè)計，并為考慮填充混凝土的作用，螺栓末端緊貼鋼管內(nèi)壁，沒有延伸到混凝土內(nèi)部，無法充分利用混凝土的錨固性能。
[0006]以往有學(xué)者在單向螺栓下端點焊螺紋鋼筋，延長在混凝土中的螺栓桿和螺栓內(nèi)側(cè)端頭擰螺帽等方法來增強(qiáng)單向螺栓錨固性能，這幾種做法有操作麻煩，錨固性能較差等缺點。由于單面螺栓單側(cè)安裝、單側(cè)擰緊的特點，缺少必要的操作空間，安裝性能良好錨固裝置有極大限制。因此，在當(dāng)在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用單向螺栓時，十分有必要發(fā)明一種既能夠有效提高盲單向螺栓的錨固作用，又安裝方便，造價低廉的錨固裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了解決在鋼管混凝土中安裝單向螺栓時，無法安裝具有較好錨固性能的螺栓端頭錨固裝置的問題，提出了一種自開式單向螺栓錨固裝置，通過在單向螺栓端頭安裝該種錨固裝置，可以增強(qiáng)螺栓在混凝土中的錨固作用，提高節(jié)點的連接性能，尤其節(jié)點剛度的提高十分明顯。在提高螺栓錨固性能的同時，限制了鋼管管壁，尤其是方鋼管管壁的過早的平面外變形，改善節(jié)點性能。
[0008]本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0009]一種自開式單向螺栓錨固裝置，包括圓柱形套筒、錨固彈片、銷軸和扭轉(zhuǎn)彈簧，所述銷軸沿套筒的橫截面直徑方向貫穿設(shè)置在套筒上部，所述的錨固彈片中部通過銷孔活動鉸接在所述銷軸上，所述套筒中部沿垂直所述銷軸的方向貫穿設(shè)置有為錨固彈片繞銷軸轉(zhuǎn)動提供足夠空間的鏤空部，所述鏤空部設(shè)置有限制錨固彈片旋轉(zhuǎn)角度的限位部，所述扭轉(zhuǎn)彈簧套在銷軸中部且位于錨固彈片的銷孔內(nèi)，所述扭轉(zhuǎn)彈簧的兩個臂分別作用在錨固彈片和套筒上，自然狀態(tài)下，在扭轉(zhuǎn)彈簧及限位部的共同作用下，錨固彈片的長度方向與套筒的長度方向保持相互垂直的狀態(tài)。
[00? O] 進(jìn)一步地，所述套筒下端通過螺紋連接、焊接與單向螺栓相連接，針對I indaper單向螺栓，在套筒下端通過內(nèi)螺紋與單向螺栓螺桿連接，針對其他類型的單向螺栓，可以改變連接端頭構(gòu)造適配各種類型單向螺栓。
[0011]進(jìn)一步地，所述套筒與單向螺栓呈一體式結(jié)構(gòu)，即套筒與單向螺栓為整體式結(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步地，所述的錨固彈片的側(cè)面及套筒鏤空部的內(nèi)側(cè)面均設(shè)置有刻壕，所述扭轉(zhuǎn)彈簧的兩臂分別放置于所述刻壕內(nèi)，防止扭轉(zhuǎn)彈簧錯位。
[0013]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]本發(fā)明施工安裝簡便，工藝簡單，造價較低，不同于單純延長螺栓桿利用摩擦力來提供錨固力，本發(fā)明中的錨固裝置除了螺桿與混凝土接觸提供摩擦錨固力，更重要的靠端部旋轉(zhuǎn)式的錨固彈片進(jìn)行機(jī)械錨固，極大地提升了單向螺栓在鋼管混凝土柱的錨固作用，提高節(jié)點的連接性能，尤其節(jié)點剛度的提高十分明顯。單向螺栓安裝該種錨固裝置在能夠限制鋼管管壁受拉區(qū)過早的平面外變形，尤其是方鋼管管壁，避免節(jié)點過早破壞。安裝有該種錨固裝置的單向螺栓可以限制混凝土剪切破壞，使得螺桿最終被拉斷，充分利用發(fā)揮高強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例的主視不意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實施例的左視不意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實施例的右視不意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實施例的剖視立體示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明實施例的爆炸示意圖。
[°02°]圖6是本發(fā)明實施例與I indaper單向螺栓連接時的立體示意圖。
[0021 ]圖7是本發(fā)明實施例與I indaper單向螺栓連接后的實際工程安裝示意圖。
[0022]圖中所示為:1-錨固彈片;2-銷軸;3-套筒;4-螺紋連接孔;5-扭轉(zhuǎn)彈簧;6_鏤空部；7-圓錐體;8-膨脹套管;9-項圈；I O-螺桿;11-混凝土; 12-方鋼管柱;13-H型鋼柱。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0024]如圖1至圖4所示，一種自開式單向螺栓錨固裝置，包括圓柱形套筒3、錨固彈片1、銷軸2和扭轉(zhuǎn)彈簧5，所述銷軸2沿套筒3的橫截面直徑方向貫穿設(shè)置在套筒3上部，所述的錨固彈片I中部通過銷孔活動鉸接在所述銷軸2上，所述套筒3中部沿垂直所述銷軸的方向貫穿設(shè)置有為錨固彈片I繞銷軸2轉(zhuǎn)動提供足夠空間的鏤空部6，所述鏤空部6設(shè)置有限制錨固彈片I旋轉(zhuǎn)角度的限位部31，所述扭轉(zhuǎn)彈簧5套在銷軸2中部且位于錨固彈片I的銷孔內(nèi)，所述扭轉(zhuǎn)彈簧5的兩個臂分別作用在錨固彈片I和套筒3上，在扭轉(zhuǎn)彈簧5及限位部31的共同作用下，錨固彈片I的長度方向與套筒3的長度方向相互垂直，最大限度地增加了單向螺栓在鋼管混凝土柱的錨固作用，提高節(jié)點的連接性能。
[0025]所述套筒3通過螺紋連接、焊接與單向螺栓相連接，或者所述套筒3與單向螺栓呈一體式結(jié)構(gòu)，本實施例針對I indaper單向螺栓，在套筒3下端通過內(nèi)螺紋與單向螺栓螺桿連接，針對其他類型的單向螺栓，可以改變連接端頭構(gòu)造適配各種類型單向螺栓。
[0026]具體來說，本實施例所述的錨固彈片I的側(cè)面及套筒3鏤空部6的內(nèi)側(cè)面均設(shè)置有刻壕，所述扭轉(zhuǎn)彈簧5的兩臂分別放置于所述刻壕內(nèi)，防止扭轉(zhuǎn)彈簧5錯位。
[0027]本實施例通過銷軸2將套筒3、扭轉(zhuǎn)彈簧5和錨固彈片I連接在一起，利用扭轉(zhuǎn)彈簧5實現(xiàn)錨固彈片I的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。本錨固裝置為單向螺栓的適配件，因此套筒3，銷軸2和錨固彈片I主要可根據(jù)螺栓確定尺寸，同時錨固深度，螺栓間距等因素也會影響各部件尺寸。該錨固裝置可以預(yù)制成型，也可以在現(xiàn)場根據(jù)工程實際要求選取特定尺寸型號的各部件進(jìn)行拼裝。套筒3中部鏤空，并設(shè)有限位部31，該限位部31可以限制錨固彈片I的旋轉(zhuǎn)角度，使錨固彈片I長度方向與套筒3的軸線相互垂直，以獲得最大的錨固受力面積，當(dāng)錨固彈片I在混凝土中受力時提供支持力，一端通過內(nèi)螺紋與I indaper單向螺栓的螺桿連接圖6、圖7，所述Iindaper單向螺栓包括圓錐體7、項圈9、螺桿10，螺紋連接處長度可根據(jù)螺栓受力情況確定，可將原I indaper單向螺栓的內(nèi)螺桿替換為較長內(nèi)螺桿，套筒直徑可取I indaper單向螺栓的膨脹套管8直徑，長度可根據(jù)要求螺栓受力情況和所需錨固性能確定。錨固彈片I長度可根據(jù)螺栓間距，套筒尺寸，受力情況確定，所述的刻壕的寬度和長度分別略大于扭轉(zhuǎn)彈簧5的線徑和臂長度，用來放置扭轉(zhuǎn)彈簧5的臂，所述扭轉(zhuǎn)彈簧5套在銷軸2中部且位于錨固彈片I的銷孔內(nèi)，因此其外徑小于錨固彈片I的銷孔，扭轉(zhuǎn)彈簧5可采用不銹鋼等材質(zhì)，有線徑，外徑，圈數(shù)，角度，臂長等尺寸參數(shù)，其中，圈數(shù)越大，扭轉(zhuǎn)彈簧5恢復(fù)力越大，錨固彈片I打開時可迅速回到原位，但是圈數(shù)越多，扭轉(zhuǎn)彈簧5在銷軸2上越長，導(dǎo)致錨固彈片I在銷軸2上的鉸接部太薄，對受力不利，因此扭轉(zhuǎn)彈簧5長度即圈數(shù)，不宜太大，也不宜太小。
[0028]本實施例中，錨固裝置把Iindaper螺栓作為連接對象，但本發(fā)明并不局限于這一種螺檢，F(xiàn)lowdrill、the Ajax 0nesideHSSB、B0M和the Ultra-Twist這幾種單向螺檢在鋼管柱內(nèi)的一端均可設(shè)計為本發(fā)明的構(gòu)造，成為一體化構(gòu)件。
[0029]如圖7所示，將錨固裝置安裝在單向螺栓伸入方鋼管柱12內(nèi)部一側(cè)端頭，錨固彈片I長度方向與套筒3的軸線相互垂直。將單向螺栓塞入方鋼管柱12前，將錨固裝置的錨固彈片I旋轉(zhuǎn)一定角度，使單向螺栓即可塞入方鋼管柱12。單向螺栓進(jìn)入方鋼管柱12后，由于扭轉(zhuǎn)彈簧5的恢復(fù)力，錨固彈片I反向旋轉(zhuǎn)，直到被限位部31所阻攔后停止旋轉(zhuǎn)，錨固彈片I的長度方向在限位部31的限制作用下與單向螺栓的軸線方向保持相互垂直的狀態(tài)，最后向方鋼管柱12中澆筑混凝土 U。在安裝過程中注意兩點:第一，錨固彈片I應(yīng)盡量平行于鋼管柱橫截面，這是為了以后向方鋼管柱12中澆筑混凝土 11時，錨固彈片I不被下落的混凝土 11打回到套筒3內(nèi)，因此，安裝前在單向螺栓頭部畫一條橫線，并使該橫線與擰緊后的錨固裝置的錨固彈片I方向平行，并在隨后擰緊螺栓時，在螺栓安裝扭矩的前提下，盡量保證該條橫線水平;第二，當(dāng)單向螺栓進(jìn)入方鋼管柱12內(nèi)部后，錨固彈片I自動旋轉(zhuǎn)，為確保其與單向螺栓的軸線保持相互垂直的狀態(tài)，需要頂住方鋼管柱12管壁，向外拉螺栓。本錨固裝置主要應(yīng)用在鋼管混凝土柱與型鋼梁的多種形式的螺栓連接，如方鋼管柱12和H型鋼柱13，以及其他一切有可能的用處。
[0030]本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種自開式單向螺栓錨固裝置，其特征在于:包括圓柱形套筒(3)、錨固彈片(I)、銷軸(2)和扭轉(zhuǎn)彈簧(5)，所述銷軸(2)沿套筒(3)的橫截面直徑方向貫穿設(shè)置在套筒(3)上部，所述的錨固彈片(I)中部通過銷孔活動鉸接在所述銷軸(2)上，所述套筒(3)中部沿垂直所述銷軸的方向貫穿設(shè)置有為錨固彈片(I)繞銷軸(2)轉(zhuǎn)動提供足夠空間的鏤空部(6)，所述鏤空部(6)設(shè)置有限制錨固彈片(I)旋轉(zhuǎn)角度的限位部(31)，所述扭轉(zhuǎn)彈簧(5)套在銷軸(2)中部且位于錨固彈片(I)的銷孔內(nèi)，所述扭轉(zhuǎn)彈簧(5)的兩個臂分別作用在錨固彈片(I)和套筒(3)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自開式單向螺栓錨固裝置，其特征在于:所述套筒(3)的下端通過螺紋連接、焊接與單向螺栓相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自開式單向螺栓錨固裝置，其特征在于:所述套筒(3)與單向螺栓呈一體式結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自開式單向螺栓錨固裝置，其特征在于:所述的錨固彈片(I)的側(cè)面及套筒(3)鏤空部(6)的內(nèi)側(cè)面均設(shè)置有刻壕，所述扭轉(zhuǎn)彈簧(5)的兩臂分別放置于所述刻壕內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自開式單向螺栓錨固裝置，包括圓柱形套筒、錨固彈片、銷軸和扭轉(zhuǎn)彈簧，所述銷軸沿套筒的橫截面直徑方向貫穿設(shè)置在套筒上部，所述的錨固彈片中部通過銷孔活動鉸接在所述銷軸上，所述套筒中部沿垂直所述銷軸的方向貫穿設(shè)置有為錨固彈片繞銷軸轉(zhuǎn)動提供足夠空間的鏤空部，所述鏤空部設(shè)置有限制錨固彈片旋轉(zhuǎn)角度的限位部，所述扭轉(zhuǎn)彈簧套在銷軸中部且位于錨固彈片的銷孔內(nèi)，所述扭轉(zhuǎn)彈簧的兩個臂分別作用在錨固彈片和套筒上，本發(fā)明解決了在鋼管混凝土中安裝單向螺栓時，無法安裝螺栓端頭錨固裝置的問題,結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛。
【IPC分類】E04B1/41
【公開號】CN105714937
【申請?zhí)枴緾N201610199953
【發(fā)明人】王一煥, 王湛, 張黎飛
【申請人】華南理工大學(xué)