一種自開(kāi)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(kāi)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(guò)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(duì)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(diǎn)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(duì)稱(chēng)穩(wěn)定性能好，閉口截面抗扭性能優(yōu)越，外觀(guān)簡(jiǎn)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(diǎn)主要有內(nèi)隔板式節(jié)點(diǎn)，貫通隔板式節(jié)點(diǎn)，外隔板節(jié)點(diǎn)，外肋環(huán)板式節(jié)點(diǎn)等形式，安裝麻煩，須現(xiàn)場(chǎng)焊接，連接質(zhì)量難有保證，耗費(fèi)大量人力物力，勞動(dòng)效率低下。1994年美國(guó)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(diǎn)破壞非常嚴(yán)重。上述現(xiàn)場(chǎng)焊接的節(jié)點(diǎn)都屬于剛性節(jié)點(diǎn)，同時(shí)存在大量的焊接缺陷，在大震等自然災(zāi)害時(shí)會(huì)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(gè)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(diǎn)需要鋼管柱內(nèi)型鋼梁上下翼緣對(duì)應(yīng)處設(shè)置各類(lèi)型隔板來(lái)承受梁翼緣的拉、壓力，通常需要在隔板上開(kāi)洞以保證混凝土澆筑，但這樣明顯會(huì)影響鋼管柱混凝土澆筑質(zhì)量，會(huì)出現(xiàn)離析，不密實(shí)等問(wèn)題。鋼管柱和型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)采用螺栓連接可以解決諸多傳統(tǒng)焊接節(jié)點(diǎn)的不利因素。震害調(diào)查同時(shí)表明螺栓連接節(jié)點(diǎn)破壞較為少見(jiàn)，而且螺栓連接節(jié)點(diǎn)不會(huì)在節(jié)點(diǎn)區(qū)域形成隔斷，對(duì)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(wú)法使用，制約鋼管與H形型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)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(shí)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(chǎng)施工簡(jiǎn)單方便、焊接量極小的特點(diǎn)，連接質(zhì)量有保證。同時(shí)，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(wèn)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(yáng)臺(tái)等需要單向緊固之處。在實(shí)際應(yīng)用中，目前較為常見(jiàn)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(diǎn)受拉力區(qū)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大平面外變形，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)過(guò)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(jì)，并為考慮填充混凝土的作用，螺栓末端緊貼鋼管內(nèi)壁，沒(méi)有延伸到混凝土內(nèi)部，無(wú)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(diǎn)焊螺紋鋼筋，延長(zhǎng)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(lái)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(diǎn)。由于單面螺栓單側(cè)安裝、單側(cè)擰緊的特點(diǎn)，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(shí)，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(jià)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(shí)，無(wú)法安裝具有較好錨固性能的螺栓端頭錨固裝置的問(wèn)題，提出了一種自開(kāi)式單向螺栓錨固裝置，通過(guò)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(diǎn)的連接性能，尤其節(jié)點(diǎn)剛度的提高十分明顯。在提高螺栓錨固性能的同時(shí)，限制了鋼管管壁，尤其是方鋼管管壁的過(guò)早的平面外變形，改善節(jié)點(diǎn)性能。
[0008]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種自開(kāi)式單向螺栓錨固裝置，包括圓柱形套筒、錨固彈片、銷(xiāo)軸和扭轉(zhuǎn)彈簧，所述銷(xiāo)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(guò)銷(xiāo)孔活動(dòng)鉸接在所述銷(xiāo)軸上，所述套筒中部沿垂直所述銷(xiāo)軸的方向貫穿設(shè)置有為錨固彈片繞銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(xiāo)軸中部且位于錨固彈片的銷(xiāo)孔內(nèi)，所述扭轉(zhuǎn)彈簧的兩個(gè)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(zhǎng)度方向與套筒的長(zhǎng)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(guò)螺紋連接、焊接與單向螺栓相連接，針對(duì)I indaper單向螺栓，在套筒下端通過(guò)內(nèi)螺紋與單向螺栓螺桿連接，針對(duì)其他類(lèi)型的單向螺栓，可以改變連接端頭構(gòu)造適配各種類(lèi)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(cuò)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(jiǎn)便，工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，不同于單純延長(zhǎng)螺栓桿利用摩擦力來(lái)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(diǎn)的連接性能，尤其節(jié)點(diǎn)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(guò)早的平面外變形，尤其是方鋼管管壁，避免節(jié)點(diǎn)過(guò)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(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的主視不意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的左視不意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的右視不意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的剖視立體示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的爆炸示意圖。
[°02°]圖6是本發(fā)明實(shí)施例與I indaper單向螺栓連接時(shí)的立體示意圖。
[0021 ]圖7是本發(fā)明實(shí)施例與I indaper單向螺栓連接后的實(shí)際工程安裝示意圖。
[0022]圖中所示為:1-錨固彈片;2-銷(xiāo)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(xiàng)圈；I O-螺桿;11-混凝土; 12-方鋼管柱;13-H型鋼柱。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。
[0024]如圖1至圖4所示，一種自開(kāi)式單向螺栓錨固裝置，包括圓柱形套筒3、錨固彈片1、銷(xiāo)軸2和扭轉(zhuǎn)彈簧5，所述銷(xiāo)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(guò)銷(xiāo)孔活動(dòng)鉸接在所述銷(xiāo)軸2上，所述套筒3中部沿垂直所述銷(xiāo)軸的方向貫穿設(shè)置有為錨固彈片I繞銷(xiāo)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)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(xiāo)軸2中部且位于錨固彈片I的銷(xiāo)孔內(nèi)，所述扭轉(zhuǎn)彈簧5的兩個(gè)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(zhǎng)度方向與套筒3的長(zhǎng)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(diǎn)的連接性能。
[0025]所述套筒3通過(guò)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(shí)施例針對(duì)I indaper單向螺栓，在套筒3下端通過(guò)內(nèi)螺紋與單向螺栓螺桿連接，針對(duì)其他類(lèi)型的單向螺栓，可以改變連接端頭構(gòu)造適配各種類(lèi)型單向螺栓。
[0026]具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)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(cuò)位。
[0027]本實(shí)施例通過(guò)銷(xiāo)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(shí)現(xiàn)錨固彈片I的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本錨固裝置為單向螺栓的適配件，因此套筒3，銷(xiāo)軸2和錨固彈片I主要可根據(jù)螺栓確定尺寸，同時(shí)錨固深度，螺栓間距等因素也會(huì)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(chǎng)根據(jù)工程實(shí)際要求選取特定尺寸型號(hào)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(zhǎng)度方向與套筒3的軸線(xiàn)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(shí)提供支持力，一端通過(guò)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(xiàng)圈9、螺桿10，螺紋連接處長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度分別略大于扭轉(zhuǎn)彈簧5的線(xiàn)徑和臂長(zhǎng)度，用來(lái)放置扭轉(zhuǎn)彈簧5的臂，所述扭轉(zhuǎn)彈簧5套在銷(xiāo)軸2中部且位于錨固彈片I的銷(xiāo)孔內(nèi)，因此其外徑小于錨固彈片I的銷(xiāo)孔，扭轉(zhuǎn)彈簧5可采用不銹鋼等材質(zhì)，有線(xiàn)徑，外徑，圈數(shù)，角度，臂長(zhǎng)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(kāi)時(shí)可迅速回到原位，但是圈數(shù)越多，扭轉(zhuǎn)彈簧5在銷(xiāo)軸2上越長(zhǎng)，導(dǎo)致錨固彈片I在銷(xiāo)軸2上的鉸接部太薄，對(duì)受力不利，因此扭轉(zhuǎn)彈簧5長(zhǎng)度即圈數(shù)，不宜太大，也不宜太小。
[0028]本實(shí)施例中，錨固裝置把Iindaper螺栓作為連接對(duì)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(jì)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(zhǎng)度方向與套筒3的軸線(xiàn)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(zhǎng)度方向在限位部31的限制作用下與單向螺栓的軸線(xiàn)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(guò)程中注意兩點(diǎn):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(shí)，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(huà)一條橫線(xiàn)，并使該橫線(xiàn)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(shí)，在螺栓安裝扭矩的前提下，盡量保證該條橫線(xiàn)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(dòng)旋轉(zhuǎn)，為確保其與單向螺栓的軸線(xiàn)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(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)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(xiàng)】
1.一種自開(kāi)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(xiāo)軸(2)和扭轉(zhuǎn)彈簧(5)，所述銷(xiāo)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(guò)銷(xiāo)孔活動(dòng)鉸接在所述銷(xiāo)軸(2)上，所述套筒(3)中部沿垂直所述銷(xiāo)軸的方向貫穿設(shè)置有為錨固彈片(I)繞銷(xiāo)軸(2)轉(zhuǎn)動(dòng)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(xiāo)軸(2)中部且位于錨固彈片(I)的銷(xiāo)孔內(nèi)，所述扭轉(zhuǎn)彈簧(5)的兩個(gè)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(kāi)式單向螺栓錨固裝置，其特征在于:所述套筒(3)的下端通過(guò)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(kāi)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(kāi)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(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自開(kāi)式單向螺栓錨固裝置，包括圓柱形套筒、錨固彈片、銷(xiāo)軸和扭轉(zhuǎn)彈簧，所述銷(xiāo)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(guò)銷(xiāo)孔活動(dòng)鉸接在所述銷(xiāo)軸上，所述套筒中部沿垂直所述銷(xiāo)軸的方向貫穿設(shè)置有為錨固彈片繞銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(xiāo)軸中部且位于錨固彈片的銷(xiāo)孔內(nèi)，所述扭轉(zhuǎn)彈簧的兩個(gè)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(shí)，無(wú)法安裝螺栓端頭錨固裝置的問(wèn)題,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛。
【IPC分類(lèi)】E04B1/41
【公開(kāi)號(hào)】CN105714937
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610199953
【發(fā)明人】王一煥, 王湛, 張黎飛
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)