CN110080122A - 既有箱型钢构件的连接体系及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种既有箱型钢构件的连接体系及安装方法，通过在既有箱型钢构件的截面处设有连接件，用于连接相邻钢构件以构成连接体系，连接件中锚固螺杆第一端部为膨胀头，第二端部为螺纹杆；膨胀套筒嵌入既有箱型钢构件腹板的通孔内，锚固螺杆嵌入膨胀套筒内；膨胀头位于既有箱型钢构件腹板内侧，其外径大于膨胀套筒的内径从而始终卡于腹板内侧；螺纹杆的基部通过垫片及螺母紧固于既有箱型钢构件腹板外侧，其带螺纹的外露部分用于连接其他构件；本发明通过在既有箱型钢构件上钻孔并安装自锁、膨胀性锚固螺杆，使膨胀头将膨胀套筒挤压并密贴于开孔的内壁，形成稳定的锁定和锚固体系，从而锚固螺杆的外侧端部为后期增加构件提供锚固连接点。

Description

既有箱型钢构件的连接体系及安装方法

技术领域

本发明属于钢结构工程技术领域，具体涉及一种既有箱型钢构件的连接体系及安装方法。

背景技术

钢材具有较高的强度，在桥梁建设中被推广应用。在桥梁建设中为了具有较高的强度、刚度、稳定性和抗扭转特性等，构件常常被制造成箱型。如钢拱桥的拱肋、钢桁梁的弦杆等。

在桥梁运营中不可避免的会增加一些构件，比如检修装备、亮化设备等。对于钢构件的连接通常采用栓接、铆接和焊接三种形式。对于既有桥梁钢构件上安装新的构件则无法采用栓接和铆接的形式。通常只能采用焊接的形式。焊接需要高温将金属融化，在热影响区内钢构件基本上退出工作，钢构件全断面范围内应力进行了重新分配。对于受拉构件、安全系数较小的构件应禁止。我国部分规范中也明确规定，既有桥梁主要受力的钢构件不得焊接。而焊接连接方式中的高温将桥梁构件局部融化后钢构件应力重分配，这对于重要的受力构件是明令禁止的。焊接容易损伤既有构件的涂装防腐层，在焊接部位重新涂装施工困难，局部容易锈蚀。同时，箱型钢构件内部无法进入工作人员，锚栓、铆钉和螺栓等无法安装。

除此之外，则采用抱箍的形式。即在既有钢构件外表面额外抱箍方形、圆形构件，紧密地贴近于既有的钢构件，在抱箍上重新栓接、焊接其他的钢构件。抱箍的连接方式，增加了桥梁的恒载重量、影响了外形美观，同时对于亮化、检修装备等均具有较大的影响。

采用钢抱箍的连接形式，抱箍需要将既有钢构件全部包裹且密贴，在抱箍中安装新构件。这也是迫不得已的办法。该方法在一定程度上增加了二期恒载的重量(主要指抱箍的重量)、增加的抱箍影响了既有桥梁构件的外观，美观性变差。后期安装的抱箍对于桥梁整体的亮化和检修装备的使用均存在着重大影响。钢抱箍密贴于桥梁钢构件上，密贴处容易积水，从而导致构件锈蚀严重。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的首要目的是提供一种既有箱型钢构件的连接体系。

本发明的第二个目的是提供上述连接体系的安装方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种既有箱型钢构件的连接体系，通过在既有箱型钢构件的截面处设有连接件，用于连接相邻钢构件以构成连接体系，连接件包括膨胀套筒、锚固螺杆、垫片及螺母。

其中，锚固螺杆第一端部为膨胀头，其第二端部为螺纹杆；膨胀套筒嵌入既有箱型钢构件腹板的通孔内，锚固螺杆嵌入膨胀套筒内；锚固螺杆的膨胀头位于既有箱型钢构件腹板内侧，其外径大于膨胀套筒的内径从而始终卡于既有箱型钢构件腹板内侧；锚固螺杆的螺纹杆的基部通过垫片及螺母紧固于既有箱型钢构件腹板外侧，其带螺纹的外露部分用于连接其他构件。

优选地，膨胀套筒的外径与既有箱型钢构件腹板的通孔的孔径相同。

优选地，锚固螺杆的外径比膨胀套筒的内径小0.1-0.4mm。

一种上述的既有箱型钢构件的连接体系的安装方法，其包括如下步骤：

(1)、在既有箱型钢构件腹板中钻孔，并使得该钢构件的腹板钻透成通孔，通孔的孔径与膨胀套筒的外径相同；

(2)、在通孔内安装锚固螺杆和膨胀套筒，使得锚固螺杆的第一端部膨胀头位于既有箱型钢构件腹板内侧，其外径大于膨胀套筒的内径从而始终卡于既有箱型钢构件腹板内侧，锚固螺杆并嵌入膨胀套筒内；

(3)、锚固螺杆的第二端部螺纹杆的基部通过垫片及螺母紧固于既有箱型钢构件腹板外侧，从而使得膨胀头和垫片及螺母共同夹持既有箱型钢构件的腹板，直至膨胀头与既有箱型钢构件腹板密贴；

(4)、锚固螺杆的第二端部螺纹杆带螺纹的外露部分用于连接其他构件。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

第一、本发明在既有箱型钢构件内钻孔，由于孔径较小，能够有效降低应力重分配程度；另外，本发明基本上不损伤既有涂层，锁定后膨胀头将开孔完全封死从而避免了雨水等进入，不会出现锈蚀问题。

第二、本发明的膨胀头与膨胀套筒相互挤压，从而将膨胀套筒牢牢地嵌固在既有箱型钢构件腹板的钻孔内，从而可实现剪切、拉拔等途径的传力；另外，所有操作均在既有箱型钢构件的外部操作，使得施工简便。

第三、本发明的锚固螺杆的长度可根据使用需要进行调整，从而实现其他附加构件的栓接和焊接等。

附图说明

图1为本发明的既有箱型钢构件截面与连接件的应用场景示意图。

图2为本发明的既有箱型钢构件中的连接件与其他构件的连接应用场景示意图。

图3为本发明的既有箱型钢构件的连接体系中锚固螺杆***膨胀套筒的示意图。

图4为本发明的既有箱型钢构件的连接体系中锚固螺杆与膨胀套筒锁定的示意图。

附图标记：膨胀套筒1、锚固螺杆2、膨胀头21、螺纹杆22、垫片及螺母3、连接件4、既有箱型钢构件腹板5、既有箱型钢构件腹板的通孔51和其他构件6。

具体实施方式

本发明提供了一种既有箱型钢构件的连接体系及安装方法。

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例：

如图1和图2所示，通过在既有箱型钢构件的截面处设有连接件4，用于连接相邻钢构件以构成连接体系，连接件4包括膨胀套筒1、锚固螺杆2、垫片及螺母3。其中，膨胀套筒1嵌入既有箱型钢构件腹板的通孔51内，锚固螺杆2嵌入膨胀套筒1内，锚固螺杆2的长度应根据实际使用需要制造，锚固螺杆2第一端部的膨胀头21(即锚固螺杆深入既有箱型构件腹板的端部制造有膨胀头)位于既有箱型钢构件腹板5内侧，其外径大于膨胀套筒1的内径从而始终卡于既有箱型钢构件腹板5内侧，锚固螺杆2的第二端部螺纹杆22的基部通过垫片及螺母3紧固于既有箱型钢构件腹板5外侧，从而使得既有箱型钢构件腹板5限位于膨胀头21和垫片及螺母3之间，锚固螺杆2的第二端部螺纹杆22带螺纹的外露部分用于连接其他构件6(即被连接构件)，具体得，由于连接件4中锚固螺杆2的端部配有螺纹，即可通过螺栓将其他构件6与既有箱型钢构件的截面连接。而连接件4能够承受拉力和剪切力，可根据既有箱型钢构件的结构特点和受力形式的不同，在单个固定点处设置单个连接件4或多个连接件4。

由于在锚固螺杆2的第二端部螺纹杆22带螺纹的外露部分连接其他构件6，因此，能够实现不进入既有箱型钢构件截面的内部，从而避免焊接情况下实现在既有箱型钢构件上实现其他构件的连接，例如，箱型钢构件在桥梁工程中普遍采用，利用该连接件可以实现其他设备的连接，如检修通道、管线支架等的安装。

其中，膨胀套筒1的外径与既有箱型钢构件腹板的通孔51的孔径相一致，偏差为-0.1mm。

锚固螺杆2的标准杆外径比膨胀套筒1的内径小0.1-0.4mm。

如图3和图4所示，本实施例的既有箱型钢构件的连接体系的安装方法包括如下步骤：

(1)、在既有箱型钢构件腹板5中需要安装连接件4的位置处钻孔，并使得该钢构件的腹板钻透成通孔，通孔的孔径与膨胀套筒1的外径相同；

(2)、在既有箱型钢构件腹板的通孔51内安装锚固螺杆2和膨胀套筒1，使得锚固螺杆2的第一端部膨胀头21位于既有箱型钢构件腹板5内侧，锚固螺杆2并嵌入膨胀套筒1内，向膨胀套筒1施加一定的顶推力，使其密贴于既有箱型钢构件的腹板，膨胀头21向外侧移动后挤压膨胀套筒1，从而保证锚固螺杆2密贴并锁定于钻制的通孔的孔隙内；

(3)、锚固螺杆2的第二端部螺纹杆22的基部通过垫片及螺母3紧固于既有箱型钢构件腹板5外侧，向内旋紧螺母，对螺母施加扭转力矩，使得锚固螺杆2的膨胀头21向既有箱型钢构件的外侧移动，从而膨胀头21和垫片及螺母3共同夹持既有箱型钢构件的腹板，直至膨胀头21与既有箱型钢构件腹板5密贴；

(4)、根据连接件4的样式、锚固点位置、锚固螺杆数量，结合受力和使用需要，在锚固螺杆2的第二端部螺纹杆22带螺纹的外露部分可实现栓接、焊接等进一步为其他构件提供连接固定点。

总之，本发明通过在既有箱型钢构件上钻孔并安装自锁、膨胀性锚固螺杆，从而为后期增加构件提供锚固连接点。即通过膨胀头向外侧，螺母向内侧施加相互作用力，作用力和反作用力加持钢构件保证传力和受力可靠，从而使膨胀头将膨胀套筒挤压并密贴于开孔的内壁，进一步形成稳定的锁定和锚固体系，使得内侧膨胀头与外侧螺母共同夹持既有箱型钢构件的腹板。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种既有箱型钢构件的连接体系，其特征在于：通过在既有箱型钢构件的截面处设有连接件(4)，用于连接相邻钢构件以构成连接体系；

所述连接件(4)包括膨胀套筒(1)、锚固螺杆(2)、垫片及螺母(3)；

所述锚固螺杆(2)第一端部为膨胀头(21)，其第二端部为螺纹杆(22)；

所述膨胀套筒(1)嵌入既有箱型钢构件腹板的通孔(51)内，所述锚固螺杆(2)嵌入所述膨胀套筒(1)内；

所述锚固螺杆(2)的膨胀头(21)位于既有箱型钢构件腹板(5)内侧，其外径大于膨胀套筒(1)的内径从而始终卡于既有箱型钢构件腹板(5)内侧；

所述锚固螺杆(2)的螺纹杆(22)的基部通过垫片及螺母(3)紧固于既有箱型钢构件腹板(5)外侧，其带螺纹的外露部分用于连接其他构件(6)。

2.根据权利要求1所述的既有箱型钢构件的连接体系，其特征在于：所述膨胀套筒(1)的外径与所述既有箱型钢构件腹板的通孔(51)的孔径相同。

3.根据权利要求1所述的既有箱型钢构件的连接体系，其特征在于：所述锚固螺杆(2)的外径比所述膨胀套筒(1)的内径小0.1-0.4mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的既有箱型钢构件的连接体系的安装方法，其特征在于：其包括如下步骤：

(1)、在既有箱型钢构件腹板(5)中钻孔，并使得该钢构件的腹板钻透成通孔，所述通孔的孔径与所述膨胀套筒(1)的外径相同；

(2)、在所述通孔内安装锚固螺杆(2)和膨胀套筒(1)，使得所述锚固螺杆(2)的第一端部膨胀头(21)位于既有箱型钢构件腹板(5)内侧，其外径大于膨胀套筒(1)的内径从而始终卡于既有箱型钢构件腹板(5)内侧，所述锚固螺杆(2)嵌入所述膨胀套筒(1)内；

(3)、所述锚固螺杆(2)的第二端部螺纹杆(22)的基部通过垫片及螺母(3)紧固于既有箱型钢构件腹板(5)外侧，从而使得所述膨胀头(21)和所述垫片及螺母(3)共同夹持既有箱型钢构件腹板(5)，直至所述膨胀头(21)与所述既有箱型钢构件腹板(5)密贴；

(4)、所述锚固螺杆(2)的第二端部螺纹杆(22)带螺纹的外露部分用于连接其他构件(6)。