CN113684972B - 一种钢筋自锁连接器及自锁连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种钢筋自锁连接器及自锁连接方法，该连接器包括锁芯、锁筒和卡销单元，锁芯包括第一钢筋连接段和锁筒连接段，锁筒连接段上开设若干卡销孔，每个卡销孔均与一卡销单元配合；卡销单元包括卡销钉，卡销钉可沿卡销孔往返移动；锁筒包括第二钢筋连接段和锁芯连接段；锁芯连接段为一中空结构且锁芯连接段远离锁筒的一端面敞开；锁芯连接段的内壁上设置沿锁芯连接段长度方向排列的若干卡齿，相邻卡齿之间的间隙，与对应的卡销钉配合以形成自锁状态。本发明不需要预留锚固长度的钢筋，且不依靠灌浆料来完成粘结锚固，方便预制混凝土构件的安装；同时连接方式为机械力连接，避免了化学灌浆连接的老化和失效问题，提高钢了筋连接的可靠性。

Description

一种钢筋自锁连接器及自锁连接方法

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，尤其涉及一种钢筋自锁连接器及自锁连接方法。

背景技术

建筑工业化代表着我国建筑业的发展方向，装配式结构在建造的过程中可以实现现代化控制和全自动化生产，对我国建筑工业化的发展具有很好的促进作用。解决好钢筋连接问题是解决装配式结构整体性问题的关键，在保证接头优异的连接性能基础上，研究更合理的接头结构和套筒生产工艺，使钢筋连接接头的成本得到降低，使施工速度提高，对建筑工业化的推广具有重要的意义。传统的钢筋连接多采用搭接连接、焊接连接或挤压套筒等机械连接的方法但必须在浇注混凝土前完成钢筋的连接，不适用于预制混凝土结构的装配式施工方法。

目前，预制混凝土构件(部品)之间竖向钢筋连接主要采用套筒灌浆连接和浆锚搭接连接两类方式，但均存在缺陷。具体的，就套筒灌浆连接技术而言：上下构件内竖向钢筋在套筒内部对接后，再把灌浆料灌入套筒内部，形成约束，钢筋之间内力的传递需要通过灌浆料及包裹灌浆料的铸铁套筒实现，间接传力(连接部位力学性能不易保证);灌浆料与套筒之间的粘结力学性能及灌浆料的施工质量是控制连接性能的关键因素；而浆锚搭接连接，相对造价较低的，但为满足规范对钢筋搭接连接技术要求，下部构件顶部留出钢筋长度较大，与之相对应的上构件底部预留相同长度的孔洞，将下部构件钢筋***上构件底部孔洞后灌浆，实现钢筋连接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢筋自锁连接器及自锁连接方法，该连接器不需要预留锚固长度的钢筋，且不依靠灌浆料来完成粘结锚固，方便预制混凝土构件的安装；同时该种连接方式为机械力连接，避免了化学灌浆连接的老化和失效问题，提高钢了筋连接的可靠性。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢筋自锁连接器，包括：

锁芯，包括第一钢筋连接段和锁筒连接段，所述第一钢筋连接段螺纹连接一钢筋，所述锁筒连接段上开设若干卡销孔，每个所述卡销孔均与一卡销单元配合；所述卡销单元包括卡销钉，所述卡销钉可沿卡销孔往返移动；

锁筒，包括第二钢筋连接段和锁芯连接段，所述第二钢筋连接段螺纹连接另一钢筋，所述锁芯连接段用于安装所述锁筒连接段，锁芯连接段为一中空结构且所述锁芯连接段远离锁筒的一端面敞开；所述锁芯连接段的内壁上设置沿锁芯连接段长度方向排列的若干卡齿，相邻所述卡齿之间的间隙，与对应的所述卡销钉配合以形成自锁状态。

优选地，所述卡销单元还包括一卡设于其中一卡销孔内的卡销仓，所述卡销仓包括依次连接的第一连接板、第二连接板和第三连接板；所述第一连接板和第三连接板之间设置一仓隔板，所述卡销钉和仓隔板之间通过一弹簧连接；所述卡销钉的一侧面与所述第一连接板接触，另一侧面与所述第三连接板接触。

优选地，所述卡销钉靠近所述弹簧的一侧设置一导杆，所述弹簧套设且固定于所述导杆。

优选地，所述卡销钉包括一卡块，所述卡块与所述第一连接板和第三连接板接触，所述卡块远离所述仓隔板的一侧设置一连接部，所述连接部与相邻所述卡齿之间的间隙配合；

所述连接部包括依次连接的挤压面、锁紧面和咬合面，所述挤压面与所述卡块接触第一连接板的部分连接；所述挤压面为一圆弧面；所述锁紧面为一平面，与所述间隙处的内壁配合；所述咬合面为一朝锁筒倾斜的斜面，与对应所述卡齿配合。

优选地，所述第三连接板的末端设置一用于限位所述卡块的内挡条，所述内挡条与所述第三连接板之间形成预设角度。

优选地，所述锁芯还包括第一过渡段，所述第一钢筋连接段、第一过渡段和锁筒连接段依次连接；所述第一过渡段与锁筒连接段的连接端，为一贴合平面；自锁状态时，所述贴合平面与所述锁芯连接段的开口端贴合。

优选地，所述锁筒还包括第二过渡段，所述第二钢筋连接段、第二过渡段和锁芯连接段依次连接。

一种钢筋自锁连接方法，基于所述的钢筋自锁连接器，包括以下步骤：

S1、安装两预制混凝土构件的钢筋：将第一预制混凝土构件的钢筋安装于锁芯的第一钢筋连接段，将第二预制混凝土构件的钢筋安装于锁筒的第二钢筋连接段；

S2、将锁芯的第一钢筋连接段浇筑于第一预制混凝土构件内、将锁筒整体浇筑于第二预制混凝土构件内；浇筑完毕后，所述锁芯的锁筒连接段外露于第一预制混凝土构件的接缝面，所述锁筒的敞开端与所述第二预制混凝土构件的接缝面平齐；

S3、自锁连接两预制混凝土构件：将锁芯的锁筒连接段***锁筒的锁芯连接段中，在***的过程中，卡销钉沿卡销孔移动，当卡销钉移动至相邻所述卡齿之间的间隙处时，卡销钉与所述间隙配合以形成自锁状态，最终实现第一预制混凝土构件和第二预制混凝土构件的连接。

与现有技术相比，本发明的优点为：

（1）该连接器不需要预留锚固长度的钢筋，且不依靠灌浆料来完成粘结锚固，方便预制混凝土构件的安装。具体的，安装预制混凝土构件时，锁芯准确***锁筒中，卡销钉被弹簧自动弹出，即实现自锁连接。

（2）该种连接方式为机械力连接，避免了化学灌浆连接的老化和失效问题，提高钢了筋连接的可靠性。具体的，自锁状态，即锁筒和锁芯连接到位时，锁芯上的贴合平面与锁筒上的敞开端贴合，保证本连接器受压时可靠传力。

附图说明

图1为本发明一实施例的钢筋自锁连接器的三维图；

图2为图1中锁筒与锁芯连接纵剖面图；

图3为图1中钢筋的立体图；

图4为图1中锁筒的立体图；

图5为图4的纵剖面图；

图6为图5中①的放大示意图;

图7为图1中锁芯的立体图；

图8为图7的锁芯纵剖面图；

图9为卡销单元的纵剖面图；

图10为卡销单元的立体图。

其中，1-上部连接筋；2-锁筒；3-锁芯；4-下部连接筋；5-连接筋螺纹；

6-第二钢筋连接段，7-第二过渡段，8-锁芯连接段，9-锁筒内螺纹；10-锁筒壁；11-卡齿；12-卡齿上表面；13-卡齿侧表面；14-卡齿下表面；15-锁筒连接段；16-第一过渡段；17-第一钢筋连接段；18-卡销单元；19-卡销孔；20-卡销仓；21-卡销钉；22-仓隔板；23-弹簧；24-导杆；25-咬合面；26-锁紧面；27-挤压面；28-内挡条。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

如图1~10，一种钢筋自锁连接器，其特征在于，包括：上部连接筋1、锁筒2、锁芯3、下部连接筋4及卡销单元18。在本实施例以外的其他实施例中，两钢筋也可以左右布置。

具体的，上部连接筋1与锁筒2螺纹连接，下部连接筋4与锁芯3螺纹连接，锁芯3***锁筒2，卡销钉21被弹簧23自动弹出，实现自锁连接，如图3所示。其中，所述上部连接筋1和下部连接筋4为需要连接的普通钢筋，如图2所示。钢筋连接端预制螺纹5，便于与锁筒2和锁芯3连接。

该连接器的具体结构如下：

锁芯3，为圆柱对称，包括依次连接的第一钢筋连接段17、第一过渡段16和锁筒连接段15，如图7~8所示。第一钢筋连接段17预制内螺纹，便于和下部连接筋4连接，第一过渡段16锥形，从第一钢筋连接段17过渡至锁筒连接段15，第一过渡段16与锁筒连接段15的连接端，预制为一贴合平面；自锁状态，即锁筒2和锁芯3连接到位时，贴合平面与锁芯连接段8的开口端贴合，保证本连接器受压时可靠传力；锁筒连接段15间隔布置双向垂直分布的若干卡销孔19，每个卡销孔19均与一卡销单元18配合，即卡销孔19的尺寸和卡销单元18的尺寸匹配，以保证卡销单元18安装紧固，且卡销单元18的卡销钉21在卡销仓20内可滑动。锁芯3主体部分和卡销单元18在生产预制时，分别制作完成后，拼装在一起形成整体。锁芯3各交界面均为圆弧过渡，避免应力集中。

卡销单元18包括卡销仓20、弹簧23、仓隔板22和一对卡销钉21，如图9和图10所示。卡销钉21可沿卡销孔19往返移动。具体的，卡销仓20卡设于其中一卡销孔19内的，卡销仓20包括依次连接的第一连接板、第二连接板和第三连接板；仓隔板22设置于第一连接板和第三连接板之间，卡销钉21和仓隔板22之间通过弹簧23连接；卡销钉21的一侧面与第一连接板接触，另一侧面与第三连接板接触；卡销钉21靠近弹簧23的一侧设置一导杆24，弹簧23套设且固定于导杆24。具体的，卡销仓20和仓隔板22均为薄壁钢材制成，卡销仓20为卡销钉21的滑动轨道，仓隔板22可固定弹簧23的端部并分割两侧的卡销仓20空间以避免弹簧23弹力相互影响。当卡销钉21受挤压而向内滑动，使弹簧23受压缩时，弹簧23导杆24可随卡销钉21向内滑动至仓隔板22处，此时卡销钉21可完全收入卡销仓20内。

卡销钉21，如图9所示，包括一卡块，卡块与第一连接板和第三连接板接触，卡块远离仓隔板22的一侧设置一连接部，连接部与相邻卡齿11之间的间隙配合，连接部可伸出卡销仓20。

连接部包括依次连接的挤压面27（卡销钉上表面）、锁紧面26（卡销钉侧表面）和咬合面25（卡销钉下表面）。挤压面27为圆弧形过渡面，与卡块接触第一连接板的部分连接，利于在锁芯3连接装配进锁筒2时，挤压面27受卡齿下表面14的圆弧面挤压而向卡销仓20内顺利压缩；锁紧面26为一平面，与间隙处的内壁配合，利于连接装配后与锁筒壁10紧贴无松动；咬合面25为一朝锁筒2倾斜的斜面，与对应的卡齿11配合，以利于和卡齿上表面12咬合并紧固，连接器在竖向受拉时卡齿11与卡销钉21不会发生滑移而脱开。进一步地，第三连接板的末端设置一用于限位卡块的内挡条28，内挡条28与第三连接板之间形成预设角度，避免卡块被弹出。

锁筒2，为圆柱对称结构，包括依次连接的第二钢筋连接段6、第二过渡段7和锁芯连接段8，如图4~5所示。

第二钢筋连接段6预制锁筒2内螺纹9，便于和上部连接筋1连接；第二过渡段7为锥形，从第二钢筋连接段6过渡至锁芯连接段8；锁芯连接段8用于安装锁筒连接段15，锁芯连接段8为一中空结构且锁芯连接段8远离锁筒2的一端面敞开；锁芯连接段8的锁筒壁10上设置沿锁芯连接段8轴向排列的若干卡齿11，相邻卡齿11之间的间隙，与对应的卡销钉21配合以形成自锁状态，即卡齿11便于和锁芯3上安装的卡销钉21在连接装配时互相咬合。其中卡齿11各表面细部构造如图6，卡齿上表面12向锁筒壁10倾斜，以利于和卡销钉21咬合并紧固卡销钉21；卡齿侧表面13平直，利于连接装配后与锁芯3侧面紧贴无松动；卡齿下表面14为从卡齿侧表面13向锁筒2壁的圆弧过渡，利于在锁芯3连接装配时，卡销单元18的卡销钉21受圆弧面挤压而向卡销仓20内顺利压缩。锁筒2各交界面均为圆弧过渡，避免应力集中。

本连接器可应用于普通建筑构件内部钢筋的连接，也可应用于装配式建筑中构件接缝处钢筋的连接。在装配式建筑中，第一预制混凝土构件和第二预制混凝土构件内需要连接的钢筋即为本发明的上部连接筋1和下部连接筋4。

由本领域技术人员可以知晓的是，预制混凝土构件，即在工厂内生产的标准化混凝土构件。制作时，先将其内部钢筋固定绑扎于模板内的预设位置，然后浇筑混凝土，养护完成拆除模板即可。而本发明的钢筋自锁连接器与所连接钢筋一起使用。

在装配式建筑中，该钢筋自锁连接器的工作原理：

S1、安装两预制混凝土构件的钢筋：将第一预制混凝土构件的钢筋（下部连接筋4）安装于锁芯3的第一钢筋连接段17，将第二预制混凝土构件的钢筋（上部连接筋1）安装于锁筒2的第二钢筋连接段6。

S2、将锁芯3的第一钢筋连接段17、第一过渡段16均浇筑于第一预制混凝土构件内、将锁筒2整体浇筑于第二预制混凝土构件内；浇筑完毕后，锁芯3的锁筒连接段15外露于第一预制混凝土构件的接缝面，锁筒2的敞开端与第二预制混凝土构件的接缝面平齐。

S3、自锁连接两预制混凝土构件：将锁芯3的锁筒连接段15***锁筒2的锁芯连接段8中，在***的过程中，销钉21受对应卡齿11的挤压而向内滑动，使弹簧23受压缩时，弹簧23导杆24可随卡销钉21向内滑动至仓隔板22处；当卡销钉21移动至相邻卡齿11之间的间隙处时，卡销钉21被弹簧23弹出，卡销钉21与间隙配合以形成自锁状态，最终实现第一预制混凝土构件和第二预制混凝土构件的连接。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钢筋自锁连接器，其特征在于，包括：

锁芯，包括第一钢筋连接段和锁筒连接段，所述第一钢筋连接段螺纹连接一钢筋，所述锁筒连接段上开设若干卡销孔，每个所述卡销孔均与一卡销单元配合；所述卡销单元包括卡销钉，所述卡销钉可沿卡销孔往返移动；

锁筒，包括第二钢筋连接段和锁芯连接段，所述第二钢筋连接段螺纹连接另一钢筋，所述锁芯连接段用于安装所述锁筒连接段，锁芯连接段为一中空结构且所述锁芯连接段远离锁筒的一端面敞开；所述锁芯连接段的内壁上设置沿锁芯连接段长度方向排列的若干卡齿，相邻所述卡齿之间的间隙，与对应的所述卡销钉配合以形成自锁状态；

所述卡销单元还包括一卡设于其中一卡销孔内的卡销仓，所述卡销仓包括依次连接的第一连接板、第二连接板和第三连接板；所述第一连接板和第三连接板之间设置一仓隔板，所述卡销钉和仓隔板之间通过一弹簧连接；所述卡销钉的一侧面与所述第一连接板接触，另一侧面与所述第三连接板接触。

2.根据权利要求1所述的钢筋自锁连接器，其特征在于，所述卡销钉靠近所述弹簧的一侧设置一导杆，所述弹簧套设且固定于所述导杆。

3.根据权利要求1所述的钢筋自锁连接器，其特征在于，所述卡销钉包括一卡块，所述卡块与所述第一连接板和第三连接板接触，所述卡块远离所述仓隔板的一侧设置一连接部，所述连接部与相邻所述卡齿之间的间隙配合；

所述连接部包括依次连接的挤压面、锁紧面和咬合面，所述挤压面与所述卡块接触第一连接板的部分连接；所述挤压面为一圆弧面；所述锁紧面为一平面，与所述间隙处的内壁配合；所述咬合面为一朝锁筒倾斜的斜面，与对应所述卡齿配合。

4.根据权利要求3所述的钢筋自锁连接器，其特征在于，所述第三连接板的末端设置一用于限位所述卡块的内挡条，所述内挡条与所述第三连接板之间形成预设角度。

5.根据权利要求1所述的钢筋自锁连接器，其特征在于，所述锁芯还包括第一过渡段，所述第一钢筋连接段、第一过渡段和锁筒连接段依次连接；所述第一过渡段与锁筒连接段的连接端，为一贴合平面；自锁状态时，所述贴合平面与所述锁芯连接段的开口端贴合。

6.根据权利要求1所述的钢筋自锁连接器，其特征在于，所述锁筒还包括第二过渡段，所述第二钢筋连接段、第二过渡段和锁芯连接段依次连接。

7.一种钢筋自锁连接方法，基于权利要求1~6之任一项所述的钢筋自锁连接器，其特征在于，包括以下步骤：

S1、安装两预制混凝土构件的钢筋：将第一预制混凝土构件的钢筋安装于锁芯的第一钢筋连接段，将第二预制混凝土构件的钢筋安装于锁筒的第二钢筋连接段；

S2、将锁芯的第一钢筋连接段浇筑于第一预制混凝土构件内、将锁筒整体浇筑于第二预制混凝土构件内；浇筑完毕后，所述锁芯的锁筒连接段外露于第一预制混凝土构件的接缝面，所述锁筒的敞开端与所述第二预制混凝土构件的接缝面平齐；

S3、自锁连接两预制混凝土构件：将锁芯的锁筒连接段***锁筒的锁芯连接段中，在***的过程中，卡销钉沿卡销孔移动，当卡销钉移动至相邻所述卡齿之间的间隙处时，卡销钉与所述间隙配合以形成自锁状态，最终实现第一预制混凝土构件和第二预制混凝土构件的连接。

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