CN108915158B - 一种分离式组合灌浆套筒及连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分离式组合灌浆套筒，包括管体分别呈中空的内接头和外接头；内接头和外接头相互匹配，内接头和外接头的管壁分别设有若干贯通管体的螺孔，且套接状态下，螺孔叠合，并通过匹配的螺栓固定；外接头外侧端的管壁设有灌浆孔，内接头外侧端的管壁设有出浆孔。本发明在传统的灌浆套筒连接技术的基础上增加了螺栓连接的保障措施，因而传统灌浆套筒的施工工艺及技术措施仍然适用于本套筒连接件，具有结构简单、操作方便、实用性强及连接可靠等优点；其结构合理、连接可靠、操作简单，能在现有的灌浆工艺和施工技术下提升灌浆套筒节点的连接质量，解决装配式结构中灌浆套筒节点连接质量难以保证的缺点，具有很强的实用性和广泛的适用性。

Description

一种分离式组合灌浆套筒及连接方法

技术领域

本发明涉及一种灌浆套筒，具体涉及一种分离式组合灌浆套筒及连接方法。

背景技术

装配式混凝土结构是指将混凝土结构中的主要受力构件在工厂预制后，再运送到施工现场装配而成的混凝土结构。装配式结构是我国建筑工业化发展的需要，具有施工速度快、能耗低及绿色环保等特点。

装配式结构是我国建筑结构发展的重要方向之一，也是目前重点推广的结构形式。在装配式建筑中，预制件之间的可靠连接是保障结构安全性的关键，也是结构实现预期功能的前提条件。

目前，装配式结构中普遍采用的钢筋连接方式是灌浆套筒连接，该连接方式是将两段待连接的钢筋放置在密闭的套筒中，再通过灌浆完成连接。灌浆套筒连接的工艺流程大致可分为吹灰与灌浆两道工序，即先将待连接套筒里的杂质和空气抽出，再灌入高性能浆料完成钢筋连接，具有空间占用少、传力直接、性能稳定等特点。尽管灌浆套筒连接件在装配式建筑中应用广泛，但套筒的连接性能受灌浆料质量、施工设备及现场环境等诸多因素影响，如灌浆料强度不足、套筒内气泡未完全排空、套筒内壁与待连接钢筋的间隙过小或触碰等，都会直接影响套筒的连接性能。

此外，目前实际工程中对灌浆套筒连接件灌浆后的施工质量检验和监控技术尚不成熟，时有因灌浆套筒连接不可靠导致工程事故或质量不合格的情况发生，这严重制约了装配式混凝土结构的推广与应用。

为提高灌浆套筒连接件的浆锚性能，专利CN 108035493A公开了一种在套筒内腔设置带倒刺钢骨架的灌浆套筒连接件，利用钢骨架与待连接钢筋表面上的肋增加机械咬合力和灌浆料的粘结力，进而提高连接件的连接性能。专利CN106677433A公开了一种套筒内壁带拨片的灌浆套筒连接件，利用拨片增强筒壁与钢筋的摩阻力以及灌浆料的粘结效果，进而提高套筒连接件的连接性能。

上述两种发明是通过在套筒内增加刚性填充物来提高连接性能，但增加填充物的同时也进一步压缩了套筒中存在的空隙、挤压了灌注砂浆的空间，当填充物过多时反而影响灌浆料流动性和连续性，进而影响灌浆料的浆锚效果，易导致连接失效。此外，上述两种方法中的套筒连接件加工制作复杂，成本较高，从本质上说仍然仅依靠高性能砂浆的粘结锚固性能实现钢筋连接，这在实际应用中存在较大的局限性。

因此，实有必要发明一种更为实用、可靠的灌浆套筒连接件。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可大幅度提高构件中钢筋的连接性能、应用方便且具有工程实用价值的分离式组合灌浆套筒及连接方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种分离式组合灌浆套筒，包括管体分别呈中空的内接头和外接头；

所述内接头和外接头相互匹配，且外接头套接内接头；

所述内接头和外接头的管壁分别设有若干贯通管体的螺孔，且套接状态下，螺孔叠合，并通过匹配的螺栓固定；

所述外接头外侧端的管壁设有灌浆孔，内接头外侧端的管壁设有出浆孔。

上述内接头和外接头的外侧端，分别接连接管。

进一步的，上述连接管的外径与外接头的外径相同。

进一步的，上述灌浆孔和出浆孔分别设于连接管的管壁上。

进一步的，上述外接头和/或连接管的外壁设有凹凸状环纹。

上述螺孔位于管体的纵轴中心线上。

上述外接头的螺孔周边设有垫台。

进一步的，上述垫台为方形。

上述的一种分离式组合灌浆套筒的连接方法，包括以下步骤：

S1、将待连接钢筋分别插入内接头和外接头的外侧端管腔内；

S2、相互嵌套内接头和外接头，叠合螺孔后，使用螺栓固定连接；

S3、从灌浆孔注入浆料，直至出浆孔流出后，密封灌浆孔和出浆孔；

S4、使用砂浆填充、密封套筒的界面缝隙，待表面混凝土平整后进行养护。

上述步骤S1中的待连接钢筋分别插入内接头和外接头的管腔内，其端末不触及螺孔。

本发明的有益之处在于：

本发明的一种分离式组合灌浆套筒连接件，改传统灌浆套筒连接件完全依靠灌浆料固化粘结的一次连接方式为依靠螺栓连接和灌浆料固化粘结相结合的混合连接方式，该混合连接方式给套筒连接件提供双重保障，大大提高了灌浆套筒连接件的可靠性和抗干扰性，可有效改善传统灌浆套筒连接件在现有施工技术和灌浆工艺水平下可能出现的连接质量问题。

相比传统的整体式灌浆套筒的连接力F_T1(主要由灌浆料在连接钢筋与套筒内壁之间产生的粘结力F_b提供，F_T1＝F_b)，分离式灌浆套筒的连接力F_T2主要由螺栓提供的销栓力F_S、内外套筒之间的摩擦力F_U以及灌浆料在套筒接头和连接钢筋之间产生的粘结力F_b提供(即F_T2＝F_b+F_S+F_U)，显然F_T2>F_T1，套筒的连接能力大大提高。且，通过套筒外表面上的凹凸状环纹，能有效地提高套筒连接件与外部混凝土之间的粘结性能。

本发明的套筒内外接头需与待连接钢筋一端连接后预埋在预制构件内，因此可方便控制钢筋在套筒内的伸入长度及位置，避免了传统灌浆套筒连接件在施工现场连接时出现钢筋伸入长度不足、难以对中以及钢筋伸入端偏壁等影响连接的施工质量问题。

本发明的离式组合灌浆套筒连接件，在传统的灌浆套筒连接技术的基础上增加了螺栓连接的保障措施，因而传统灌浆套筒的施工工艺及技术措施仍然适用于本套筒连接件，具有结构简单、操作方便、实用性强及连接可靠等优点；其结构合理、连接可靠、操作简单，能在现有的灌浆工艺和施工技术下提升灌浆套筒节点的连接质量，解决装配式结构中灌浆套筒节点连接质量难以保证的缺点，具有很强的实用性和广泛的适用性。

附图说明

图1为本发明的灌浆套筒的结构示意图；

图2为本发明的外接头的结构示意图；

图3为本发明的内接头的结构示意图；

图4为本发明的灌浆套筒的结构示意图的剖面图；

图5为本发明的外接头的侧视图；

图6为本发明的内接头的侧视图；

图7为本发明灌浆套筒的连接状态的结构示意图的剖面图；

图8为本发明的灌浆套筒的使用状态图。

附图中标记的含义如下：1、内接头，2、外接头、3、连接管，4、螺栓，5、浆料，6、灌浆孔，7、出浆孔，8、螺孔，9、垫台，10、钢筋，11、环纹。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1所示，一种分离式组合灌浆套筒，由可以相互嵌套的内接头1与外接头2，以及将两接头连接起来的高强螺栓4组成。套筒的外表面设有提高套筒与外部混凝土粘结性能的凹凸状环纹11。该套筒先通过螺栓4进行一次连接，再通过注入高性能灌浆料5进行二次连接，从而提升套筒的连接性能，增加连接的可靠性。

如图2和图3所示，内接头1与外接头2的纵向长度相等，二者可相互嵌套。沿纵向，内、外接头2的外侧端分别设有连接管3。

内接头1与外接头2上，分别设有两个与套筒纵轴线相垂直的螺孔8，当内接头1与外接头2相互嵌套后，两接头上的螺孔8可以一一对齐，以便采用螺栓4进行固定连接。

两螺孔8均位于纵轴中心线位置并相距一定距离，以确保螺栓4与套筒内壁之间存有足够的空隙，以方便灌浆料5灌注填充，确保浆锚的效果。

两接头的连接管3上分别设有圆形的灌浆孔6与出浆孔7，方便套筒在进行螺栓4一次连接后再进行灌浆二次连接。

如图4-7所示，内接头1与外接头2的连接管3的纵向长度相等，截面内外径均相同；

两接头的纵向长度相等，但截面内外径不同；其中，内接头1的截面外径D1略小于其连接管3的截面外径D3；外接头2的截面外径D2与其连接管3的截面外径D3相等，而内径d2与内接头1的截面外径D1相等，以保证内、外接头2能够相互嵌套，形成一个内外径相等的完整圆形套筒。

灌浆套筒采用螺栓4进行一次连接前，待连接钢筋10分别与内接头1和外接头2的一端采取焊接或机械连接等方式连接，且待连接钢筋10一端需伸入套筒内一段长度以便于浆锚，但伸入长度不能跨越最外侧螺孔8，以免影响螺栓4连接。

如图7所示，灌浆套筒经螺栓4一次连接后，需进行灌浆二次连接。高性能灌浆料5从灌浆孔6中注入，直至有浆料5从出浆孔7中排出，再密封灌浆孔6和出浆孔7完成灌浆。灌入的高性能砂浆能密实地填充套筒内壁、螺栓4以及连接钢筋10之间的空隙，可将套筒、螺栓4及待连接钢筋10可靠地粘结在一起。

如图8所示，预制构件时，分离式灌浆套筒的整个外接头2(含外接头2及其连接管3)和内接头1需分别预埋入待连接的两个预制构件中，内接头1的连接管3需裸露在外，以便连接时嵌套于外接头2内。

此外，预埋外接头2的预制构件需在外接头2的螺孔8位置处预留一定的空隙，以便采用螺丝刀等工具进行螺栓4连接。待连接完成后再采用高性能砂浆填充、弥补预留空隙。

灌浆套筒采用螺栓4进行连接时，参考《钢结构设计标准》(GB50017-2017)，套筒和螺栓4设计需满足以下条件：

螺栓4不被剪断。单个螺栓4的抗剪承载力设计值

需满足

其中，d为螺栓4直径；

为螺栓4抗剪强度，钢筋10所受拉力小于钢筋10母材抗拉强度，即T≤f_yA_s，f_y、A_s分别为钢筋10的屈服强度和截面面积。

孔壁不发生挤压破坏，单个螺栓4的承压承载力设计值

满足

其中，t为承压面厚度，

为螺栓4承压强度设计值。

套筒截面削弱处不被拉断，薄弱截面的抗拉承载力设计值N_t＝[π(R²-r²)-td]f_t，需满足N_t≥T，其中R、r分别是内外接头2嵌套而成的套筒的外径与内径，f_t为套筒材料的抗拉强度。

螺栓4孔壁不发生冲切破坏，两螺栓4孔中心间距l满足l≥2d。

正常使用过程中螺栓4杆不发生弯曲。内外套筒接头螺栓4连接处的夹紧长度h需满足h＝2t≤(4:6)d，t为内外套筒连接处的壁厚。

受力分析：

本发明的分离式灌浆套筒连接力F_T2主要由螺栓4提供的销栓力F_s、内外套筒之间的摩擦力F_μ以及灌浆料5在套筒接头和连接钢筋10之间产生的粘结力F_b提供，即：

F_T2＝F_b+F_s+F_μ (1)

而传统的整体式灌浆套筒的连接力F_T1，主要由灌浆料5在连接钢筋10与套筒内壁之间产生的粘结力F_b提供，即：

F_T1＝F_b (2)

比较可得，式(1)远大于式(2)，即分离式灌浆套筒连接可靠性优于传统的整体式灌浆套筒。

具体的分离式组合灌浆套筒的连接方法，包括以下步骤：

S1、先将待连接钢筋10分别与内接头1和外接头2的连接管3端相连，并使待连接钢筋10伸入套筒内一定长度且不跨越最外侧螺孔8边缘，以确保内、外套筒之间的螺栓4连接不受影响；

S2、吊装预制件，使对应的内、外接头2相互嵌套，调整内外接头2的螺孔8位置，并使用电动螺丝刀进行螺栓4连接，完成套筒的一次连接；

S3、套筒一次连接完成后进行灌浆连接，从灌浆孔6中注入灌浆料5直至出浆孔7中有浆体材料流出，迅速将灌浆孔6与出浆孔7密封，完成二次连接。

S4、使用高性能砂浆对预制装配式构件连接处的界面缝隙以及预制件螺栓4连接预留孔进行填充、密封，待混凝土构件表面混凝土平整后进行养护。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种分离式组合灌浆套筒，其特征在于，适用于装配式混凝土结构，包括管体分别呈中空的内接头和外接头；

所述内接头和外接头相互匹配，且外接头套接内接头；

所述内接头和外接头的管壁分别设有若干贯通管体的螺孔，且套接状态下，螺孔叠合，并通过匹配的螺栓固定；

所述外接头外侧端的管壁设有灌浆孔，内接头外侧端的管壁设有出浆孔；

所述内接头和外接头的管腔分别用于容纳不同的钢筋端部，且灌浆孔和出浆孔分别用于向叠合后的管腔内注入、溢出灌浆料。

2.根据权利要求1所述的一种分离式组合灌浆套筒，其特征在于，所述内接头和外接头的外侧端，分别接连接管。

3.根据权利要求2所述的一种分离式组合灌浆套筒，其特征在于，所述连接管的外径与外接头的外径相同。

4.根据权利要求2所述的一种分离式组合灌浆套筒，其特征在于，所述灌浆孔和出浆孔分别设于连接管的管壁上。

5.根据权利要求2所述的一种分离式组合灌浆套筒，其特征在于，所述外接头和/或连接管的外壁设有凹凸状环纹。

6.根据权利要求1所述的一种分离式组合灌浆套筒，其特征在于，所述螺孔位于管体的纵轴中心线上。

7.根据权利要求1所述的一种分离式组合灌浆套筒，其特征在于，所述外接头的螺孔周边设有垫台。

8.根据权利要求7所述的一种分离式组合灌浆套筒，其特征在于，所述垫台为方形。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种分离式组合灌浆套筒的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将待连接钢筋分别插入内接头和外接头的外侧端管腔内；

S2、相互嵌套内接头和外接头，叠合螺孔后，使用螺栓固定连接；

S3、从灌浆孔注入浆料，直至出浆孔流出后，密封灌浆孔和出浆孔；

S4、使用砂浆填充、密封套筒的界面缝隙，待表面混凝土平整后进行养护。

10.根据权利要求9所述的一种分离式组合灌浆套筒的连接方法，其特征在于，所述步骤S1中的待连接钢筋分别插入内接头和外接头的管腔内，其端末不触及螺孔。

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