技术领域
[0001] 本
发明涉及预制混凝土构件连接结构，具体涉及混凝土构件机械接头。
背景技术
[0002] 近年来，预制混凝土构件广泛应用到建筑行业，在使用预制混凝土构件时，时常需要对多个构件进行连接，因此也衍生出了机械插接接头等连接结构，机械接头以其易于插接和优良的抗拔抗
腐蚀性能在行业内得到越来越多的生产者和使用者的青睐，但是现有接头存在如下问题，
申请人通过对预制构件机械连接部位进行切割检查，发现现有插接接头在插杆插入过程中，存在接头插接失败的情况，由于插接接头为一次性插接产品，一旦出现失败，肉眼无法发觉，而且目前施工过程中没有相关规范针对插接接头插接状况进行检测的要求，这就导致带有插接失败的接头的混凝土构件在工程中继续被使用，为工程带来极为严重的隐患；即使国家施工规范进一步规范，能对已通过机械接头连接的预制构件得以有效检查，但对插接失败的预制构件修复也是极为不易的。
发明内容
[0003] 本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种混凝土构件机械接头，该机械接头可以解决现有机械接头容易出现插接轴线相对偏差或插接失败的缺点。本发明采用的技术手段如下：
[0004] 一种混凝土构件机械接头，包括第一连接套筒、第二连接套筒、插接件、导向件和分体卡环，所述第一连接套筒的一端为与
钢筋连接的第一连接端，另一端为与插接件配合的第二连接端，所述第二连接套筒的一端内侧设有径向向内凸出的卡台，另一端固定有所述导向件，所述卡台朝向导向件的一端设有圆台锥形的卡接面，所述导向件朝向卡台的一端为导向端，所述导向端设有圆台锥形的导向面，所述卡接面和导向面相对形成用于容纳分体卡环的导向槽，所述导向端设有能对插接件的插入方向进行校正的校正腔，所述分体卡环包括三个或三个以上周向拼接的卡齿，所述卡齿的外侧套有具有径向弹性的弹性圈，所述插接件能穿过分体卡环使分体卡环在导向槽内膨胀，并通过弹性圈的回弹将插接件卡接固定，所述导向件远离导向面的一端设有用于与
钢筋连接的连接部。
[0005] 进一步地，所述插接件为插杆，所述插杆包括固定座和设置在固定座上的插头，所述固定座通过
螺纹固定在第一连接套筒的第二连接端，所述插头上设有周向分布的内凹部，所述插头能穿过卡台和分体卡环，并通过弹性件回弹将分体卡环推至内凹部与卡接面之间，实现插头的卡接固定。
[0006] 进一步地，所述分体卡环上设有与所述卡接面配合的圆台锥形的第一固定面、与所述内凹部配合的圆台锥形的第二固定面以及与所述导向面配合的圆台锥形的滑动面，所述分体卡环的外侧设有用于容纳弹性圈的安装槽，所述弹性圈为螺旋一周半的
弹簧，所述弹簧的整体结构为圆柱环形。
[0007] 进一步地，所述分体卡环的插接件插入侧设有圆台锥形的插入导向面，所述第一固定面与滑动面的锥度相同，所述卡接面与导向面的锥度相同。
[0008] 进一步地，所述内凹部处设有圆台锥形的插接固定面，所述插接固定面与第二固定面相配合，所述插接固定面和第二固定面均为粗糙面。
[0009] 进一步地，所述插头的端部为圆台锥形的端头，所述端头的外侧面的大径端通过连续曲面与所述插接固定面的大径端相连，所述端头的小径端为插头的端面，所述端面处的直径小于分体卡环的最小内径。
[0010] 进一步地，所述校正腔为朝向插接件的圆柱形腔体，所述校正腔的内径与所述插头的最大直径相配合。
[0011] 进一步地，所述导向件通过螺纹固定在第二连接套筒内，所述导向件设有连接部的一端外侧设有对称的第二夹持平面，所述卡台的内壁上设有螺纹。
[0012] 进一步地，所述第一连接套筒和第二连接套筒的外部为棱柱形，所述第二连接端的外部设有凸缘，所述凸缘与套筒本体的外
侧壁之间通过倾斜面相连，所述第二连接端的内侧边缘处设有台阶面，使第二连接端的内壁处形成阶梯沉孔结构。
[0013] 进一步地，所述第一连接套筒和第二连接套筒的外部为八棱柱、十棱柱或十二棱柱。
[0014] 与
现有技术比较，本发明公开的混凝土构件插接接头由于分体卡环外侧套有径向弹性的弹性圈，在卡台和导向件的共同作用下，保证卡齿同时卡入插接件的内凹部内，同时由于卡齿被限位于导向槽内，使得分体卡环在与插接件
接触过程中，其只能沿导向槽滑动，同时导向件对插接件的插头进行
位置校正，使得插接件和连接套筒及时恢复同轴，保证分体卡环的不同卡齿都能顺利回弹卡入插接件和卡台之间，保证了插接的可靠性和成功率，且其具有结构简单，加工和安装方便等优点。
附图说明
[0015] 图1是本发明公开的混凝土构件机械接头的结构图；
[0016] 图2a是第一连接套筒的第一种
实施例的结构图，其中第一连接端为墩头卡台结构；
[0017] 图2b是图2a的左视图；
[0018] 图3a是第二连接套筒的结构图；
[0019] 图3b是图3a的左视图；
[0020] 图4a是插接件的结构图；
[0021] 图4b是图4a的左视图；
[0022] 图5a是导向件的第一种实施例的结构图，其中连接部为
螺纹孔结构；
[0023] 图5b是图5a的左视图；
[0024] 图6a是分体卡环的结构图(不含弹性圈)；
[0025] 图6b是图6a的左视图；
[0026] 图7a是弹性圈的结构示意图。
[0027] 图7b是图7a的左视图。
[0028] 图8a是导向件的第二种实施例，其中连接部为锥形孔结构；
[0029] 图8b是导向件的第三种实施例，其中连接部为墩头卡台结构；
[0030] 图9a是第一连接套筒的第二种实施例的结构图，其中第一连接端为螺纹孔结构；
[0031] 图9b是第一连接套筒的第三种实施例的结构图，其中第一连接端为锥形孔结构；
[0032] 图10是现有技术中插接接头的轴线与连接套筒不同轴时的示意图；
[0033] 图11是图10中插接接头进一步插入时的示意图。
具体实施方式
[0034] 如图1所示为本发明公开的混凝土构件机械接头，包括第一连接套筒1、第二连接套筒2、插接件3、导向件4和分体卡环5。如图2a和图2b所示，所述第一连接套筒1的一端为与钢筋7连接的第一连接端10，另一端为与插接件3配合的第二连接端11，如图3a和图3b所示，所述第二连接套筒2的一端内侧设有径向向内凸出的卡台20，另一端固定有所述导向件4，所述卡20朝向导向件4的一端设有圆台锥形的卡接面201，如图1、图5a和图5b所示，所述导向件4朝向卡台20的一端为导向端40，导向端40上设有圆台锥形的导向面41，所述卡接面201和导向面41相对形成用于容纳分体卡环5的导向槽21，所述导向端40设有能对插接件3的插入方向进行校正的校正腔42，如图6a和图6b所示，所述分体卡环5包括三个或三个以上周向拼接的卡齿50，所述卡齿50的外侧壁上具有弹性圈槽55，弹性圈槽55内套有具有径向弹性的弹性圈6，所述插接件3能穿过分体卡环5使分体卡环5在导向槽21内膨胀，并通过弹性圈6的回弹将插接件3卡接固定，所述导向件远4离导向面41的一端设有用于与钢筋7连接的连接部43。在本实施例中，如图1和图2a所示，第一连接套筒1的第一连接端10设有墩头卡台结构以便于与PC钢棒进行连接，如图9a所示，第一连接套筒1的第一连接端10还可以为螺纹孔以便于与螺纹钢进行连接，如图9b所示，第一连接套筒1的第一连接端10是圆台锥形孔，钢绞线可以通过钢绞线锚头被限位于锥形孔内以实现第一连接套筒与钢绞线的连接。
相应地，如图1和图5a所示，在本实施例中，导向件4的连接部43为螺纹孔以便于与螺纹钢进行连接，如图8a所示，连接部43为圆台锥形孔以便于与钢绞线进行连接，如图8b所示，连接部43为墩头卡台结构以便于与PC钢棒进行连接，第一连接端和连接部的具体结构可以根据实际需要进行选取。
[0035] 进一步地，如图4a和图4b所示，所述插接件3为插杆，所述插杆为一体结构，也可以为组装结构，所述插杆包括固定座30和设置在固定座30上的插头31，所述固定座30通过螺纹固定在第一连接套筒1的第二连接端11，所述插头31上设有周向分布的内凹部32，如图1所示，所述插头31能穿过卡台20和分体卡环5，并通过弹性圈6回弹将分体卡环5推至内凹部32与卡接面201之间，实现插头的卡接固定。弹性圈41可以为刚性的弹性圈，例如弹簧，也可以为柔性的弹性圈，例如
橡胶圈，优选刚性弹性圈，因为刚性弹性圈更利于保证分体卡环的不同卡齿在连接套筒内的轴向位移相同，如图7a和图7b所示，本实施例中，所述分体卡环5的外侧设有用于容纳弹性圈41的安装槽55，所述弹性圈41为螺旋一周半的弹簧，所述弹簧的整体结构为圆柱环形。
[0036] 进一步地，如图6a和图6b所示，所述分体卡环5上设有与所述卡接面201配合的圆台锥形的第一固定面51、与所述内凹部32配合的圆台锥形的第二固定面52以及与所述导向面41配合的圆台锥形的滑动面53，所述分体卡环5的插接件插入侧设有圆台锥形的插入导向面54，所述第一固定面与滑动面的锥度相同，所述卡接面与导向面的锥度相同，也就是说，从截面上来看，插入导向面54、第一固定面51、卡环外侧面、滑动面53和第二固定面52依次连接，使截面形成五边形结构，第一固定面51与滑动面53在截面上形成的线相互平行，卡接面与导向面在截面上形成的线相互平行。
[0037] 进一步地，所述内凹部32处设有圆台锥形的插接固定面33，所述插接固定面33与第二固定面52相配合，所述插接固定面33和第二固定面52均为粗糙面，插接固定面和第二固定面均为粗糙面可以增加插接件与卡环之间的抗拔
力。
[0038] 进一步地，所述插头31的端部为圆台锥形的端头35，所述端头35的外侧面的大径端通过连续曲面34与所述插接固定面33的大径端相连，形成平滑连接，本实施例中，所述连续曲面34包括球形面和使球形面与插接固定面相连的光滑曲面，所述球形面处形成球台形结构，所述球台形结构为将球形以两个相互平行的面切割，得到的从一个切割面到另一个切割面直径逐渐增大的结构，所述端头35的小径端为插头的端面，所述端面处的直径小于分体卡环5的最小内径，在插头31插入分体卡环5时，端头35的锥形面结构能给予分体卡环5足够的径向的力，使分体卡环5顺利胀开，并沿导向槽滑动。所述插头上设有第一夹持平面36，用于组装时使用工具进行旋钮。
[0039] 进一步地，如图5a所示，导向件4的校正腔42为朝向插接件的圆柱形腔体，所述校正腔的内径与所述插头的最大直径相配合，校正腔可以在插接件插入分体卡环中后容纳插头，并且可以通过校正腔对插入的插接件进行位置校正，以保证插接件的轴线与导向件的轴线共线，保证混凝土桩的插接的精确性。在本实施例中，所述导向件通过螺纹固定在第二连接套筒内，所述导向件设有连接部的一端外侧还设有对称的第二夹持平面44，以便于进行安装，所述卡台的内壁上设有螺纹，用于对预
应力钢筋张拉时对钢筋端部进行固定和张拉。
[0040] 本发明中第一连接套筒和第二连接套筒的外部均为棱柱形，优选八棱柱、十棱柱或十二棱柱，在本实施例中，如图2b和图3b所示，第一连接套筒和第二连接套筒的外部为十二棱柱，采用棱柱形结构可以增加其与混凝土桩的抱裹力。进一步地，第一连接套筒1的第二连接端11的外部设有凸缘110，所述凸缘110与套筒本体12的外侧壁之间通过倾斜面13相连，所述第二连接端的内侧边缘处设有台阶面14，使第二连接端的内壁处形成阶梯沉孔结构。在第二连接端外部设有凸缘，可以在不增加第一连接套筒本体的外径尺寸的情况下，增加第一连接套筒与混凝土桩端面的接触面积，避免因接触面积过小导致混凝土桩端面被压裂或混凝土脱落等情况的发生，同时由于第一连接套筒的套筒本体的尺寸没有增加，不会降低混凝土桩径向方向上的混凝土厚度，保证了混凝土桩的
质量。在凸缘与套筒本体上设置有倾斜面，既可以避免产生应力集中，同时可以避免凸缘与套筒本体之间产生狭小间隙使得混凝土无法进入而造成混凝土桩端面与第一连接套筒之间的连接强度低的问题。
[0041] 根据中华人民共和国国家标准GB13476-2009先张法
预应力混凝土管桩的要求，对于管桩的尺寸允许偏差中，端部倾斜要求小于0.5％D，也就是端面始终会存在一定误差范围内的倾斜，对于桩端直径为500mm的桩，其倾斜距离要控制在2.5mm之内，则在垂直打桩的过程中，两个对接的桩端均倾斜的可能，也就是两个桩端倾斜距离之和要在5mm之内，也就是说在插接时，两个桩端面之间可能存在缝隙，插头无法插接充分，且可能有斜插和不同轴插接的情况，如图10和图11所示为现有技术中的机械接头在插接件与连接套筒插接过程中出现由于插接件与连接套筒不同轴的情况下引起插接失败的示意图，其中x-x表示插接件的轴线，y-y表示连接套筒的轴线，如图10所示，插接件3的插头穿过中间
螺母8与分体卡环5接触，在施加外力使插接件3向连接套筒插接过程中，下侧的卡齿先与插头接触，而上侧的卡齿后与插头接触，如图11所示，下部的卡齿先与插头接触并且在插头的作用下压缩弹性件9，上部的卡齿后与插头接触，因此造成两侧的卡齿偏斜，在插头进一步的插入时，如图11所示，由于插头下侧与连接套筒的内壁间距较小，因此下侧的卡齿在插头的推动下进一步的压缩弹性件并且会一直被插头端部限制无法进入内凹部，而插头上侧与连接套筒的内壁间距较大，因此上侧的卡齿在弹性件的推动下进入内凹部，当除去外力时，由于上侧的卡齿已进入凹陷部并将插头卡住，而下侧的卡齿未进入凹陷部，又由于插接时桩端板之间存在一定缝隙，下侧的卡齿无法再进入内凹部，甚至发生
角度翻转卡在套筒内，造成连接失败。
[0042] 此外，正如图10和图11所示，现有技术中卡齿均在连接套筒底部的弹性件的作用下实现回弹和卡紧，因此插入过程中，需要先推动卡齿在轴向上产生一定行程，压缩弹性件，压缩至一定程度后，才使卡齿径向向外移动，允许插头通过分体卡环的中间孔，这就增加了插接过程中卡齿的轴向行程，为了与之配合，需要设置较长的插头，才能实现卡接，这样以来，为了保证整个插头的强度，插头的内凹部处的锥台形结构的锥度就会相对比较小，锥度越小，锥面的倾斜度越小，则插接后拔出间隙越大，抗拔性能越差。
[0043] 相比较而言，本实施例公开的混凝土构件插接接头在以下几个方面进行优化，解决了上述问题：
[0044] 首先，本实施例的导向件上设置了校正腔，在插头插入的同时，对插头的位置进行校正，在最大程度上减小插头中
心轴的偏移；第二，本实施例所述的分体卡环与导向槽配合，在卡台和导向件的共同作用下，保证卡齿同时卡入插接件的内凹部内，同时由于卡齿被限位于导向槽内，使得分体卡环在与插接件接触过程中，其只能沿导向槽滑动，通过弹性圈的轴向回弹力实现回弹，导向槽的导向作用使分体卡环的卡齿抱裹在插头上，在受到拉力时，起到进一步校正的作用，在校正腔对插头已经完成校正的
基础上，进一步实现插头均衡受力；第三，本实施例通过导向槽对分体卡环进行导向，配合弹性圈的作用实现分体卡环的张合，整个插接过程中，插头的轴向行程相对较短，使得插头的内凹部处锥台的锥度可以设置得比较大，锥度越大，锥面的倾斜度越大，插接后受力时拔出间隙小，抗拔性能得到提升。在以上三点的综合作用下，本实施例所述的混凝土构件插接接头大幅度提升插接的成功率，完全可以保证插接的可靠性。
[0045] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种
变形和改进，均应落入本发明
权利要求书确定的保护范围内。
