具有一个或多个改进的带槽锁定突起的桩机械接头的制作方法

1.本实用新型涉及用于建筑物地基的桩，尤其涉及桩段及其桩接头。


背景技术：

2.通常，预制桩是分段生产的。为了使这些桩能够安装在地下深处(超过桩的单个段的深度)，通过钢接头连接各个段使各个桩加长。钢接头的类型主要有两种，机械式和焊接式钢接头。
3.基本上，用于桩的传统焊接式钢接头由以下钢构件组成：
4.锚杆(用于预应力桩时可选)
5.一个或多个螺丝孔(通常用于预应力桩)
6.连接板
7.踢脚
8.典型的焊接式钢接头沿连接板的周边焊接。有时，焊接式钢连接板制成公头(带有突出的钢筋)和母头(带有钢管以容纳公头连接板的突出钢筋)连接板；有时，焊接式连接板制成相同的(无突出钢筋或钢管)。
9.连接到连接板上的锚杆用于传递桩承受的应力，但是，通常一些用于预应力桩的连接板不具有锚杆，而是由连接板将应力传递给预应力桩的预应力钢丝、钢绞线或钢筋束。
10.目前的预应力桩通常是通过预应力钢丝、钢绞线或钢筋束将连接板钩到桩上来附接其连接板，该预应力钢丝、钢绞线或钢筋束通过进行其它过程，使端部被压缩和扩大成蘑菇状纽扣，扩大的蘑菇状纽扣端钩到连接板上，以将连接板固定在桩上。
11.在预应力桩的生产过程中，连接板放置在桩模的两端，钢连接板放置在相对的两端。通过固定到预应力钢丝、钢绞线或钢筋束上(对于预应力桩)，或固定到桩模的门上(对于非预应力桩)，使连接板完全固定。
12.目前，已对这种用于连接桩段的桩接头进行了极大的改进。在gb2363150a
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承插式桩连接”中可以找到这种接头的例子，它描述了通过将插头引入插座来连接桩段。插座的内部尺寸足以在不受干扰的情况下插入插头，从而在不向插座中引入其它材料的情况下形成接头(尽管可能在插座内引入热熔粘合剂)。然而，这种方法价格昂贵且不普及。
13.在wo2020094923“桩接头”中，一个或多个销钉具有机加工孔，以插入一个或多个锁定销(一个或多个锁定销进入一个或多个销钉的机加工孔以防止一个或多个销钉松脱)。该锁定销从桩的外部引入，并在与一个或多个销钉接触之前穿过圆柱形空腔。这种类型的桩机械接头已被广泛使用并且具有相当一致的性能，但是由于将一个或多个销钉焊接到连接板上引起的热应变，需要连接板具有相当的厚度。这种类型的桩机械接头的另一个常见问题是锁定销穿过的圆柱形空腔可能会被桩混凝土浇注阶段的混凝土或打桩阶段常见的碎屑堵塞或阻塞，从而使这种类型的桩机械接头难以安装甚至无法操作。
14.在wo2015026223“混凝土桩端板”中，一个或多个锁定销被完全锤入以通过一个或多个锁定销的全长(或大部分长度)锁定桩接头。这种类型的桩机械接头价格昂贵，容易受
碎屑(可能在打桩阶段的任何时候引入)的影响，并且在制造桩机械接头构件时需要非常高水平的加工公差以确保操作成功。高成本、需要高制造质量、以及这种桩机械接头容易受碎屑或尺寸误差的影响而失效的敏感性，使得这种类型的桩机械接头不普及。
15.此外，为了实现桩的连接，需要沿周边焊接的连接板存在一个常见问题，即焊接质量经常受到质疑。鉴于连接板周边的焊接是在室外而不是在工厂内进行的，环境的影响可能会对焊接质量产生不利影响。此外，焊缝质量也直接取决于焊工的技能，这可能是质量波动和人为错误的问题，且可能严重影响焊接桩接头的性能。
16.因此，需要设计一种更便宜、更有效且足够坚固的桩连接系统，该系统易于执行，并且能够满足任何承载要求，同时具有一致、可靠的性能。


技术实现要素：

17.本实用新型不需要焊接连接板的周边，这在传统焊接接头设计的情况下是必需的，传统焊接接头设计已被发现是耗时的，其中焊接桩接头的最终性能的质量很大程度上取决于焊工的技术。
18.本实用新型的主要构件的详细说明如下：
19.(1)一个或多个带槽突起
20.一个或多个带槽突起的头部被车床加工成带有螺栓基座或杆的蘑菇状。该头部的直径大于该螺栓基座或杆的直径。该一个或多个带槽突起的头部应经车床精确加工，以与横截面可能为圆形的锁定销均匀接触，并且，即使在连接板具有尺寸误差的情况下，通过从连接板准确的伸出量以确保一致的工作公差。一个或多个突起中的每一个可具有多于一个沟槽。
21.(2)用于一个或多个带槽突起的一个或多个螺纹孔
22.一个或多个带槽突起制有螺栓基座或杆。应将桩连接板进行钻孔和攻丝以形成用以接收一个或多个带槽突起的螺栓基座或杆的螺纹孔。
23.(3)用以容纳相对桩的连接板的一个或多个带槽突起的头部的一个或多个容纳腔
24.使用直径略大于一个或多个带槽突起的头部直径的平立铣刀，在一个或多个螺纹孔旁设定距离处铣出一个或多个圆形空腔。该一个或多个空腔应容纳相对桩的连接板的一个或多个带槽突起。此外，可使用t形槽侧铣刀进一步形成放置一个或多个带槽突起的唇缘的槽口，以提高锁定强度。
25.(4)用于桩连接板内锁定销的铣槽(groove)或槽孔(slot)
26.使用侧铣刀而不是立铣刀在一个或多个螺纹孔和一个或多个容纳腔之间铣出槽或槽孔，以形成锁定销穿过的通道。该槽或槽孔的加工方式使得当两个连接板组合时，由两个槽或槽孔形成一个完整的通道，使得锁定销从桩的外部插入以接触带槽突起。基本上每个槽或槽孔形成锁定销将穿过的通道的一半，并且两个槽或槽孔形成一个完整的通道。
27.(5)一个或多个锁定销
28.一个或多个锁定销通常为圆柱形的钢杆，用于在两个桩连接板接触后插入两个带槽突起(一个头朝上，另一个头朝下)之间。将该一个或多个锁定销插入由两个接触的连接板的两个槽或槽孔形成的通道中，并且在一个或多个锁定销与带槽突起接触后，锁定销被锤入以将桩接头锁定在一起。
29.本实用新型实质上是一种用于桩接头的机械接头锁定机构，包括一个或多个具有螺栓基座或杆的带槽突起，及其在桩的连接板上的相应的一个或多个螺纹孔；一个或多个容纳腔(用于容纳相对接头的相对的一个或多个突起)；桩的连接板中的一个或多个铣槽或槽孔及其相应的横截面可以为任何形状的一个或多个锁定销。一个或多个带槽突起中的一个或多个槽的形状应取决于一个或多个锁定销的横截面形状。一个或多个带槽突起与一个或多个锁定销的表面处于部分接触。此外，由于一个或多个带槽突起仅部分地围绕一个或多个锁定销的周边，这种不连续方式使得一个或多个带槽突起具有一定折曲，从而易于插入一个或多个锁定销。荷载传递(例如拉伸荷载)将从上带槽突起传递到下带槽突起，其中锁定销位于上下带槽突起之间。
30.本实用新型不需要将一个或多个带槽突起焊接到连接板上，而是通过将一个或多个带槽突起的螺纹部分螺纹连接到连接板自身上，来将一个或多个带槽突起组装到桩的连接板上。由于无需焊接，不会产生任何由焊接引起的热应变，因此无需厚连接板来分布或承受热应变，并且由于一个或多个带槽突起与连接板之间没有焊接，使得一个或多个带槽突起可能产生一些折曲或横向移动，从而使得锁定销易于安装。
31.此外，由于一个或多个带槽突起的螺栓基座或杆，一个或多个锁定销的移动和与一个或多个带槽突起的摩擦产生拧紧扭矩。这增加了锁定机构的预应力，并且还用于在完成一个或多个锁定销的安装或锤击时，保证锁定机构正确组装的质量。由于带槽突起是被螺纹连接到连接板上而不是焊接到连接板上，带槽突起可旋转，因此锁定销还易于安装或锤入。每个锁定销与两个带槽突起(分别来自相对连接板的每一侧)的接触确保可以承受拉伸荷载。
32.本实用新型的一个或多个带槽突起被螺纹连接到桩的连接板和每个带槽突起上，其中一个或多个带槽突起被车床精确加工以符合工作公差。连接板不准确的加工公差、损坏或形变，通常会导致现有技术的机械接头操作困难甚至无法操作，考虑到一个或多个带槽突起本身具有一起制造时的所需公差，因此对于本实用新型来说，不存在上述问题。一旦一个或多个带槽突起被螺纹连接到连接板上，由于带槽突起本身具有的精度，伸出量(这对于本实用新型的操作公差至关重要)总是准确的，并且与连接板的尺寸条件无关。
33.对于本实用新型，桩机械接头的操作过程的典型实施涉及两个相对的桩接头(带槽突起正确地螺纹连接至各自的螺纹孔中)，其被放置在一起，使带槽突起全部进入容纳腔，直到两个桩的连接板完全接触。当插入一个或多个锁定销时(通过两个相对连接板的两个铣槽或槽孔组合形成的通道)，通常通过锤击完成桩接头的锁定，使得一个或多个锁定销与一个或多个突起的槽接触，从而防止两个桩接头分离。一个或多个锁定销将用于传递拉伸荷载，并且还在一个或多个锁定销安装后防止连接板分离。
34.一个或多个带槽突起、用于一个或多个锁定销的铣槽或槽孔、和一个或多个容纳腔的开放或暴露特征意味着易于清除碎屑，并且易于对成功安装一个或多个锁定销的任何可能的物理障碍物进行目测。
35.下文将详细说明和解决本实用新型与三个引用的现有技术的桩机械接头之间的差异：
36.(a)在wo2020094923“桩接头”中，将一个或多个锁定销插入带有机加工孔的一个或多个销钉中，其缺点是价格昂贵并且需要构件具有高加工公差，以确保一个或多个锁定
销易于安装。桩连接板上的典型形变(典型打桩操作中常发生)或构件的超差加工可能导致一个或多个锁定销很难或甚至不可能被锤入。此外，当机构被打桩操作中引入的常见碎屑污染时，这种类型的现有技术很难或甚至不可能安装一个或多个锁定销。本实用新型不具有机加工孔，而是在一个或多个突起上切削(或铣削)出本质上是不连续的一个或多个槽。为了清楚起见，现有技术的机加工孔是具有连续存在的钢材的空腔，该空腔完全围绕一个或多个锁定销的周边，而本实用新型的一个或多个带槽突起不围绕一个或多个锁定销的整个周边，因此被描述为不连续的。如果本实用新型出现不准确的加工公差，或者如果连接板由于打桩操作而损坏和轻微变形，由于一个或多个带槽突起能够稍微折曲或弯曲，本实用新型的一个或多个带槽突起的不连续性仍将使得一个或多个锁定销易于被锤入或安装，而现有技术(带有机加工孔的一个或多个销钉)不会允许这种折曲或弯曲。由于本实用新型具有允许一个或多个带槽突起折曲的固有能力，因此在机构中打桩阶段的常见碎屑的存在不会像影响现有技术那样影响本实用新型，因此使得本实用新型实际上可防碎屑并且易于安装一个或多个锁定销。
37.上述类型的现有技术需要将一个或多个销钉焊接到连接板上，并且不使用本实用新型的一个或多个带槽突起的螺栓基座或杆，该螺栓基座或杆无需焊接，并且在一个或多个锁定销完全安装时能产生一些拧紧扭矩并提高预应力。本实用新型无需焊接使得允许在一个或多个带槽突起中产生额外折曲，从而使一个或多个锁定销易于安装。
38.(b)在第二种类型的现有技术，wo2015026223“混凝土桩的端板”中，需要通过一个或多个锁定销的全长(或大部分长度)参与或用于锁定机构。这种类型的现有技术的问题在于需要高加工公差，并且还需要一个或多个锁定销的大部分或全部长度楔入锁定机构。由于打桩操作造成的加工误差、形变或损坏可能导致一个或多个锁定销极难或甚至不可能被锤入或安装。这并不是说在所有情况下这种现有技术的一个或多个锁定销都很难插入，有时一个或多个锁定销易于插入，但是与本实用新型相比，这种现有技术的一个或多个锁定销插入困难的可能性大得多。在打桩阶段引入的常见碎屑的存在使得现有技术的一个或多个锁定销极难或甚至不可能被安装。本实用新型不需要如现有技术那样将一个或多个锁定销的大部分长度楔入到位。本实用新型仅需要将一个或多个锁定销的一小部分与一个或多个带槽突起接触，对于现有技术，这需要将一个或多个锁定销的大部分长度直接用于锁定机构的力传递。本实用新型的一个或多个锁定销根本不需要与连接板有任何接触，因为一个或多个带槽突起将张力或弯曲力直接传递到一个或多个锁定销，而无需连接板的参与或影响。这与现有技术不同，现有技术的连接板不仅与一个或多个锁定销接触，而且张力或弯曲力实际上是从连接板直接传递到一个或多个锁定销。本实用新型的部分接触方式使本实用新型实际上是可防碎屑的，并且易于插入一个或多个锁定销。
39.上述类型的现有技术不使用本实用新型的一个或多个带槽突起的螺栓基座或杆，该螺栓基座或杆无需焊接，并且在一个或多个锁定销完全安装时能产生一些拧紧扭矩以及额外的预应力，以及允许一个或多个带槽突起产生一些折曲，使得一个或多个锁定销易于安装。
40.本实用新型的主要目的是提供一种机械桩接头，该机械桩接头由于一个或多个带槽突起的不连续特性以及由于一个或多个锁定销与一个或多个带槽突起的部分接触使得一个或多个锁定销易于安装，而且，因为不需要将一个或多个锁定销的大部分楔入到位以
使桩连接板的机械锁定可发挥其全部功能，使一个或多个锁定销的安装更容易。
41.本实用新型的另一个目的是创造一种用于桩的机械接头，其本质上是简单的，且由于其固有的简单性，该机械接头将提供或产生一致的性能。
42.本实用新型的进一步的目的是创造一种经济型机械桩接头，尽管具有经济性，但不会影响其性能。
43.结合附图阅读以下说明书，可以更清楚地了解本实用新型的上述和其他目的、特征和优点。
附图说明
44.图1示出了简化的典型方形桩和简化的典型空心圆柱管桩的标准焊接连接板。
45.图2a至图2d示出了在典型的管桩上的典型的管桩连接板上的本实用新型。
46.图3a和图3b示出了本实用新型的典型实施例，其中锁定销的横截面形状为方形。
47.图4a和图4b示出了本实用新型的典型实施例，其中锁定销的横截面形状为圆形。
48.图5示出了本实用新型的典型实施例，其中带槽突起在左侧，锁定销在右侧。
49.图6示出了本实用新型的另一个实施例，其中每个突起具有多个槽。
具体实施方式
50.图1示出了本实用新型试图取代的用于简化的典型方形桩和简化的典型空心圆柱管桩的传统焊接连接板(1)。左上是典型的管桩连接板(1)的平面图，右上是典型的方形桩连接板(1)的平面图，左下是典型的管桩连接板(1)的侧视图，右下是典型的方形桩连接板(1)的侧视图。连接板(1) 浇注或安装在预制桩的端部，当需要深打桩穿透深度时，连接板(1)通过沿接触连接板(1)的整个周边进行焊接，使预制桩的各个部分长度得以延长。
51.图2a至图2d示出了本实用新型在管桩连接板(1)上的桩机械接头。在图2a和图2b中，管桩的连接板(1)具有螺纹孔(2)，这些螺纹孔最初是在管桩制造过程中用于将预应力施加到管桩的预应力钢丝、钢绞线或钢筋束上，并且也用于将连接板(1)固定在桩模上，本实用新型将使用这些相同的螺纹孔(2)来安装带槽突起(3)，容纳腔(4)用于容纳顶部管桩(5) 的相对连接板(1)的带槽突起(3)，以及当顶部连接板(1)和底部连接板 (1)的铣槽或槽孔(6)完全接触时，将形成锁定销(7)的完整通道，该锁定销将被安装以完成连接板(1)的锁定过程，实现顶桩连接板(1)与底桩连接板(1)的连接。单个铣槽或槽孔(6)形成一个锁定销(7)的完整通道的一半，当顶部连接板(1)和底部连接板(1)完全接触时，顶部连接板(1)和底部连接板(1)的两个接触的铣槽或槽孔(6)形成一个锁定销 (7)到带槽突起(3)的完整通道。如图2c和图2d所示，顶桩(5)和底桩(8)在其一个或多个锁定销(7)完全安装后实现连接。
52.图3a和图3b示出了本实用新型的典型实施例，其中锁定销(7)的横截面形状为方形。图3a示出了本实用新型的未组装锁定机构，其中，顶部连接板(1)和底部连接板(1)分别具有带槽突起(3)、用于容纳相对的带槽突起(3)的容纳腔(4)、和铣槽或槽孔(6)。图3b示出了本实用新型，为了更清楚地了解本实用新型的复杂性，仅锁定销(7)未安装。下图示出了相接触的顶部连接板(1)和底部连接板(1)，该顶部连接板(1)和底部连接板(1)各自的带槽突起(3)位于各自的容纳腔(4)中，并且剩下的操作是将锁定销(7)安装到由两个铣槽或槽
孔(6)形成的通道中。锁定销 (7)的安装将阻止两个带槽突起(3)的脱出，因为锁定销(7)阻塞了带槽突起(3)的脱出通道，从而将两个桩连接板(1)锁定在一起。
53.图4a和图4b示出了本实用新型的典型实施例，其中锁定销(7)的横截面形状为圆形。图4a示出了本实用新型的未组装锁定机构，其中，顶部连接板(1)和底部连接板(1)分别具有带槽突起(3)、用于容纳相对的带槽突起(3)的容纳腔(4)、和铣槽或槽孔(6)。图4b示出了本实用新型，为了更清楚地了解本实用新型的复杂性，仅锁定销(7)未安装。下图示出了相接触的顶部连接板(1)和底部连接板(1)，该顶桩(5)的连接板(1) 和底部连接板(1)各自的带槽突起(3)位于各自的容纳腔(4)中，并且剩下的操作是将锁定销(7)安装到由两个铣槽或槽孔(6)形成的通道中。锁定销(7)的安装将阻止两个带槽突起(3)的脱出，因为锁定销(7)阻塞了带槽突起(3)的脱出通道，从而将两个桩连接板(1)锁定在一起。
54.图5示出了本实用新型的典型实施例，其中带槽突起(3)在左侧，锁定销(7)在右侧。
55.图6示出了本实用新型的另一个实施例，其中每个突起(3)具有多个槽，与单槽设计相比，多槽设计使用于带槽突起(3)和锁定销(7)的原料更少，实现了更紧凑的设置。
56.在本公开中，显示和描述了本实用新型的优选实施例，并提出了各种替代方案和修改方案，但应理解，这些并不意在详尽无遗，并且可以在本实用新型的范围内进行其它改变和修改。本文选择和包括的这些建议是为了说明的目的，以便本领域的其他技术人员能充分理解本实用新型及其原理并且能够对其进行修改，每个都可能最适合特定情况的条件。