一种凿倒同步双扩式锚栓及在混凝土上的安装结构的制作方法

本实用新型涉及一种锚栓，尤其涉及一种用于混凝土场合下的防疲劳重荷载锚栓，本实用新型还涉及在混凝土上的安装结构。

背景技术：

已有混凝土后锚固技术中，膨胀锚栓靠膨胀力形成承力，在长期承力疲劳或者受风动波作用下，会松动掉出来，事故发生较多，被建筑业所淘汰。

另外有卷管型膨胀锚栓，它利用卷管的钢板在膨胀件上冲压有局部倒齿，但是由于这些倒齿承力面较窄，无法抵御强大的风动波作用的正负风压，和长期承力疲劳，从而导致松动掉出来，事故发生也较多。其问题是通过专用扩底孔二用钻头，对电锤冲击钻直孔后进行二次底部扩孔时，由于电锤冲击影响扩孔变成喇叭口，导致扩孔型锚栓承力后严重位移使螺母松动。

扩孔型锚栓、自扩孔型锚栓的扩张管上多切有供扩张片撑开的环槽，而在载荷时，其壁腔较薄弱的环槽处，受锚栓抗拉承荷时缩变后挤成无槽缝，使锚栓移位，导致螺母松动掉出来，事故发生也较多。

自扩孔型锚栓，利用电动工具对套管旋转，使扩张片上的刀刃对混凝土切割形成锚固，但是套管旋转与混凝土孔壁磨擦，将导致表面镀层被全面破坏严重影响寿命。

当锚栓装入时涉及钻孔残留余屑，自切形成的残屑，导致锚栓套筒无法完全进入孔内，是行业通病。

技术实现要素：

本实用新型首先所要解决的技术问题提供一种能运用于混凝土安装结构中的凿倒同步双扩式锚栓，安装更加牢固，却无需通过专用扩底孔钻头对所钻直孔进行二次底部扩孔。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种凿倒同步双扩式锚栓，包括锥头螺杆，其特征在于所述锚栓还包括处在螺杆锥头侧且套在螺杆上的凿扩元件、处在凿扩元件之上方且套在螺杆上的倒扩机构、套在螺杆上的冲力管；

所述凿扩元件具有圈状径向凸出的凿刃，所述凿刃处在凿扩元件的扩张部位上；所述凿扩元件的上部具有平衡承力部，所述凿扩元件的扩张部位由多个瓣组成，相邻瓣之间具有间隙；

所述倒扩机构的上部具有圈状平衡承力倒扩部，倒扩元件的下部具有平衡传力部，所述圈状平衡承力倒扩部由多个瓣组成；

所述冲力管具有作用平衡承力倒扩部的锥形冲头及管体部，所述锥形冲头能够冲入到平衡承力倒扩部内侧将其扩开并形成支撑，且由倒扩机构向下传递冲力；

所述锚栓设置有在圈状平衡承力倒扩部扩开后锁住冲力管的锁结构，使冲力管保持对平衡承力倒扩部内侧的支撑。

进一步地，所述倒扩机构的平衡承力倒扩部，其强度高于倒扩机构本体，使倒扩部被凿压于混凝土孔腔和支撑承载倒锁时不致于变形。

进一步地，所述凿扩元件的圈状径向凸出的凿刃，其强度高于凿扩元件本体，使倒扩部被凿压于混凝土孔腔和承载时不致于变形。

进一步地，所述平衡承力倒扩部外侧设有防滑纹。

进一步地，所述平衡承力倒扩部头部外侧设有凿刃。

进一步地，所述一圈径向凸出的凿刃，在内壁减薄处向内弯曲，其凿刃与凿扩元件外径一致。

进一步地，所述锁住冲力管的锁结构包括以下锁结构中的至少一种：

（1）、所述锥形冲头具有所述防退锁部，平衡承力倒扩部的相邻瓣之间间隙形成锁牢冲力管锥头上的防退锁部的倒齿槽或者平衡承力倒扩部的内侧具有锁牢所述防退锁部配合的防退配合部；

（2）、所述冲力管外侧上部设有多个锁条，用于和所述锚栓所连接的孔的孔壁形成锁定配合。所述锁条上可设有齿纹。

所述冲力管外侧上部设有多个锁条，其多个锁条为与孔壁过盈锁定的环形齿状锁条。所述多个锁条也可为能够与孔壁形成连接过盈锁定的斜齿、凸齿纹、弹性卡等锁结构。

进一步地，所述平衡承力倒扩部头部外侧设有凿刃时，所述倒扩机构倒齿槽或防退配合部与冲力管锥头上的防退锁部连接，冲力管内口设有预装螺纹锁，形成免螺母预装整体。

进一步地，锥头螺杆上设置防止在安装螺母时螺杆转动的止转肋，所述倒扩机构倒齿槽或防退配合部与冲力管锥头上的防退锁部连接，止转肋与凿扩元件內部过盈配合，形成免螺母预装整体。

进一步地，所述凿扩元件通过螺杆锥头的作用下，凿刃随着螺杆锥头推进凿扩混凝土孔壁所产生的残屑，为了防止残屑产生阻力，且通过锥头螺杆的锥头设有的导屑口，使残屑进入储屑凹部，导屑口可以是一个或多个。

进一步地，所述倒扩机构由多个倒扩元件叠加而成，处在最上端的倒扩元件具有上述和冲力管配合的一圈平衡承力倒扩部，处在最下端的倒扩元件具有所述平衡传力部，处在下方的倒扩元件的上部也具有一圈平衡承力倒扩部，处在上方的倒扩元件的下端具有锥形冲头，上方的倒扩元件的锥形冲头能够冲入到其下方的倒扩元件的平衡承力倒扩部内侧将其扩开并形成支撑，且向下传递冲力。

所述凿扩元件的圈状径向凸出的凿刃渗有或涂有耐磨耐腐蚀层。所述平衡承力倒扩部头部外侧设有凿刃时，其凿刃可渗有或涂有耐磨耐腐蚀层。

本实用新型另一所要解决的技术问题是提供一种在混凝土上的安装结构，安装强度更高，却无需通过专用扩底孔钻头对所钻直孔进行二次底部扩孔。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种在混凝土上的安装结构，其特征在于：

它对混凝土钻尺寸与权利要求1所述的锚栓尺寸匹配的直孔，在直孔中，放置尺寸匹配的上述的锚栓；

通过对冲力管机械冲击或者人工敲击，使其逐步深入到倒扩机构中，倒扩机构将冲力传导至凿扩元件，使其凿刃对混凝土底部孔壁进行凿扩，通过凿扩使凿刃切入混凝土层；

并且，平衡承力倒扩部受力而顺着冲头倒扩，在混凝土孔壁形成倒扩止退上支撑圈，通过借助螺杆上螺纹进行机械预紧，或者对在螺杆上的螺母拧紧，使得凿扩元件凿刃进一步切固于混凝土孔壁和倒扩止退上支撑圈形成平衡倒锁，使得装入钢筋混凝土中的锚栓具有坚固承载力；

在通过对冲力管机械冲击或者人工敲击，使其逐步深入到倒扩机构中后，所述锁住冲力管的结构将冲力管锁住，防止其倒退失去对平衡承力倒扩部内侧的支撑作用，使嵌入混凝土孔壁形成倒凿扩止退上支撑扩张圈确持永久载荷。

进一步地，所述凿扩元件扩张部位的相邻瓣之间的间隙与平衡承力倒扩部的相邻瓣之间的间隙错开。

进一步地，所述锥头螺杆的锥头设有储屑凹部，所述储屑凹部厚壁处设有导屑口；在通过凿扩使凿刃切入混凝土层时，所切除的残屑通过导屑口排入储屑凹部和钻孔底尖部。

由于采用本实用新型的技术方案，本实用新型所提供的锚栓，结构简单合理，与以往的锚栓相比，可以采用冷镦方法直接制造，强度大，能够形成凿刃及平衡承力倒扩部。而且，本实用新型的锚栓采用二段以上的多段式结构，在混凝土中形成柔性抗震、即使钻孔不直也能自适应调整的具有柔性特点的安装结构。在安装时，本实用新型所提供的锚栓和安装结构，不仅无需再进行二次底部扩孔，极大地降低了安装成本以及降低施工不慎所造成的安全风险，而且能够在混凝土中形成比以往底部扩孔安装结构更加牢固的、在线实时形成的无应力垂直平衡倒锁形成整圈切入混凝土面，使得装入钢筋混凝土中的锚栓坚固垂直承载力，其锚栓性能达到零位移，确保螺母不会松动，锚栓螺杆只能拉断不会被拔出的优秀结果。

试验数据举例：

A、M12的8.8级螺杆，凿扩元件、倒扩机构、冲力管外径18mm在C30/C45混凝土结构的锚孔中的破坏状态

B、M12的8.8级螺杆，减少倒扩周长在C30混凝土结构的锚孔中的破坏状态

附图说明

图1为本实用新型所提供的锚栓一种实施例在被安装前的示意图。

图2为图1的剖视图，图中隐去锥头螺杆。

图3为图1所示实施例中凿扩元件和倒扩机构连体结构的示意图。

图4为图3所示凿扩元件的仰视图。

图5为图3所示倒扩机构的俯视图。

图6为图1所示实施例中的冲力管的示意图。

图7为扩张部位的相邻瓣之间的间隙与平衡承力倒扩部的相邻瓣之间的间隙错开时的示意图。

图8为图7的剖视图。

图9为扩张部位的相邻瓣之间的间隙与平衡承力倒扩部的相邻瓣之间的间隙错开时，本实用新型的安装结构示意图。

图10为本实用新型图1所示锚栓实施例安装过程示意图。

图11为倒扩机构由多个倒扩元件叠加而成，且凿扩元件和倒扩机构分体时的锚栓实施例的示意图，图中隐去锥头螺杆。

图12为图11所示实施例的剖视图。

图13位图11所示实施例中冲力管的俯视图。

图14为倒扩机构由多个倒扩元件叠加而成时，处在上方的倒扩元件的示意图。

图15为倒扩机构由多个倒扩元件叠加而成时，处在上方的倒扩元件的剖视图。

图16为倒扩机构由多个倒扩元件叠加而成时，处在下方的倒扩元件的示意图。

图17为倒扩机构由多个倒扩元件叠加而成时，处在下方的倒扩元件的剖视图。

图18位凿扩元件和倒扩机构分体时，凿扩元件的示意图。

图19位凿扩元件和倒扩机构分体时，凿扩元件的剖视图。

图20为图14的A部位的放大图。

图21为为本实用新型所提供的锚栓另一种实施例在被安装前的示意图，图中隐去锥头螺杆。

图22为图21的分解图。

图23为锥头螺杆的一种实施方式的示意图。

图24为图23所示锥头螺杆的剖视图。

图25为图23所示锥头螺杆的仰视图。

具体实施方式

参照附图1-10、23、24、25。本实用新型所提供的凿倒同步双扩式锚栓，包括锥头螺杆1。所述锚栓还包括套在螺杆锥头10外的凿扩元件2，所述锚栓还包括叠在凿扩元件2之上且套在螺杆1上的倒扩机构，所述锚栓还包括套在螺杆1上的冲力管4。

所述凿扩元件2具有一圈径向凸出的凿刃21，所述凿刃21处在凿扩元件2的扩张部位上，凿刃21的端部可具有一定的厚度及锥度。

所述一圈径向凸出的凿刃21在未凿拓之前，在内壁减薄处向内弯曲，其凿刃与凿扩元件外径一致。

所述凿扩元件2的上部具有平衡承力部22。

所述凿扩元件的扩张部位由多个瓣23组成，相邻瓣23之间具有间隙，如图9、10所示，在凿拓时，瓣23较初始位张开。

所述倒扩机构的上部具有一圈平衡承力倒扩部，所述一圈平衡承力倒扩部由多个瓣31组成，相邻瓣31之间具有间隙。平衡承力倒扩部能受压后倒扩压入混凝土孔壁101，形成倒锥面配合，且在混凝土孔壁上形成接近环形的止退上支撑圈103，能够均匀受力，消除应力。

所述倒扩机构的平衡承力倒扩部，其强度高于倒扩元件本体，也即呈筒状的部位。所述平衡承力倒扩部外侧还可设有防滑纹，使得平衡承力倒扩部还具有对孔壁的抓力。

所述倒扩机构的下部具有平衡传力部32；用于向下在圆周方向上均匀传递冲力。

所述倒扩机构叠在凿扩元件2之上可以采用如本实施例的将两者连体的方式，即将平衡传力部32和平衡承力部22连为一体。

所述锚栓的螺杆锥头通过凿扩元件、倒扩机构的金属管倒向传力平衡承力倒扩部的多个瓣31形成圆周方向支撑嵌入混凝土孔壁，为确保凿扩元件、倒扩机构的金属管有效承力，建议勿切割环槽，避免环槽处承压缩变。

所述冲力管4具有作用平衡承力倒扩部的锥形冲头41及管体部42，所述锥形冲头能够冲入到平衡承力倒扩部内侧将其扩开并形成支撑，且由倒扩机构向下传递冲力。所述冲力管4的结构使得其也可为冷镦制造的零件。

所述平衡承力倒扩部的内壁310最佳成与锥形冲头41的锥度匹配的锥形。

所述锚栓设置有在圈状平衡承力倒扩部扩开后锁住冲力管的锁结构，使冲力管保持对平衡承力倒扩部内侧的支撑。该结构可以设置在锚栓中的一个或多个部位。本实施例中，所述锁住冲力管的锁结构包括以下两种锁结构：

（1）、所述锥形冲头具有所述防退锁部44，平衡承力倒扩部的相邻瓣之间间隙形成锁牢冲力管锥头上的防退锁部的倒齿槽34。防退锁部44可以是倒锥形凸起构型。

（2）、所述冲力管外侧上部设有多个锁条43，用于和所述锚栓所连接的直孔100的孔壁形成锁定配合，该锁定配合可以是过盈配合、卡止配合、嵌入配合等，使得整支锚栓具有带锁的功能，在锚栓与直孔100连接后，与孔壁之间自动上锁，将冲力管锁住，防止其倒退失去对平衡承力倒扩部位内侧的支撑作用，使嵌入混凝土孔壁形成倒凿扩止退上支撑扩张圈确持永久载荷，能够在总体上进一步保持锚栓的连接稳定，提高抗震、抗冲击的性能。为了增加效果，所述锁条43上可设有齿纹431。

如图1、23、24所示，锥头螺杆1上设置止转肋11，所述倒扩机构倒齿槽34与冲力管锥头上的防退锁部44连接，止转肋11与凿扩元件內部过盈配合，使锚栓形成免螺母预装整体。

所述锥头螺杆的锥头设有储屑凹部12，所述储屑凹部厚壁处设有导屑口120。

如图10所示，本实用新型所提供的理由上述锚栓的在混凝土上的安装结构，包括以下：

它对混凝土钻尺寸与上述的锚栓尺寸匹配的直孔100，在直孔100中，放置尺寸匹配的上述锚栓；通过对冲力管4机械冲击或者人工敲击，使其逐步深入到倒扩机构中，倒扩机构将冲力传导至凿扩元件2，使其凿刃21对混凝土底部孔壁进行凿扩，通过凿扩使凿刃切入混凝土层102，由于在直孔中会存有钻头无法排屑干净的少量残屑，通过锚栓推入而存于钻孔底部孔尖，这时锚栓杆椎头正好顶着孔底，而留有多个方向的导屑口，所切除的残屑通常会掉于底部，则通过底部导屑口排入储屑凹部12往上挤压或占据所剩钻孔底尖部空间位置。

并且，平衡承力倒扩部同时受力而顺着冲头的锥度倒扩，在混凝土孔壁101同步形成倒扩止退上支撑圈103，通过对在螺杆上的螺母5拧紧，使得凿扩元件凿刃进一步切固于混凝土孔壁和倒扩止退上支撑圈形成垂直平衡倒锁，使得装入钢筋混凝土中的锚栓坚固垂直承载力，其锚栓性能达到零位移，确保螺母不会松动，锚栓螺杆只能拉断不会被拔出的优秀结果。且平衡承力倒扩部受压后倒扩压入混凝土孔壁101，形成倒锥面配合、在混凝土孔壁上形成接近环形的止退上支撑圈103以及底部的扩凿均在线实时生成，可以使形状配合最适配，将应力降到最小。

本实用新型采用凿倒同步双扩式技术，通过冲击传导凿刃圈和平衡承力倒扩部圈对孔壁进行凿切至大于孔径，当锚栓在承载时是通过凿刃的嵌入孔壁的孔壁垂直拉力+平衡承力倒扩部圈嵌入于孔壁的孔壁支撑垂直拉力，所以对混凝土向外挤压的应力较小，故可用于距混凝土较边缘的区域安装承力。

在通过对冲力管机械冲击或者人工敲击，使其逐步深入到倒扩机构中后，当凿刃切入混凝土层102凿拓到位、平衡承力倒扩部倒扩到位时，冲力管4上的锁条43也与直孔孔壁形成锁定配合，防退锁部44与倒齿槽34形成只能向前防止后退的配合，牢固保持上述连接状态。

参照图7、8、9，在放置锚栓时，扩张部位的相邻瓣之间的间隙24与平衡承力倒扩部的相邻瓣之间的倒齿槽34最好错开，这样能形成意想不到的互锁结构，进一步加大安装强度。

附图标号200为需要连接在混凝土基础300上的部件。

参照图11-20。倒扩机构和凿扩元件2可以是分体的。

如图所示，凿扩元件2的平衡承力部22一般可采用圈状，也可采用其它能够与其上方的部件形成配合，使凿扩元件2在圆周方向上均匀受力的构型。所述圈状的直径可以比凿扩元件2的最大部位的直径小，形成缩颈，能对混凝土孔壁的不平避让。凿扩元件2的结构和工作原理和前述实施例相同。

所述凿扩元件2可以是冷镦压制造成型的零件。对C30标号的混凝土孔壁而言，其混凝土抗压强度为30MPa时，为保持凿扩元件凿刃21的强度最佳状态，建议凿扩元件的金属强度达到600MPa，当混凝土抗压强度为45MPa以上时，建议凿扩元件凿刃21强度达到800MPa。

在前述实施例中，所述倒扩机构可以被认为是由一个倒扩元件构成，而且也可以是和凿扩元件分体的，在倒扩元件和凿扩元件2之间可具有或不具有中间部件，只要能将冲力传递给凿扩元件2即可。所述倒扩元件的下部具有平衡传力部32；用于向下在圆周方向上均匀传递冲力，其一般采用圈状，也可采用其它能够与其下方的部件形成配合，使凿扩元件2在圆周方向上均匀受力的构型。所述圈状最佳是直径比倒扩元件的最大部位的直径小，形成缩颈，能够提高传力效果，并能对混凝土孔壁的不平避让。

所述倒扩机构也可如本实施例，由多个倒扩元件叠加而成，形成上下分布的多道的圈状平衡承力倒扩部。以由两个倒扩元件3a、3b叠加而成为例，处在最上端的倒扩元件3a具有上述和冲力管4配合的一圈平衡承力倒扩部，其结构和工作原理和前述实施例相同，处在最下端的倒扩元件3a具有所述平衡传力部32，处在下方的倒扩元件3b的上部也具有一圈平衡承力倒扩部，上述圈状平衡承力倒扩部由多个瓣组成，处在上方的倒扩元件3a的下端具有锥形冲头35，如冲力管4和上方的一圈平衡承力倒扩部的配合相同，上方的倒扩元件的锥形冲头35能够冲入到其下方的倒扩元件的平衡承力倒扩部内侧将其扩开并形成支撑，且向下传递冲力。

所述倒扩元件可以是冷镦压制造成型的零件，对C30以上标号的混凝土上所使用的倒扩元件，建议倒扩元件的金属强度达到600MPa。

锥形冲头35上也可具有如冲力管上的防退锁部37，防退锁部37与处在下方的倒扩元件3b的倒齿槽形成防退锁定配合。与前述实施例相类似，在放置锚栓时，两个倒扩元件的平衡承力倒扩部的相邻瓣之间的倒齿槽34最好错开。

在图11-20中，附图标号和图1-10相同的，代表相同的含义。

如图11、12、14、15、20，不管倒扩机构由一个还是几个倒扩元件构成，其上的所述平衡承力倒扩部头部外侧均可设有凿刃36。凿刃36的端部可具有一定的厚度及锥度。

所述凿扩元件的圈状径向凸出的凿刃21渗有或涂有耐磨耐腐蚀层。所述平衡承力倒扩部头部外侧设有凿刃时，其凿刃36可渗有或涂有耐磨耐腐蚀层。

如图12、13所示，所述平衡承力倒扩部头部外侧设有凿刃时，所述冲力管锥头上的防退锁部嵌入倒齿槽的喇叭口内，冲力管内口设有预装螺纹锁45，能与螺杆1螺纹连接，形成免螺母预装整体。

参照图23-24。所述冲力管4外侧上部所设的有多个锁条，所述多个锁条也可为环形齿条43a的结构，所述多个锁条也可为能够与孔壁形成连接锁定配合的斜齿、凸齿纹、弹性卡等结构。

所述锥形冲头所设防退锁部也可采用如图23-24所示的冲力管锥形冲头41处的环形齿44a，平衡承力倒扩部的内侧具有与所述防退锁部配合的防退配合部，其也可以是和环形齿44a配合的齿34a。

上述安装结构可以用于混凝土基体与其它幕墙外围护结构间的连接、如公路 桥梁拼接 铁路桥列车加速墩加固等、潮湿石材幕墙、隧道、地下室、海岛、码头、化工厂、水利等高湿盐酸碱区、地铁、机场、车站、场馆、高层建筑地下车库等人群较集中高危工程。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的保护范围之中。