一种齿牙机械接头和混凝土桩连接结构的制作方法

本实用新型涉及混凝土桩连接技术领域，具体涉及齿牙机械接头和混凝土桩连接结构。

背景技术：

管桩作为抗拔桩使用有着其他桩型不可比拟的优势，尤其是有效预压应力范围内桩身不会出现裂缝，对预应力钢筋保护较好，能较好的发挥桩身抗拔承载力。管桩由于无需考虑因严格的裂缝控制而增加配筋来增强桩身抗拉能力，因此管桩作为抗拔桩使用的经济性日益凸显。

一般的工程桩(预制桩)都为多节桩，抗拔桩也不例外，一般都需要接桩。现有预制桩端部一般通过机械接头进行桩之间的快速连接。

如图13所示为现有用于混凝土桩快速连接的机械接头结构，包括插杆1、连接件2和固筋套90，插杆1和连接件2分别安装在固筋套90上，连接件2包括连接件本体20和环形布置在连接件本体一端的多个弯折弹片21，插杆1上设有环槽72，环槽中具有挡面71，当插杆插入连接件中时，弯折弹片的端部70与挡面71抵接，实现插杆与连接件的卡接。具体应用时，如图15所示，桩的一个端面通过固筋套均匀安装有多个插杆，另一个端面通过固筋套均匀的安装有多个连接件，进而可以实现桩的快速连接。

然而，现有的机械接头存在以下问题：桩的端面存在一定的倾斜度，国标gb13476-2009中表6管桩尺寸允许偏差规定：针对直径为300mm至700mm的管桩，其端面允许存在的倾斜距离为-2mm至+5mm，直径为800mm至1400mm的管桩，其端面允许存在的倾斜距离为-4mm至+7mm，因此当两根桩(直径在300mm至700mm)对接时，在只考虑一根桩端面倾斜时，最大会存在5mm的间隙。当桩端面存在倾斜时，使用该机械接头进行混凝土桩连接会存在过插入或欠插入的问题，如图14和图15所示为插杆过插入连接件的示意图，在图15中，下侧的机械接头插杆和连接件刚好卡合，上侧的机械接头由于混凝土桩端面的倾斜，使得插杆插入连接件中后，弯折弹片的端部与挡面之间会形成5mm的间隙，其它位置的机械接头的插杆的挡面和弯折弹片的端部之间会依次存在0至5mm的间隙，当混凝土桩受拉拔力时，下侧的一个或两个机械接头先受力，其它机械接头不受力，因此会造成下侧机械接头先被损坏，当下侧机械接头被损坏后，其它机械接头依次受力(即在整个拉拔过程中，每次仅有一个或两个机械接头同时受力)，并可能依次被损坏。如图16和图17所示为插杆欠插入连接件时的情况，在图17中，下侧的机械接头插杆和连接件刚好卡合，上侧的机械接头由于混凝土桩端面的倾斜，使得插杆插入连接件中时，弯折弹片的端部没有进入插杆的环槽中，因此插杆和连接件无法卡接，进而造成桩的连接失败(混凝土桩端面可能仅有下端的一个或两个机械接头可以卡接在一起)。

技术实现要素：

本实用新型针提出了一种机械接头，该机械接头能够解决现有机械接头出现插杆过插入或欠插入时造成桩连接强度降低或连接失败的问题。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种齿牙机械接头，包括插杆和连接件，所述插杆包括设有外螺纹的固定座和设置在所述固定座上的插头，所述连接件包括套筒结构的连接件本体和设置在所述连接件本体一端并沿所述连接件本体的周向布置的多个弯折弹片，所述弯折弹片包括与所述连接件本体连接的弹片本体和设置在所述弹片本体远离连接件本体一端的向内侧弯折的弯折部，所述插头的外壁上设有第一卡齿，所述弯折部的内壁形成与插头卡接的卡接面，所述卡接面上设有第二卡齿，当所述插头插入所述连接件中时，所述第一卡齿与第二卡齿相互卡合。

进一步地，所述第二卡齿远离连接件本体的一侧的牙侧面与连接件的中心轴的夹角大于等于90度，所述第一卡齿的朝向固定座的一侧的牙侧面与插杆的中心轴的夹角小于等于90度。

进一步地，所述第一卡齿的朝向固定座的一侧的牙侧面与插杆的中心轴的夹角为90度，所述第二卡齿远离连接件本体的一侧的牙侧面与连接件的中心轴的夹角为90度。

进一步地，所述第一卡齿为锯齿牙或宝塔型牙，所述第二卡齿为锯齿牙或宝塔型牙。

进一步地，所述插杆还包括用于连接所述固定座和插头的圆柱形的连接部，所述连接部的直径大于插头的直径，所述插头与连接部之间通过圆台形的过渡段连接。

进一步地，所述连接件本体的插杆插入一端还设有旋钮开口或多边形卡槽。

进一步地，所述弯折部的直径小于所述连接件本体的直径。

进一步地，还包括圆形卡片，所述圆形卡片的外径大于所述卡接面围成的圆形的直径，在所述插杆插入连接件之前，所述圆形卡片卡入所述弯折部远离连接件本体的一端，所述圆形卡片将所述弯折弹片沿径向方向向外张开。

一种混凝土桩连接结构，包括本发明公开的齿牙机械接头，还包括第一固定套筒和第二固定套筒，所述第一固定套筒一端为主筋固定端，另一端与所述固定座螺纹连接，所述第二固定套筒一端为主筋固定端，另一端与所述连接件本体螺纹连接。

一种混凝土桩连接结构，包括本发明公开的齿牙机械接头，还包括第一端头板和第二端头板，所述第一端头板上安装所述插杆，所述第二端头板上安装所述连接件。

与现有技术比较，本实用新型所述的齿牙机械接头具有以下有益效果：1、插杆和连接件的弯折部处采用卡齿结构进行卡接，可以保证插杆与连接件的插接牢靠，进而保证了混凝土桩的抗拔性能。

附图说明

图1为本实用新型公开的齿牙机械接头的结构图；

图2为连接件的主视图；

图3为连接件的剖视图；

图4为图2的左视图；

图5为插杆的结构图；

图6为具有本实用新型公开的齿牙机械接头的第一种混凝土桩连接结构；

图7为具有本实用新型公开的齿牙机械接头的第二种混凝土桩连接结构；

图8为第一端头板的结构图；

图9为第二端头板的结构图；

图10为图7中虚线框的放大图；

图11a为用圆形卡环卡在弯折部时，插杆还没有插入连接件的示意图；

图11b为用圆形卡环卡在弯折部时，插杆插入连接件中且插头端部与圆形卡片接触时的示意图；

图12a为具有本实用新型公开的连接结构的混凝土桩加工过程时的结构图，端头板两端分别固定有钢板，并用螺栓将钢板与端头板连接；

图12b为图12a中获得的预制混凝土桩的结构图；

图12c为图12b中b处的放大图；

图12d为图12b中c处的放大图；

图13为现有的机械接头的结构图；

图14为现有的机械接头当插杆过插入时的示意图；

图15为现有的机械接头出现过插入时混凝土桩的连接结构图，桩端面倾斜造成插杆过插入；

图16为现有的机械接头当插杆欠插入时的示意图；

图17为现有的机械接头出现欠插入时混凝土桩的连接结构图，桩端面倾斜造成插杆欠插入。

图中：1、插杆，10、固定座，11、插头，110、第一卡齿，12、连接部，120、圆台形的过渡部，2、连接件，20、连接件本体，200、多边形卡槽，21、弯折弹片，210、弹片本体，211、弯折部，212、卡接面，213、第二卡齿，3、圆形卡片，40、第一固定套筒，41、第二固定套筒，50、第一端头板，500、螺丝孔，501、过筋槽，51、沉头孔，6主筋，70、弯折弹片端部，71、挡面，72、环槽,80、固定板，81、张拉板，82、螺栓，84、第一凹孔，85、第二凹孔，90、固筋套。

具体实施方式

实施例1

如图1所示为本实用新型公开的齿牙机械接头，包括插杆1和连接件2，所述插杆1包括设有外螺纹的固定座10和设置在所述固定座10上的插头11，所述连接件2包括套筒结构的连接件本体20和设置在所述连接件本体20一端并沿所述连接件本体20的周向布置的多个弯折弹片21，连接件本体的外壁上设有外螺纹，如图2和图3所示，所述弯折弹片21包括与所述连接件本体20连接的弹片本体210和设置在所述弹片本体远离连接件本体一端的向内侧弯折的弯折部211，所述插头11的外壁上设有第一卡齿110，所述弯折部211的内壁形成与插头卡接的卡接面212，所述卡接面212上设有第二卡齿213，当所述插头插入所述连接件中时，所述第一卡齿110与第二卡齿213相互卡合。在本实用新型中，卡齿的牙距和长度可以根据插杆和连接件之间所受的拉力和允许产生的间隙进行设置，优选地，卡牙的牙距采用0.5mm，当齿牙的牙距为0.5mm时，插头插入连接件中后，在机械接头受拉拔力时，插杆与连接件之间产生的间隙最大为0.25mm，该间隙远远的小于现有的机械接头所产生的间隙，同时不会出现图16和图17中所示的插头没有完全插入连接件中而造成插头和连接件无法卡接的问题。

进一步地，所述第二卡齿远离连接件本体的一侧的牙侧面与连接件的中心轴的夹角大于等于90度(也就是说该牙侧面垂直于连接件的中心轴或该牙侧面的内侧边缘向远离连接件本体的方向倾斜)，所述第一卡齿的朝向固定座的一侧的牙侧面与插杆的中心轴的夹角小于等于90度(也就是说该牙侧面垂直于插杆的中心轴或该牙侧面的外侧边缘向固定座一侧倾斜)。进一步地，所述第一卡齿的朝向固定座的一侧的牙侧面与插杆的中心轴的夹角为90度，所述第二卡齿远离连接件本体的一侧的牙侧面与连接件的中心轴的夹角为90度。这样可以保证插杆和连接件受到拉力时，连接件的弯折弹片不会受到向外的分力，保证连接的可靠性。

进一步地，所述第一卡齿为锯齿牙或宝塔型牙，所述第二卡齿相应的为锯齿牙或宝塔型牙，锯齿牙的牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角3度，非工作面牙侧角30度，宝塔型牙为在具有锥度的外径上加工出一个个节径，宝塔型牙的工作面的牙侧角具有较小的角度，采用锯齿牙或宝塔型牙具有较好的抗倒拔性能，使得插头和连接件连接牢固，进而保证了混凝土桩的抗拔性能。

进一步地，如图5所示，所述插杆1还包括用于连接所述固定座10和插头11的圆柱形的连接部12，所述连接部的直径大于插头的直径，所述插头10与连接部12之间通过圆台形的过渡段120连接，可以既保证插杆的强度，同时可以适当的减小连接件的体积。

进一步地，所述连接件本体20的插杆插入一端还设有旋钮开口或多边形卡槽200，用于使用工具进行旋扭，实现螺纹连接，如图4所示，本实施例中，插杆插入一端设有六边形卡槽，可以通过六角扳手插入卡槽中将连接件与其它结构进行螺纹连接。

进一步地，所述弯折部211的直径小于所述连接件本体20的直径，也就是弯折部211的外侧面与所述连接件本体20的外侧面留有一定间隙，以便于插杆插入时弯折部向外张开，进而实现插头卡入弯折部中。

实施例2

如图6所示为具有本实用新型公开的齿牙机械接头的第一种混凝土桩连接结构，包括插杆1、连接件2、第一固定套筒40和第二固定套筒41，插杆和连接件的结构与实施例1中相同，此处不再详细描述。

所述第一固定套筒40一端为主筋固定端，另一端与所述固定座螺纹连接，所述第二固定套筒41一端为主筋固定端，另一端与所述连接件本体螺纹连接，主筋固定端设有主筋固定结构，主筋固定结构可以为卡台、锥形孔或螺纹孔，已分别用于固定pc钢棒、绞钢或螺纹钢，固定套筒的具体结构在专利【201520648500.6】中详细描述，此处不再详细描述。该结构的可用于钢筋抗拔桩的连接。

实施例3

如图7和图10所示为具有本实用新型公开的齿牙机械接头的第二种混凝土桩连接结构，包括插杆1、连接件2、第一端头板50和第二端头板51，第一端头板和第二端头板上具有周向均布的葫芦状的主筋锚孔，主筋锚孔包括螺丝孔500、过筋槽501和沉头孔502，第一端头板和第二端头板分别固定在预应力混凝土桩的两端，混凝土桩主筋的两端分别固定在两个端头板的沉头孔中，第一端头板上的螺丝孔中固定有插杆，第二端头板上的螺丝孔中固定有连接件，不同的混凝土桩通过该结构可以相互连接以实现混凝土桩的快速连接。在相互连接的端头板上还涂有还原树脂胶，以使其符合预应力混凝土管桩技术标准3.0.11关于“管桩基础应减少接桩数量，接头宜位于非污染土层中，可采用焊接或机械接桩。位于污染土层中的桩接头，接桩钢零件应涂刷防腐蚀耐磨涂层或增加钢零件厚度，其腐蚀裕量不小于2mm，也可采用热收缩聚乙烯套膜保护”的规定。

具有本实用新型公开的连接结构的混凝土管桩的生产加工过程如下：

如图12a、图12b、图12c和图12d所示，钢筋笼主筋的两端分别锚固在第一端头板和第二端头板的沉头孔中，第一端头板外通过螺栓固定有固定板80，第二端头板外通过螺栓固定有张拉板81，连接第一端头板和固定板的螺栓82长度大于第一端头板和固定板的厚度和，连接第二端头板和张拉板的螺栓82长度大于第二端头板和张拉板的厚度和，混凝土桩浇筑后，在第一端头板一端形成第一凹孔84，在第二端头板一端形成第二凹孔85，第一凹孔可以为插杆的固定座留有一定的容纳空间，以便于调整定位插杆安装在第一端头板的长度。第二凹孔用于容纳连接件相对于端头板长出的部分。

通过以上混凝土桩的加工过程可知，本实用新型公开的混凝土桩连接结构，在不改变现有混凝土桩加工工艺的基础上，仅将用于端头板和固定板(张拉板)连接的螺栓长度增加，同时该连接结构具有结构简单，加工和安装方便、快速，同时具有抗拔性能好等优点。

本实用新型没有改变端头板的结构，符合预应力混凝土管桩技术标准4.1.2中规定的“除焊接坡口、桩套箍连接槽、预应力钢棒锚固孔、消除焊接预应力槽、机械连接孔外，端板表面应平整，不得开槽和打孔。”的规定，同时，由于连接件和插杆分别固定在端头板的主筋锚孔(螺丝孔)中，提高了螺丝孔处的强度，进而提高了端头板的抗剪切力。进一步地，由于在混凝土桩生产时，螺栓会对端头板上螺丝孔中螺纹进行了预应力处理(在混凝土桩浇筑时，螺栓受到拉应力，螺栓与螺丝孔中螺纹进行相互挤压，产生一定是预应力变形)，进而减小了混凝土桩连接时，端头板中螺丝孔的变形，进一步提高了混凝土桩的抗拔性能。

优选地，如图8和图9所示，第一端头板上的螺丝孔和沉头孔的顺序方向与第二端头板上螺丝孔和沉头孔的顺序方向相反，在本实施例中，第一端头板上的螺丝孔和沉头孔的顺序方向为顺时针(如图8中所示，最上端主筋锚孔的螺丝孔在左沉头孔在右，最下端主筋锚孔的螺丝孔在右沉头孔在左，其它位置的葫芦状结构依次旋转)，第二端头板上的螺丝孔和沉头孔的顺序方向为逆时针(如图9中所示，最上端主筋锚孔的螺丝孔在右沉头孔在左，最下端主筋锚孔的螺丝孔在左沉头孔在右，其它位置的葫芦状结构依次旋转)。采用该结构的端头板，单根混凝土桩的主筋可以与混凝土桩的轴线平行，同时，当两节或多节混凝土桩连接时，混凝土桩的每对对应的主筋均处于同一直线上，符合预应力混凝土管桩技术标准5.3.8中关于“管桩上下节拼接可采用端板焊接或机械接头连接，接头应保证管桩内纵向钢筋与端板等效传力，接头连接强度不应小于管桩桩身强度。”的规定，进而有效地确保了桩身受侧压和/或剪力时，桩身抵御外力的均匀性。

进一步地，在对插杆和连接件进行插接过程时，为了避免插杆的卡齿与卡接面上的卡齿之间相互磨损，如图11a所示，可以在弯折部处固定一个圆形卡片3，圆形卡片的外径大于弯折部围成的圆的内径，可以在连接件加工后将圆形卡片从远离插杆插入的一端卡入弯折部处，圆形卡片使弯折部向外张开，增加了弯折部围成的圆的内径，如图11b所示，使得插杆插入时，插头的卡齿不会与卡接面的卡齿摩擦避免了卡齿的磨损，当插头与圆形卡片接触时，插头将圆形卡片顶出，弯折部回弹使得插头的卡齿与卡接面的卡齿卡合，实现插杆与连接件的卡接。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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