一种铆接型混凝土机械锚栓

技术领域

本发明涉及一种铆接型混凝土机械锚栓，属于混凝土后锚固技术领域，具体为一种铆接结构的膨胀型混凝土机械锚栓。

背景技术

机械锚栓是一种新兴的后锚固技术，广泛应用于各种建筑工程中，可以用于弥补因设计失误和施工误差带来的问题，或用于混凝土建筑的改造加固。扭矩控制型和位移控制型是膨胀型机械锚栓的两种基本型式，原理都是通过外力使锚杆和膨胀套之间发生相对运动，使膨胀套移动到膨胀体上胀开，从而使膨胀套与混凝土孔壁之间通过摩擦力产生锚固作用。

通常，扭矩控制型锚栓由螺母、锚杆、抗剪套管、间隔套管、膨胀套和膨胀体等组成，膨胀套、间隔套管和抗剪套管依次穿入锚杆上，通过拧紧螺母将膨胀体拉入膨胀套内；其中间隔套管的作用有两方面，一是在安装初始阶段，固定膨胀套使膨胀套和混凝土孔壁之间不发生相对运动，二是间隔套管在施加过大扭矩时塌陷，防止膨胀套超过膨胀允许限度对混凝土结构造成影响。为了达到上述功能，通常对间隔套管的结构或材质进行设计，如CN107975523A公布的间隔套管上的设置有复杂的纵向肋、舌形件和凹部，CN112483524A公布的间隔套管采用不同材质的材料；上述专利提供的方案存在间隔套管结构复杂、制造工艺难度大等问题。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种铆接型混凝土机械锚栓。本发明的主要目的在于提供一种用于混凝土后锚固的机械锚栓，该机械锚栓利用拉铆连接原理，将扭矩安装改变为直径拉伸，可以实现机械锚栓高效稳定的安装，且具有防松性能优异、结构简单，制造成本低等优点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种铆接型混凝土机械锚栓，其特征在于：由依次套装在锚杆上的膨胀套、抗剪套管、垫圈、套环组合构成；

锚杆包括顺序设置的膨胀体、光杆、锁紧槽和尾部；其中，膨胀体为沿锚杆轴向直径逐渐增大的实心锥体；锁紧槽具有绕锚杆周向布置的环槽；

膨胀套为空心圆筒结构；空心圆筒轴向设置有多条平行狭缝将圆筒后部均匀分成多个膨胀臂，狭缝长度为空心圆筒结构长度的3/4～3/5；每一膨胀臂外表面设置有一个或多个弧形凸起，弧形凸起的弧形沿膨胀套周向布置、弧形凸起的尖点位于沿锚杆插入方向最高点；膨胀套各膨胀臂前端开口内壁处设置与锚杆膨胀体锥体匹配渐进的减薄区。

进一步所述锁紧槽是绕锚杆周向布置的由普通螺纹、多个独立圆弧弧环槽或/和圆弧形螺旋槽构成的环槽。

进一步所述尾部具有用于与安装工具配合作为施力点给锚栓施加轴向拉力的环槽。尾部可以是多槽短尾型、单槽短尾型或拉断型。

进一步所述抗剪套管为空心圆筒结构，外径小于混凝土安装孔径，内径大于锚杆外径。

进一步所述套环由变形区和法兰盘组成；其中，变形区为内外壁光滑的空心圆柱，用于通过挤压与锚杆的锁紧槽配合将被连接件紧固。

本发明机械锚栓膨胀套胀开变形力F

采用本发明铆接型混凝土机械锚栓的安装方法，包括以下步骤：

(1)首先将锚栓穿过被连接件后插入到安装孔内，插入深度符合锚栓设计的锚固深度；

(2)将尾部放置到安装工具的卡爪内，启动安装工具开关，安装工具内部活塞带动卡爪相对铁砧发生运动，使铁砧与套环端面接触，在活塞轴向力的继续带动下，使锚杆和膨胀套之间发生相对运动，膨胀套在膨胀体的作用下胀开与混凝土孔壁接触，通过摩擦力实现锚固；

(3)待膨胀套膨胀后，活塞继续施加轴向力，随着轴向力的增大，铁砧开始挤压套环，将套环中的金属流动到锚杆上的锁紧槽内；

(4)安装工具达到设定的安装力后，铁砧退回至原位，从锚栓尾部上取下安装工具，安装结束。

锚栓组装时，依次在锚杆上插入膨胀套、抗剪套管、垫圈和套环，锚栓安装时，将锚栓穿过被连接件后插入混凝土安装孔内，安装工具给锚杆施加轴向拉力，锚杆和膨胀套之间发生相对运动，使膨胀体进入膨胀套内将膨胀套胀开，通过膨胀套与安装孔壁之间的摩擦力产生锚固作用。当膨胀套膨胀到位后，安装工具的铁砧开始挤压套环，使套环中的金属流动到锚杆上的锁紧槽，从而将被连接件锚固到混凝土上。

当锚杆尾部为拉断型时，尾部发生断裂时即为安装完成。

本发明通过拉铆技术原理，实现了机械锚栓非旋转安装，克服了扭矩控制型机械锚栓安装过程中膨胀套转动或移动问题，同时解决了扭矩控制型机械锚栓施加扭矩不当导致的锚固力不一致或混凝土破坏问题。拉铆结构的膨胀型机械锚栓简化了扭矩控制型机械锚栓的结构，降低了锚栓的制造成本，提高了机械锚栓的防松性能。

与现有技术相比，本发明取消了定位和补偿作用的间隔套管，简化了锚栓结构，降低了制造成本，提高了机械锚栓的防松性能。

附图说明

图1是本发明铆接型混凝土机械锚栓示意图；

图2是本发明锚杆示意图；

图3是单槽短尾型尾牙示意图；

图4是拉断型尾牙示意图；

图5是本发明膨胀套示意图；

图6是膨胀套展开图；

图7是膨胀套横截面示意图；

图8是本发明套环示意图；

图9是本发明安装工具局部示意图；

图10是本发明锚栓锚固示意图；

图11至图14是锚栓安装过程示意图。

图中，1—锚杆，2—膨胀套，3—抗剪套管，4—垫圈，5—套环，6—混凝土，7—被连接件，1.1—膨胀体，1.2—光杆，1.3—锁紧槽，1.4—尾部(多槽短尾型)，1.4a—单槽短尾型，1.4b—拉断型，2.1—非膨胀部，2.2—膨胀部，2.3—狭缝，2.4—膨胀臂，2.5—弧形凸起，2.6—减薄区，L1—狭缝长度，L—膨胀套全长，5.1—变形区，5.2—法兰盘，8.1—卡爪，8.2—铁砧，Z为锚栓插入方向。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

本发明铆接型混凝土机械锚栓包括锚杆1、膨胀套2、抗剪套管3、垫圈4、套环5。

其中，锚杆1为细长杆件，由膨胀体1.1、光杆1.2、锁紧槽1.3和尾部1.4组成。膨胀体1.1为沿锚杆轴向直径逐渐增大的实心锥体。锁紧槽1.3为普通螺纹、多个独立圆弧型环槽或圆弧形螺旋槽。尾部1.4用于安装工具配合作为施力点给锚栓施加轴向拉力，尾部根据安装工具的不同，可设计成多槽短尾型1.4a、单槽短尾型和拉断型1.4b，图2中尾部1.4为多槽短尾型。

膨胀套2为空心圆筒结构，分为膨胀部2.2和非膨胀部2.1。空心圆筒结构主体沿轴向设计有多条平行狭缝2.3将均匀分成多个膨胀臂2.4，便于膨胀套2在膨胀体1.1的作用下发生变形胀开，狭缝2.3长度为空心圆筒结构主体长度的3/4～3/5。每一膨胀臂2.4外表面设计有一个和多个沿锚杆插入方向的弧形凸起2.5，弧形凸起2.5弧形突出方向为沿锚杆插入方向Z，弧形凸起2.5有利于增加膨胀套混凝土安装孔内的保持力。膨胀部2.2前段设置有与膨胀体1.1锥体匹配的具有引导斜面的减薄区2.6，减薄区2.6的作用为在锚栓安装过程中引导膨胀体1.1进入膨胀套，同时使膨胀套1.1径向胀开更均匀。

抗剪套管3为空心圆筒结构，其外径小于混凝土安装孔径，内径大于锚杆外径，抗剪套管3的硬度可根据需求进行调整，以满足锚杆抗剪力的要求。

套环5由变形区5.1和法兰盘5.2组成，其中变形区5.1为内外壁光滑的空心圆柱，其作用是与锚杆上的锁紧槽1.3配合，将被连接件7紧固到混凝土上。

如图1～9所示，锚栓包括锚杆1、膨胀套2、抗剪套管3、垫圈4和套环5。

锚杆1由膨胀体1.1，光杆1.2，锁紧槽1.3和尾部1.4组成，其中尾部1.4可根据安装工具的不同设计成多槽短尾、单槽短尾型1.4a和拉断型1.4b。

膨胀套2为空心圆柱结构，由非膨胀部2.1和膨胀部2.2组成，其中膨胀部2.2设置沿膨胀套轴向分布的多条平行的狭缝2.3，构成分割均匀的膨胀臂2.4，狭缝长度L1为膨胀套全长长度L的3/4～3/5，膨胀臂2.4表面设计有沿锚杆插入方向Z延伸的弧形凸起2.5，膨胀部前端内壁设置有引导斜面2.6。

套环6由变形区5.1和法兰盘5.2构成。

图9为安装工具局部示意图。

图10为本发明锚栓安装实施例，本例采用单槽短尾型锚栓。

如图所示，机械锚栓安装并锚固到混凝土中，膨胀套2、抗剪套管3、垫圈4和套环5依次插入锚杆1，将机械锚栓穿过被连接件7后插入到混凝土6的安装孔内。

图11至图14是本发明机械锚栓安装实施例的安装过程示意图，具体为：

(1)如图11所示，首先将锚栓穿过被连接件7后插入到混凝土6的安装孔内，插入深度应符合锚栓设计的锚固深度；

(2)如图12所示，将尾部1.4放置到安装工具卡爪8.1内，启动安装工具开关，安装工具内部活塞带动卡爪8.1相对铁砧8.2发生运动，使铁砧8.2与套环5的端面接触，在活塞轴向力的继续带动下，使锚杆1和膨胀套2之间发生相对运动，膨胀套2在膨胀体1.1的作用下胀开与混凝土安装孔壁接触，通过摩擦力实现锚固。

(3)如图13所示，待膨胀套2膨胀到合适的尺寸后，活塞继续施加轴向力，随着轴向力的增大，铁砧8.2开始挤压套环5，将套环中的金属流动到锚杆上的锁紧槽1.3内。

(4)如图14所示，当安装工具达到设定的安装力后，铁砧退回至原位，从锚栓尾部上取下安装工具，安装结束。