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申请/专利权人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所;中国铁道科学研究院集团有限公司;中国铁路总公司

摘要：本发明涉及一种自楔紧式管桩连接器，其包括：至少两个抱箍段，所述抱箍段的外侧表面被构造为楔面；自楔环，其中所述自楔环的内侧表面被构造为当在竖向上存在相对于所述抱箍段的楔面的运动时被相互楔紧。该管桩连接器不仅结构简单，并且经由该型连接器进行管桩连接省时省力，且连接后的管桩抗拔和抗剪能力强。

主权项：1.一种自楔紧式管桩连接器，其用于连接叠置的两根混凝土管桩，所述混凝土管桩的端部均设置有环形端板，其特征在于，所述环形端板设置有沿环周外凸的凸出部，其中所述管桩连接器包括：至少两个抱箍段，所述抱箍段沿环形端板的外周布置在所述凸出部的外侧，其中所述抱箍段的内侧设置有凹槽，其中该凹槽的截面形状被构造为与叠置的两个所述凸出部的截面形状相匹配，所述抱箍段的外侧表面被构造为楔面；且所述至少两个抱箍段具有基本相同的尺寸；自楔环，所述自楔环沿所述抱箍段的周向布置在所述抱箍段的外侧，其中所述自楔环的内侧表面被构造为当在竖向上存在相对于所述抱箍段的楔面的运动时被相互楔紧；所述混凝土管桩还包括连接至所述环形端板的管套，其中在所述环形端板和管套之间的空间内固化有混凝土管体。

全文数据：自楔紧式管桩连接器技术领域本发明涉及混凝土管桩施工技术领域，具体涉及一种能够快速安装的自楔紧式管桩连接器。背景技术混凝土管桩由于承载力高、地质条件适应性强、施工速度快等特点，被广泛应用于建筑工程中。混凝土管桩两端的管桩端板的作用主要包括：用于制作管桩时张拉钢筋骨架，使之产生预应力；打桩时承受打桩机锤击；等重要作用。现有施工技术中通常将两根混凝土管桩通过焊接管桩端板，将两根管桩焊接在一起，这种方式焊接时间长，焊接质量主要依耐于工人的焊接技术，当接头进入地下时，接头的质量无法得到保证，管桩承受横向剪切应力的能力不足，极易发生接头断裂，上下两根管桩发生偏移的现象，使得管桩失去其作用，焊接方式连接的管桩，管桩质量和使用寿命都得不到保障。现有技术中也出现了使用连接件实现管桩连接的施工技术，确实能够在一定程度上提高管桩的连接速度，但是其连接强度达不到保证，尤其是抗横向剪切力的能力不强。因此，行业内需求一种连接强度高、连接工期短以及成本低廉的管桩连接装置。发明内容本发明旨在提供一种能至少部分地解决上述现有技术的种种不足的自楔紧式管桩连接器。根据本发明的一个方面，提供了一种自楔紧式管桩连接器，其用于连接叠置的两根混凝土管桩，所述混凝土管桩的端部均设置有环形端板，其中，所述环形端板设置有沿环周外凸的凸出部，其中所述管桩连接器包括：至少两个抱箍段，所述抱箍段沿环形端板的周向布置在所述凸出部的外侧，其中所述抱箍段的内侧设置有凹槽，其中该凹槽的截面形状被构造为与叠置的两个所述凸出部的截面形状相匹配，所述抱箍段的外侧表面被构造为楔面；自楔环，所述自楔环沿所述抱箍段的周向布置在所述抱箍段的外侧，其中所述自楔环的内侧表面被构造为与所述抱箍段的楔面在竖向上存在相对运动时被相互楔紧。本发明的发明人根据其常年的现场施工经验，发现借助于管桩作业中不可或缺的向下锤击来自动地实现管桩连接是可行的，由此设计出本发明中的自楔紧式管桩连接器。发明人创造性地发现了经由待连接的管桩和管桩连接器之间的竖向相对运动可以实现连接器的自楔紧从而以全程无需人工参与的方式实现了管桩连接。与现有的焊接或者借助例如螺栓等连接件的方式相比，本发明的自楔紧式管桩连接器无论在所需的作业工期和作业成本上，还是在连接后的管桩的抗弯强度和抗拔强度均有了明显的改善。并且本发明的自楔紧式管桩连接器的部件少、装配简单、通用性强等特点非常适用于例如铁路领域的管桩户外作业。优选地，其中所述至少两个抱箍段具有基本相同的尺寸。这允许可以批量的方式来生产抱箍段且允许以通用的方式使用该抱箍段，这对于户外作业来说带来了极大的便利性。优选地，其中所述至少两个抱箍段为三个抱箍段，其中每个抱箍段相对于所述环形端板的外周呈120度的圆心角。这便于指导工人以规定的方式装配该抱箍段，从而减少了工人误操作的可能性。优选地，所述自楔环的内侧表面的楔紧角相对于竖向成5-10度。这便于确保管桩间足够的楔紧作用以确保连接器的连接强度，这种楔紧作用基本不受工人装配方式和外部环境的影响，非常适用于户外作业环境。优选地，所述凹槽的深度与所述环形端板的凸出部的凸伸度相等。这便于确保管桩间足够的楔紧作用以确保连接器的连接强度，这种配合方式方便工人确认抱箍段已经装配到位，非常适用于户外作业环境。优选地，所述混凝土管桩还包括连接至所述环形端板的管套，其中在环形端板和管套之间的空间内固化有混凝土管体，所述混凝土管体中开设有供钢筋穿过的多个通道。这便于确保管桩间足够的楔紧作用以确保连接器的连接强度。优选地，所述凸出部的外径大于所述管套的外径。这便于确保管桩间足够的楔紧作用以确保连接器的连接强度，并可以防止叠置的管桩间存在不期望的倾斜或者倾角。优选地，所述多个通道沿周向在所述混凝土管体中均匀的间隔布置。这便于确保管桩间足够的楔紧作用以确保连接器的连接强度。优选地，所述抱箍段的厚度被设计为在被楔紧时抵靠至所述管套。这这有助于增大抱箍段与待连接的管桩本体之间的接触面从而进一步增大管桩间的连接强度，并且可以防止叠置的管桩间存在不期望的倾斜或者倾角。优选地，所述抱箍段的沿竖向的延伸高度是环形端板的厚度的至少3倍。这同样有助于增大抱箍段与待连接的管桩本体之间的接触面从而进一步增大管桩间的连接强度，并且可以防止叠置的管桩间存在不期望的倾斜或者倾角。本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。附图说明以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：图1是根据本发明的管桩连接器的截面示意图。附图标记说明11、12.管桩11A、12A.环形端板11B、12B.管套11C、12C.凸出部11D、12D。混凝土管体11E、12E.通道2.抱箍段21.凹槽22.楔面3.自楔环31.内侧表面具体实施方式现参考附图，详细说明本发明所公开的装置和方法的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。需要说明的是，当组件被称为“固定”至另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置”于另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。本发明中使用的术语“竖向”是指在立体空间中大体上存在竖直关系，上述竖直并不意图限制为严格的竖直，而是允许存在一定的倾斜。本发明中所使用的术语“第一”、“第二”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。术语“自楔紧”是指无需外部辅助装置或者操作即可自动地实现楔紧。下面结合附图，对本发明的实施方式作详细说明。如图1所示，示出了叠置的混凝土制成的第一管桩11和第二管桩12，其中第二管桩12例如已被部分地插入地下。第一管桩11和第二管桩12分别在其端部设置有第一环形端板11A和第二环形端板12A，其中经由第一环形端板11A和第二环形端板12A实现了第一管桩11和第二管桩12在竖向上的抵接和初步对准。如图所示，第一环形端板11A和第二环形端板12A设置有沿环周外凸的凸出部11C和12C，其中优选这些凸出部11C和12C具有相同的凸伸长度以确保在位于上部的第一管桩11在经受打桩机的向下锤击时，不会使第一管桩11会将凸出部12C作为支承面发生倾倒。优选地，在第一环形端板11A和第二环形端板12A的外周处连接有分别沿竖向延伸的第一管套11B和第二管套12B，其中该第一管套11B和第二管套12B例如可以是铁皮，由此在环形端板11A和12A以及管套11B和12B之间的空间内形成有供混凝土泥浆注入的空间，在该泥浆固化后分别形成第一混凝土管体11D和第二混凝土管体12D。如图所示，管套11B和12B的外径优选被设计为小于外凸的凸出部11C和12C的外径。可选地是，为了增强第一管桩11和第二管桩12之间的连接强度，在该第一混凝土管体11D和第二混凝土管体12D分别形成有可供钢筋穿过的多个通道11E和12E，其中这些通道优选沿周向在所述混凝土管体中均匀的间隔布置。相应地，在第一环形端板11A和第二环形端板12A上开设有与这些通道相对齐的孔眼以允许钢筋穿过。进一步，如图1所示，可经由根据本发明的自楔紧式管桩连接器来连接图示出的叠置的两根混凝土管桩11和12。其中该自楔紧式管桩连接器包括至少两个抱箍段2，作为一种优选的实施例，这些抱箍段2具有基本相同的尺寸，由此可以实现抱箍段的标准化生产。这些抱箍段例如可以是由铸铁铸造而成，其包括包围整个环形端板11A和12A的外周，当然，也可以想到的是仅包围整个外周的大部分位置，只要确保能够实现稳定的连接即可。可行的是，设置有三个抱箍段，其中每个抱箍段相对于所述环形端板的外周呈120度的圆心角，从而包围整个环形端板11A和12A的外周。如图1所示，这些抱箍段2沿环形端板11A和12A的外周布置在凸出部11C和12C的外侧，其中这些抱箍段2的内侧均设置有凹槽21，如图1所示，其中该凹槽21的截面形状被构造为与叠置的两个凸出部11C和12C的截面形状相匹配从而确保两者间在被压紧时形成形状配合。如图1所示，叠置的凸出部11C和12C共同形成为朝外凸出的大致梯形，相应地，该凹槽21的横截面形成为与之互补的梯形，从而将叠置的两个凸出部11C和12C卡紧并保持在叠置状态，使得两个环形端板11A和12A即使在受到横向等方向上的剪切力时仍不会发生明显的相对移位或者错位，这确保了叠置的管桩具有足够的连接强度。同时，抱箍段2的外侧表面被构造为楔面31，该楔面例如可以被构造为相对于竖直方向向外扩张5-10度，在抱箍段2的外侧设置有环绕这些抱箍段2的外周的自楔环3，其中该自楔环3的内侧表面可以被构造为如图1所示的与楔面22形成楔面连接的斜面，从而当这些抱箍段2的楔面22在竖向上存在相对运动时其可与该自楔环3的内侧斜面相互楔紧，这种楔紧连接的楔紧角例如此时可以是相对于竖向成5-10度。这种竖向上的相对运动例如可以是由于抱箍段2会随着被向下锤击的管桩向下移动，而自楔环3则由于受阻于泥土或地面所造成的。当然，其它实现抱箍段2和自楔环3两者间存在竖向上的相对运动的方式也是可以想到的，并不限于在此作为示例给出的实施方式。进一步优选地，如图1所示，其中该凸出部11C的外径大于管套11B，这样的设计对于增大管桩间的连接强度是有益的，并且可以防止叠置的管桩间存在不期望的倾斜或者倾角。同时，优选可以将抱箍段2的厚度设计为在被楔紧时能够抵靠至该管套11B，这有助于增大抱箍段2与待连接的管桩本体之间的接触面从而进一步增大管桩间的连接强度，并且可以防止叠置的管桩间存在不期望的倾斜或者倾角。同样地，优选地将抱箍段的沿竖向的延伸高度是环形端板的厚度的至少3倍，这样同样有助于增大抱箍段2与待连接的管桩本体之间的接触面从而进一步增大管桩间的连接强度。接下来以非限定的方式描述根据本发明的自楔紧式管桩连接器的工作方式：在需要进行打桩作业时，将待连接的两根管桩11和12经由两个对齐的环形端板11A和12A相互叠置好。接下来，可以自环形端板11A和12A布置多个抱箍段2以将环形端板11A和12A中的相互叠置的凸出部11C和12C与该抱箍段2的凹槽21相对准。接着，使自楔环3套设在这些抱箍段2的外侧从而在整个管桩的外周上包围这些抱箍段2。然后，允许打桩机对叠置的管桩11和12向下锤击，随着叠置的管桩11和12向下运动，其环形端板11A和12A中的相互叠置的凸出部11C和12C会带着这些抱箍段2一起向下运动，而由于自楔环3受阻于泥土或地面，其无法随管桩和抱箍段2向下运动同样的距离，两者间竖向上的相对运动会使得抱箍段2的外侧的楔面与自楔环3的内侧的楔面形成紧密的自楔紧作用，从而将抱箍段2牢靠地卡紧在自楔环3中而不会存在轴向上或者径向上的任何明显的移位，这非常有助于确保管桩的足够的连接强度。同时，不难看出本发明的自楔紧式管桩连接器非常的省时省力，仅需要由工人预先将抱箍段2和自楔环3按照规定的方式布置好就可以进行常规的锤击作业，这大大节省了作业的工期和工程成本。进一步，经过实际的内部实验，发现经由本发明的自楔紧式管桩连接器所连接的管桩的抗弯强度和抗拔强度都满足国家现行的施工标准。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

权利要求：1.一种自楔紧式管桩连接器，其用于连接叠置的两根混凝土管桩，所述混凝土管桩的端部均设置有环形端板，其特征在于，所述环形端板设置有沿环周外凸的凸出部，其中所述管桩连接器包括：至少两个抱箍段，所述抱箍段沿环形端板的外周布置在所述凸出部的外侧，其中所述抱箍段的内侧设置有凹槽，其中该凹槽的截面形状被构造为与叠置的两个所述凸出部的截面形状相匹配，所述抱箍段的外侧表面被构造为楔面；自楔环，所述自楔环沿所述抱箍段的周向布置在所述抱箍段的外侧，其中所述自楔环的内侧表面被构造为当在竖向上存在相对于所述抱箍段的楔面的运动时被相互楔紧。2.如权利要求1所述的自楔紧式管桩连接器，其特征在于，其中所述至少两个抱箍段具有基本相同的尺寸。3.如权利要求2所述的自楔紧式管桩连接器，其特征在于，其中所述至少两个抱箍段为三个抱箍段，每个抱箍段相对于所述环形端板的外周呈120度的圆心角。4.如权利要求1所述的自楔紧式管桩连接器，其特征在于，所述自楔环的内侧表面的楔紧角相对于竖向成5-10度。5.如权利要求1所述的自楔紧式管桩连接器，其特征在于，所述凹槽的深度与所述环形端板的凸出部的凸伸长度相等。6.如权利要求1所述的自楔紧式管桩连接器，其特征在于，所述混凝土管桩还包括连接至所述环形端板的管套，其中在所述环形端板和管套之间的空间内固化有混凝土管体，所述混凝土管体中开设有供钢筋穿过的多个通道。7.如权利要求6所述的自楔紧式管桩连接器，其特征在于，所述凸出部的外径大于所述管套的外径。8.如权利要求6所述的自楔紧式管桩连接器，其特征在于，所述多个通道沿周向在所述混凝土管体中均匀的间隔布置。9.如权利要求6所述的自楔紧式管桩连接器，其特征在于，所述抱箍段的厚度被设计为在被楔紧时抵靠至所述管套。10.如权利要求9所述的自楔紧式管桩连接器，其特征在于，所述抱箍段的沿竖向的延伸高度是环形端板的厚度的至少3倍。

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