[实用新型]一种扭剪型单边自紧螺栓紧固件

说明书

技术领域

本实用新型涉及土木工程及机械连接紧固领域，特别是单侧安装操作的螺栓紧固件。

背景技术

目前，在土木工程和机械连接紧固领域，对于结构件连接紧固的安装需求量非常庞大。就当前来看，传统的也是被当前普遍使用的螺栓分为螺杆和螺母两部分，需要在一侧插入螺杆并夹紧螺母，然后在另一侧用工具将螺母拧紧。这使得在对构件实施连接紧固作业时，工作人员需要在构件两侧作业。这种连接紧固方法构造简单、操作方便、承载力好，但仅局限适用于开口截面构件的连接，对于某些闭口截面构件或是不方便接触到其中一面的构件来说，许多情况下，在施工过程中需要开手孔，会进一步削弱截面强度，导致螺栓强度达不到理论值；甚至还存在许多空间狭小的情况，致使接近被连接的工件其中一面受阻碍或受限时，即使开手孔也根本无法完成操作；更有很多闭口截面构件，不允许开手孔导致无法解除到受阻碍一面。

例如，在钢管结构(方钢管或圆钢管)及钢管混凝土结构中，梁柱连接节点处，由于柱截面为闭口截面，不能同时在两边进行操作，只能在单侧进行操作连接安装，因此传统的螺栓螺母连接紧固件无法满足类似结构的紧固安装。

实用新型内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本实用新型一种扭剪型单边自紧螺栓紧固件，解决现有技术中常见的螺栓无法进行单边紧固作业的不足。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种扭剪型单边自紧螺栓紧固件，包括扭剪型高强螺栓和配套的螺母；扭剪型高强螺栓一端为突出栓杆的螺栓头，另一端为梅花头；所述螺母通过螺纹与扭剪型高强螺栓啮合；从扭剪型高强螺栓的螺栓头一端到螺母所在位置之间的螺栓杆上依次套有第一套筒、第二套筒和垫片；所述第一套筒材料的屈服强度高于第二套筒；在第一套筒与第二套筒上相对的端面处，第二套筒所属一端位于第一套筒所属一端的内侧；所述第二套筒的外径小于螺母的外径；所述第二套筒上设置有薄弱处，薄弱处发生塑性变形的临界强度低于第二套筒上的其他位置。

在需要连接的两个构件的可操作一侧开孔，该孔穿过靠近可操作一侧的构件并穿到另一个构件内部。将本实用新型的一种扭剪型单边自紧螺栓紧固件中的第一套筒、第二套筒和垫片顺次套上螺栓杆并用螺母拧上使得螺栓头、第一套筒、第二套筒、垫片、螺母顺次紧密接触；将组装好的紧固件的螺栓头一侧从孔中伸入到不可操作一侧的构件内部，第一套筒和第二套筒均穿入孔中，垫片和螺母或者仅螺母由于直径较大无法进入孔中而抵在可操作一侧的构件表面。将该紧固件的梅花头插进扭剪扳手的内套筒中，在梅花头完全进入扭剪扳手的内套筒时内套筒后退，然后把扭剪扳手的外套筒完全插到螺母上。打开扭剪扳手的开关，扭剪扳手的内套筒旋转，开始拧紧螺栓，螺栓头与螺母之间的距离有变小的趋势，一方面螺栓头带动第一套筒在不可操作一侧挤压第二套筒，另一方面螺母在可操作一侧挤压第二套筒。第二套筒上的薄弱处受力率先屈服带动周边向外膨胀形成大于孔内其他部分构件的外径的扩大头，由于第一套筒的屈服强度大且第二套筒与第一套筒接触处由于位于第一套筒内侧，可以防止第二套筒与第一套筒接触处向外扩张，以免第二套筒靠近螺栓头的一端过度向外扩张导致第二套筒冲出螺栓头，整体稳定性无法保证；一般的扭剪型高强度螺栓都带有梅花头，梅花头为易剪切部分，随着紧固程度加深，旋转速度逐渐减慢，最后使梅花头部分达到一定扭矩，梅花头处的易剪切部分剪断，安装完毕。

进一步的，在本实用新型中，第一套筒与第二套筒上相对的端面均设置成楔形，并且第一套筒上的楔形设置在内部，第二套筒上的楔形设置在外部，第一套筒上的楔形与第二套筒上的楔形匹配。第一套筒的楔形部位较薄稍稍向外扩张包住第二套筒与第一套筒的接触处防止两个套筒的接触处向外“溢”出。

进一步的，在本实用新型中，所述第二套筒的材料为低屈服点钢，屈服强度在100MPa～300MPa之间且伸长率在35％以上；所述第一套筒的材料为高强钢，屈服强度高于800Mpa。

进一步的，在本实用新型中，第二套筒上的薄弱处的具体实现方法有多种，比较简单的方式是采用削弱截面积的方式，如将薄弱处设置为一圈环状凹槽。

有益效果：

本实用新型在传统的扭剪型高强螺栓的基础上设置两个屈服强度不一样的套筒，屈服强度低的套筒上面还设置有发生塑性变形临界应力最小的薄弱处，在安装紧固套筒的过程中，薄弱处受挤压后自动实现屈服强度较低的套筒的变形，形成扩大头抵在可操作一侧的构件的背面从而起到类似垫片的固定作用，屈服强度较大的套筒包住低屈服点钢套与之接触的一端防止向外“溢”出；