[发明专利]可监测及控制预拉力的摩擦型高强度螺栓、连接件及其施工方法

权利要求书

1.一种可监测及控制预拉力的摩擦型高强度螺栓，其特征在于，包括至少设置有一段螺纹部的螺杆段，与所述螺杆段螺接的第一螺母和第二螺母，套设在螺杆段上且位于第一螺母与第二螺母之间的半导体弹簧，套接在半导体弹簧外周的套筒，设置在第一螺母或第二螺母一侧并可与欧姆表连接的正负极金属片，以及电连接正负极金属片与半导体弹簧两端的导线；

第一螺母或第二螺母的一侧设置有用于和半导体弹簧末端卡接的卡槽或与用于和套筒一端连接的嵌槽，第一螺母和第二螺母的相对距离改变时，半导体弹簧被拉伸或压缩。

2.如权利要求1所述的可监测及控制预拉力的摩擦型高强度螺栓，其特征在于，所述套筒和/或半导体弹簧的外侧套接有橡胶环。

3.如权利要求1所述的可监测及控制预拉力的摩擦型高强度螺栓，其特征在于，所述螺杆端沿其纵向分为多个区域，不同区域的颜色不同。

4.如权利要求1所述的可监测及控制预拉力的摩擦型高强度螺栓，其特征在于，所述摩擦型高强度螺栓设置于圆螺栓孔、腰圆螺栓孔或长螺栓孔。

5.一种可监测及控制预拉力的摩擦型高强度螺栓，其特征在于：包括螺帽、螺纹段、螺母、外套筒和半导体弹簧；

所述螺帽的顶面设有卡槽；螺母、外套筒和半导体弹簧通过预设方式依次连接形成一个整体，且螺母、外套筒和半导体弹簧三者同轴；螺帽从螺纹段的一端旋进，半导体弹簧、外套筒和螺母从螺纹段的另一端套入，半导体弹簧与螺帽顶面的卡槽卡合连接，螺母与螺纹段之间螺接；

所述螺纹段设有不同的预拉力分区标识，以螺母旋进的一端开始依次设有螺纹区域0、螺纹区域1、螺纹区域2、螺纹区域3和螺纹区域4；以螺母的上端面作为指示面，当半导体弹簧嵌于卡槽中，此时半导体弹簧处于自然状态；当螺母上端面处于螺纹区域0与螺纹区域1的交界面或者螺纹区域0时，此时剪力连接件和梁或板间未夹紧，螺栓的预拉力为0kN；当螺母的上端面分别处于螺纹区域1至螺纹区域4时，对应的螺栓预拉力范围分别为0-5kN，5-10kN，10-15kN和15-20kN，旋转螺母改变螺母上端面在螺纹段的分区。

6.根据权利要求5所述的可监测及控制预拉力的一种摩擦型高强度螺栓，其特征在于：所述螺帽底面设有第一金属片和第二金属片，螺帽顶面的卡槽一端设有连接头；当半导体弹簧卡合到卡槽上时，其与螺帽通过卡槽和连接头形成内置电路；半导体弹簧的的两端分别与第一金属片和第二金属片电连接；测得第一金属片和第二金属片之间的电阻，即为半导体弹簧的电阻值。

7.根据权利要求6所述的一种可监测及控制预拉力的摩擦型高强度螺栓，其特征在于：还包括套设于外套筒和半导体弹簧外面的橡胶环。

8.一种包括权利要求1至7任一项所述可监测及控制预拉力的高强度螺栓的型钢剪力连接件，其特征在于：还包括剪力连接件主体，所述剪力连接件主体通过高强度螺栓与主梁连接。

9.根据权利要求8所述的可监测及控制预拉力的一种剪力连接件，其特征在于：所述剪力连接件主体为槽钢、栓钉或角钢。

10.一种基于权利要求8所述的可监测及控制预拉力的剪力连接件的施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：

(1)对所述剪力连接件进行工厂预制

根据施工现场所需的尺寸、抗剪效果以及为达到的目标，加工所述剪力连接件；

(2)施工现场拼装所述剪力连接件与需要设置所述剪力连接件的主梁或板；

(3)使用过程中根据组合构件的状态实时调整高强度螺栓的预拉力；

所述步骤(1)具体包括：

(11)构件设计制造

根据设计要求对需设剪力连接件的主梁的相应位置进行打孔，根据现场所需尺寸和抗剪效果设计要求对剪力连接件的个构件进行制造和加工，根据预达到的抗剪承载力、刚度和性能对高强度螺栓的预拉力进行设计，然后根据工厂预制流程图对高强度螺栓与连接件主体试样生产；

(12)构件预拼装

在出厂前应对构件进行预拼装，将螺母、外套筒和半导体弹簧依次同轴设置并通过焊接方式形成整体，调整开孔尺寸和变形，检测半导体弹簧所在电路的通闭状态，测量半导体弹簧的电阻与螺母所在的分区及预拉力是否对应；预拼装合格后，进行产品的量化生产；

所述步骤(2)包括：

(21)将连接件主体与梁或板的长螺栓孔对齐，用高强度螺栓进行拼装，剪力连接件的翼缘可防止混凝土的掀起，通过高强度螺栓对板件间的夹紧力形成的界面摩擦力抗剪；

(22)在安装过程中，用扳手旋拧高强度螺栓的螺母，按设计要求将螺母旋到相应大小的预拉力区域，而后用欧姆表测量半导体弹簧的电阻，对预拉力进行调整直到达到所需的抗剪承载力和刚度为止；

所述步骤(3)为：

在使用过程中，梁或板的上部都已浇筑于混凝土中，仅螺帽暴露在外面，此时通过螺帽的十字孔改变螺栓的松紧程度，控制螺栓的预拉力，由此释放混凝土的不良内力或改善由于螺栓松动造成抗剪性能降低的后果。