[发明专利]一种即插型球铰式可量化让压的钢拱架连接构件及使用方法

权利要求书

1.一种即插型球铰式可量化让压的钢拱架连接构件，包括两个相对称设置的钢拱架，所述连接构件设置在两个钢拱架之间；其特征在于，所述连接构件包括连杆和套管，所述连杆包括一端的球形端头、另一端的螺纹端头和中间的杆体，在所述螺纹端头与杆体的连接处设有环状凸起部；

所述套管为一端封闭、另一端开口的筒状结构，在所述套管内壁上靠近封闭一端的位置设有内螺纹部，在所述套管开口一端的内壁上设有单向卡合部，所述单向卡合部的一端与套管开口端的内壁相连接，另一端朝向套管内部倾斜设置；

所述连接构件一侧的钢拱架的端部焊接有带孔钢板，另一侧的钢拱架端部焊接有封闭钢板，所述带孔钢板的中心开设有与连杆的螺纹端头相匹配的螺纹孔，所述套管的封闭一端与所述封闭钢板焊接在一起；所述连杆的球形端头安装在所述套管内，所述连杆的螺纹端头旋入到所述螺纹孔内，且使所述环状凸起部紧贴带孔钢板的端面。

2.根据权利要求1所述的即插型球铰式可量化让压的钢拱架连接构件，其特征在于，所述球形端头的直径比所述套管内螺纹部的螺纹牙顶宽度大3~6mm；所述连杆的杆体直径比所述套管内螺纹部的螺纹牙顶宽度小3~6mm；所述连杆上的环状凸起部的直径比杆体的直径大5~10mm；所述单向卡合部位于套管内的一端的直径比所述球形端头的直径小5~15mm。

3.根据权利要求2所述的即插型球铰式可量化让压的钢拱架连接构件，其特征在于，所述连杆杆体的长度为100~200mm；所述连杆的螺纹端头的长度为10~30mm；所述连杆的环状凸起部的宽度为5~10mm；所述套管内螺纹部的长度为50~200mm，所述套管除去内螺纹部之外的光圆段部分的长度为50-150mm。

4.根据权利要求1所述的即插型球铰式可量化让压的钢拱架连接构件，其特征在于，所述单向卡合部为对半式环型结构，即是由两个半圆环组成的环形结构。

5.根据权利要求1所述的即插型球铰式可量化让压的钢拱架连接构件，其特征在于，在所述连杆的杆体外表面设有刻度线。

6.一种权利要求1所述的即插型球铰式可量化让压的钢拱架连接构件的使用方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）在每组两个钢拱架的端部分别焊接带孔钢板和封闭钢板，将套管的封闭端与该封闭钢板焊接在一起，将连杆的螺纹端头旋入带孔钢板的螺纹孔中，使所述连杆的环状凸起部紧贴带孔钢板的端面；

（2）将所述连杆的球形端头插入到套管内，球形端头穿过所述单向卡合部，通过所述单向卡合部和球形端头的配合形成球铰结构，即完成了两节钢拱架的拼装作业；

（3）在围岩发生大变形的过程中，岩土径向收敛，带动所述连杆向套管内移动，通过所述杆体上的刻度线记录让压变形量；所述套管的内螺纹部能够给予球形端头一定的让压阻力，使所述钢拱架在围岩变形初期具备恒阻让压特性；当球形端头进入到套管内部尽头的封闭端时，即用尽设定的让压变形量时，所述钢拱架开始刚性支护，控制围岩有害变形。

7.根据权利要求6所述的即插型球铰式可量化让压的钢拱架连接构件的使用方法，其特征在于，围岩径向收敛量c与让压变形量d的换算关系式为：

c=d/(2π)。