锚螺栓常被用做锚固各种管线支架或者作为连接和安装其它各种物件的紧固件。锚螺栓已用于锚固机械设备。
概念
锚螺栓作为螺栓中的一种,常运用于地脚紧固锚固连接。它现已广泛运用于锚固机械设备和各种管架支撑。它在现场安装方便,安装后即可立即承受载荷,必要时候还能拆卸和重复使用,故是有点良多的螺栓。
自锚螺栓
自锚螺栓过去主要作为锚固各种管线支架或作为连接和安装其他各种物件的紧固件,以代替埋设件使用。国内已开始用于锚固机器设各。
自锚螺栓是利用螺杆本身的结构并配合一些特殊零件,使其能在螺栓孔中胀开而锚固在混凝土基础上,因而称为自锚螺栓,或又叫胀锚螺栓。由于这种螺栓须安装在钻好的孔内,故也属为钻孔锚固螺栓。
自锚螺栓除具有钻孔锚固螺栓的一般优点外,它在现场安装也十分方便,安装后可立即承受设计荷载,必要时还可从螺栓孔中拆卸取出更换或重复使用。但这种螺栓的构造比较复杂,加工工序较多,螺栓孔径的尺寸精度要求较高(孔径的允许误差为0.5~2毫米)。
胀锚螺栓的类型
胀锚螺栓,俗称胀管螺栓。我国应用胀锚螺栓已有近30年的历史,不仅显示了胀锚螺栓的优越性,也检验了它的效果,而且它的应用范围还在日渐扩大。胀锚螺栓的应用既积累了大量经验,又使锚固工艺有了许多改进,不论在结构形式上、功能上都有了较大的发展。
现将胀锚螺栓的类型和应用简介如下:
单胀式胀锚螺栓
最早推广、至今仍大量应用的胀锚螺栓是栓塞型单胀式胀锚螺栓,俗称胀管螺栓。它的优点是结构简单、组件少、锚固可靠,因此被广泛应用。如图1所示。它由螺母垫圈、带豁口的
套管和带栓塞的
螺杆组成。把它放人用电钻打好的孔洞之中后,需用工具将套管打向栓塞的锥体,这时套管的豁口端开始扩胀,把胀锚螺栓固定在墙体中,这叫初胀定位。然后放上垫圈,拧上螺母,随着螺母的拧紧,螺杆向墙体外移动,栓塞也伸入套管,栓塞的锥体把套管豁口逐渐扩大,产生径向挤压力作用于墙体,胀锚螺栓最后被“胀锚”固定了。
胀锚螺栓最大的允许拉应力和剪力如图2所示。
胀锚螺栓在受到轴向拉力时,它的承载能力受螺母的限制不能充分发挥。因为标准螺母必须承受荷载,如果螺母的承载能力低于螺栓,这时就不能按图2来计算螺栓的承载能力,而应以螺母的承载能力为依据。由于螺母的承载能力是随螺纹的扣数的增加而加大,而螺纹根部断面的承载能力总大于螺纹工作面的承载能力,因此,可以采用加厚螺母或增加螺母数量的方式,适当提高螺母的承载能力,确保整个螺栓的承载能力。
胀锚螺栓也可以在有装饰层的结构上生根,但应按装饰层厚度选择螺栓的规格和长度。一般可按装饰层的最大厚度或被连接件的最大厚度选择。
为了保证胀锚螺栓有一定的耐腐蚀性能,胀锚螺栓应作表面
镀锌钝化处理。
胀锚螺栓在有装饰层的结构上安装时(图3),需用电钻将墙体钻孔,然后将螺栓放入,再用一专用套管将带有豁口的套管打入锥体,使其初胀定位,然后再把紧螺母固定。因钻孔时的摆动,打出的墙孔,有时较大,而且胀锚螺栓仅根部与墙体锚固,而其余部分与墙体有空隙,当被连接体有振动和冲击时,胀锚螺栓根部的墙体会慢慢地被破坏,胀锚螺栓会因锚固松弛而失去承载力。所以在有冲击荷载和振动的场合,不能使用胀锚螺栓,特别是栓塞式的。比如压缩机、水泵等设备的出口管段一般都不宜采用胀锚螺栓作为支架的生根部件。
此外,胀锚螺栓也不能用于固定支架的生根部件。这是因为固定支架需要承受强大的平推力,而且以侧向力矩的形式对胀锚螺栓产生作用,这时胀锚螺栓在侧向力矩、拉力和剪力的联合作用下,很容易锚固失效。
双胀式胀锚螺栓
栓塞型单胀式胀锚螺栓仅靠根部的锚固力维持锚固,由于螺栓受到振动冲击,要发生摆动,长时间作用,会降低其锚固力。针对这一缺点,又设计出双胀式胀锚螺栓,如图4所示。它是在栓塞式的基础上,将胀管缩短,在前端增加一个锥形套管和调节套管。调节套管的作用是补偿装饰层或被连接件的厚度。锥形套管的作用是将胀管的前端豁口胀开,将胀锚螺栓的前端与墙体锚固。
这种双胀式胀锚螺栓必须采用调节套管,它除了补偿装饰层的厚度之外,另外一个重要原因是在锥形套管向双头豁口套管推进时,螺母和套管之问会存在间隙,这令问隙就用调节套管来补偿。
双胀式胀锚螺栓在安装时一定要保证前端的锥形套管必须在墙体内,而且离外壁有一定深度,以保证前端胀口的锚固强度。
锥形螺母胀锚螺栓
锥形螺母胀锚螺栓是由一个螺钉、锥形螺母、套管构成的,如图5所示。其中带固定螺帽的六角螺钉是按标准粗制螺钉制造。是主要受拉元件;锥形螺母是放在螺钉尾部的,它与螺钉配合。是主要的扩胀元件;套管有豁口,是被扩胀件。
这种胀管螺栓,在安装时,不需要初胀,只需将锥形螺母稍加拧紧,轻松地送入孔洞中再继续拧紧螺钉。由于螺钉受垫圈限制,不能轴向伸进,而锥形螺母则在与六角头螺钉的相对运动中向螺钉的
螺帽端移动,从而把套管的豁口扩胀开来。
这种胀管螺栓的最大优点是它不需要初胀,不像一般胀管螺栓那样,在初胀时,必须采用胀管冲将套管打入锥体,将胀管螺栓初步锚固。由于初胀时打入套管,难免会凿伤孔洞内壁,一定程度上降低了锚固效果。而锥形螺母胀管螺栓则没有这种缺点,所以它的锚固力较强。
这种胀管螺栓的另一个优点是,它在安装完成后,仅露出一个螺帽在外,而螺纹则隐蔽在墙体内,不仅美观,而且也防止腐蚀性介质对螺纹的腐饰。
地锚螺栓的配置形式和受力状态
确定极限状态时地锚螺栓所能承受的轴力和弯矩,可假定地锚螺栓不能承受压力。对于图6所示的3种配置形式的地锚螺栓,相应的相关曲线如图7所示。图7中为螺栓的抗拉设计强度。
根据图7,可给出相关方程如图8。