一种高强螺栓单面安装方法和装置

1.本发明涉及土木工程构件连接技术领域，尤其是涉及一种高强螺栓单面安装方法和装置。


背景技术：

2.在土木工程领域，节点是相连构件间传递内力的关键部位，节点的连接方式有螺栓连接和焊接连接两种。螺栓连接由于其施工快捷方便、延性好等优点得到了日益广泛的应用。
3.但是，对类似于管柱与梁之间采用螺栓端板连接的节点或柱-柱连接节点，由于无法直接触及管柱的内侧封闭区域，现有常规的高强螺栓(大六角头高强螺栓和扭剪型高强螺栓)往往难以直接应用，需要对管柱进行额外的切割、双面螺栓连接、焊接的施工工序才能采用，这不仅增加了人工与时间成本，还可能因焊接工艺的不稳定性而引入一些缺陷，对结构的安全使用造成不利影响。对此，国内外也研发出了一些能够进行单面安装的螺栓(称之为单面螺栓或单向螺栓)，如注脂式单向螺栓、嵌套式单向螺栓、hollo-bolt、blind-bolt、ultra-twist等，这些单面螺栓通过在普通螺栓的基础上增加额外的零部件，从而实现在被连接构件的单侧表面进行安装，但此类螺栓不仅价格昂贵，相对于常规螺栓其受力性能还存在一定程度的折减，难以大批量采用。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高强螺栓单面安装方法和装置。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.根据本发明的第一方面，提供一种高强螺栓单面安装方法，包括以下步骤：
7.s1、通过第一连接部将线状物的第一端固定在安装面的第一侧，将高强螺栓与线状物的第二端固定，使所述高强螺栓以螺帽朝下、梅花头朝上的形式悬垂在安装面的第一侧，且所述线状物第一端和第二端之间的线体跨过所述安装面上的螺栓孔；
8.s2、安装人员自安装面的第二侧通过所述螺栓孔向外拖拽线状物，所述安装人员拖拽线状物的动作不会使得所述线状物脱离第一连接部，所述高强螺栓随线状物被牵引至螺栓孔处，牵引所述高强螺栓使得高强螺栓的螺杆穿过螺栓孔到达所述安装面的第二侧，通过螺母固定所述高强螺栓。
9.优选地，所述步骤s1中，还包括：使用第二连接部将线状物的中部固定在安装面的第一侧，且使得所述第一连接部和第二连接部之间的线体跨过所述安装面上的螺栓孔；所述步骤s2中，安装人员拖拽线状物的动作使得所述线状物脱离第二连接部。
10.优选地，所述第二连接部为磁吸装置，或，所述第二连接部为吸盘，或，所述第二连接部为粘板。
11.优选地，所述第一连接部为磁吸装置，或，所述第一连接部为吸盘，或，所述第一连
接部为粘板。
12.优选地，所述步骤s2中，使用带弯钩的长杆拖拽线状物，所述弯钩的外径小于螺栓孔的直径，所述弯钩的内径大于线状物的直径。
13.优选地，所述弯钩为u型弯钩。
14.优选地，所述线状物与高强螺栓之间通过绑扎打结或粘接的方式固定。
15.优选地，所述步骤s2中，通过螺母固定所述高强螺栓前还包括：解除线状物与高强螺栓之间的连接。
16.优选地，所述步骤s2中，使用与所述高强螺栓配套的垫圈和螺母固定所述高强螺栓。
17.根据本发明的第二方面，提供一种高强螺栓单面安装装置，用于实现如本发明第一方面所述的高强螺栓单面安装方法，包括：
18.第一连接部；
19.线状物，所述线状物的第一端通过第一连接部固定在安装面的第一侧，所述线状物的第二端与高强螺栓固定；
20.拖拽装置，被配置为自安装面的第二侧通过所述螺栓孔向外拖拽线状物。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本技术能够在不降低被连接区域受力性能的基础上实现扭剪型高强螺栓的单面安装，解决了现有扭剪型高强螺栓在仅适合单面作业的闭口截面处(例如钢管柱的拼接节点、钢管柱与钢梁的连接节点)难以安装或安装后会造成节点区域力学性能下降的问题，与此同时，安装成本较低，安装步骤简明易懂，易于向市场推广。
附图说明
23.图1为扭剪型高强螺栓的螺杆的侧视图；
24.图2为扭剪型高强螺栓的垫圈的侧视图与主视图；
25.图3为扭剪型高强螺栓的螺母的侧视图与主视图；
26.图4为带u型弯钩的长杆的侧视图；
27.图5为线状物的侧视图；
28.图6为磁力较强磁块的正视图与侧视剖面图；
29.图7为磁力较弱磁块的正视图与侧视剖面图；
30.图8为上柱、内套筒、下柱的示意图；
31.图9为上柱、内套筒、下柱的示意图；
32.图10为上柱、内套筒、下柱装配好且螺栓孔对接连通示意图；
33.图11为带u型弯钩的长杆通过螺栓孔深入闭口截面内侧钩住线状物示意图；
34.图12为线状物脱离螺栓孔下部磁力较弱的磁块的约束进而牵引高强螺栓进入螺栓孔示意图；
35.图13为扭剪型高强螺栓紧固完成示意图；
36.图14为所有扭剪型高强螺栓紧固完成示意图；
37.附图标记：100、高强螺栓，200、线状物，300、第一连接部，400、第二连接部，500、带弯钩的长杆，600、垫圈，700、螺母，800、构件；101、螺帽，102、螺杆，103、梅花头；501、u型弯
钩；801、上柱，802、下柱，803、内套筒，804、螺栓孔。
具体实施方式
38.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例，本发明的保护范围不限于下述的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
39.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，展示各个部件之间的配合关系，附图中有些地方适当放缩了部件，并增减了部件之间的距离。
40.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.实施例1：
44.本发明提供一种高强螺栓单面安装方法，包括以下步骤：
45.s1、通过第一连接部300将线状物200的第一端固定在安装面的第一侧，将高强螺栓100与线状物200的第二端固定，使高强螺栓100以螺帽101朝下、梅花头103朝上的形式悬垂在安装面的第一侧，且线状物200第一端和第二端之间的线体跨过安装面上的螺栓孔；
46.s2、安装人员自安装面的第二侧通过螺栓孔向外拖拽线状物200，安装人员拖拽线状物200的动作不会使得线状物200脱离第一连接部300，高强螺栓100随线状物200被牵引至螺栓孔处，牵引高强螺栓100使得高强螺栓100的螺杆102穿过螺栓孔到达安装面的第二侧，通过螺母700固定高强螺栓100。
47.本技术实施例中，高强螺栓100为扭剪型高强螺栓100，如图1所示，扭剪型高强螺栓100按顺次位由螺帽101、螺杆102与梅花头103组成，作为构件之间连接紧固的主体，实施场景为扭剪型高强螺栓100在方钢管柱以内套筒连接形式进行柱-柱连接节点的拼接中的应用，故安装面是方钢管柱和内套筒的侧面，当内套筒嵌入方钢管柱后，为实现内套筒与方钢管柱之间的连接，需要使用螺栓将二者固定，由于内套筒嵌入方钢管柱后无法直接触及内套筒的内部封闭区域，所以现有技术只能切割管柱或者使用单面螺栓进行安装。
48.而本技术的技术方案中，在内套筒嵌入方钢管柱前，事先在内套筒的内侧壁通过第一连接部300、线状物200将高强螺栓100固定在内套筒的内侧，待内套筒嵌入方钢管柱后，通过拖拽线状物200将高强螺栓100牵引穿过螺栓孔，从而完成内套筒与方钢管柱的固定。
49.可以理解的是，第一连接部300可以是磁吸装置，或吸盘，或粘板，等等，其固定力的大小应能满足：拖拽线状物200时，位于螺栓孔上方的第一连接部300应能始终固定线状物200，与线状物200保持可靠连接，保证线状物200的第一端始终处于固定位置；线状物200为柔性线体，如图5所示，线状物200的材质也应当足以承受高强螺栓100的重力、拖拽线状物200的牵引力、牵引过程的摩擦力等。而线状物200第一端和第二端之间的线体跨过安装面上的螺栓孔，从而可以将线体通过螺栓孔暴露在操作人员的实现范围内，以便操作人员可以通过螺栓孔看到并准确拖拽线状物200。
50.为了方便拖拽牵引线状物200，本技术实施例中，使用带弯钩的长杆500拖拽线状物200，图4所示，弯钩为u型弯钩501，u型弯钩501的外径小于螺栓孔的直径，u型弯钩501的内径大于线状物200的直径，从而可以轻松进行线状物200的拖拽以牵引高强螺栓100。当然，其他实施方式中，可以改变弯钩的形状，或者使用其他结构(如长杆500、端部粗糙的长杆500等)进行线状物200的拖拽。
51.线状物200与高强螺栓100之间通过绑扎打结或粘接等方式固定，线状物200的第一端通过第一连接部300固定在螺栓孔的上方，将线状物200的第二端与高强螺栓100的梅花头103连接，在重力作用下高强螺栓100自然悬垂，且螺帽101朝下、梅花头103朝上，从而使得牵引高强螺栓100时顺其梅花头103朝外方向进入螺栓孔，使螺帽101卡在螺栓孔的内侧表面。
52.高强螺栓100进入螺栓孔后，解除线状物200与高强螺栓100之间的连接，使用与高强螺栓100配套的垫圈600和螺母700固定高强螺栓100，垫圈600的结构如图2所示，螺母700的结构如图3所示，从而完成高强螺栓100的安装紧固。
53.本技术能够在不降低被连接区域受力性能的基础上实现扭剪型高强螺栓100的单面安装，解决了现有扭剪型高强螺栓100在仅适合单面作业的闭口截面处(例如钢管柱的拼接节点、钢管柱与钢梁的连接节点)难以安装或安装后会造成节点区域力学性能下降的问题，与此同时，安装成本较低，安装步骤简明易懂，易于向市场推广。
54.对应上述安装方法实施例，本发明提供一种高强螺栓100单面安装装置，用于实现上述高强螺栓100单面安装方法，包括：
55.第一连接部300，可以是磁吸装置，或吸盘，或粘板，等等；
56.线状物200，使用柔性线即可，线状物200的第一端通过第一连接部300固定在安装面的第一侧，线状物200的第二端与高强螺栓100固定；
57.拖拽装置，被配置为自安装面的第二侧通过螺栓孔向外拖拽线状物200，可以为带弯钩的长杆500。
58.对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可，为描述的方便和简洁，在此不再赘述。
59.实施例2：
60.本技术实施例中，增设了第二连接部400，步骤s1中，还包括：使用第二连接部400
将线状物200的中部固定在安装面的第一侧，且使得第一连接部300和第二连接部400之间的线体跨过安装面上的螺栓孔；第二连接部400的固定力弱于第一连接部300，步骤s2中，安装人员拖拽线状物200的动作使得线状物200脱离第二连接部400。
61.设置第二连接部400，第一连接部300和第二连接部400之间的线体跨过安装面上的螺栓孔，第一连接部300和第二连接部400分别处于螺栓孔的上方和下方，可以确保线体不会偏离螺栓孔，还可以避免临近的多个线状物200缠绕在一起，从而保证了安装的顺利进行。
62.第二连接部400可以为磁吸装置，或吸盘，或粘板，等等，其固定力应当满足：拖拽线状物200的力可以令线状物200脱离第二连接部400的约束，且第二连接部400不会妨碍高强螺栓100牵引至螺栓孔。本技术实施例中，使用磁力较强的磁块作为第一连接部300，磁力较强的磁块如图6所示，使用磁力较弱的磁块作为第二连接部400，磁力较弱的磁块如图7所示。磁块吸附在安装面(即内套筒)的内侧，线体被夹在磁块与安装面之间，完成了线体的固定，当拖拽线状物200时，线状物200与磁力较弱的磁块及构件(内套筒)内表面的摩擦力小于线状物200受到的牵引力，线状物200从而脱离磁力较弱的磁块的约束，进而继续拖拽线状物200，将高强螺栓100牵引至进入螺栓孔，而磁力较强的磁块与线状物200之间始终保持固定。
63.本技术实施例中，使用单面安装方法和装置，对扭剪型高强螺栓100在方钢管柱以内套筒连接形式进行柱-柱连接节点的拼接中的单面安装进行说明。用于构件800连接的上柱801、内套筒803、下柱802如图8、图9所示，首先在内套筒803的内侧表面处，分别将线状物200的上端通过一磁力较强的磁块吸附固定于各个螺栓孔804的上部构件表面，使线体自然垂落，再用另一磁力较弱的磁块将线状物200的中部吸附于各个螺栓孔804的下部构件表面，使两磁块间的线体恰好能够跨过每个螺栓孔804暴露在操作人员的视线范围内，并将各根线状物200的尾端与所需安装的扭剪型高强螺栓100的梅花头103固定，使扭剪型高强螺栓100以梅花头103朝上的形式悬垂于闭口截面内侧；将上柱801、内套筒803、下柱802放置于安装所需的位置，如图10所示，完成上柱801、内套筒803、下柱802的合并与安装，各构件上的螺栓孔对接连通；如图11所示，在闭口截面外侧用带u型弯钩的长杆500通过螺栓孔804深入闭口截面内侧，钩住线状物200；如图12所示，将带有u型弯钩的长杆500钩住线状物200后朝孔外拖曳长杆500，使线状物200脱离螺栓孔804下部磁力较弱的磁块的约束，进而牵引扭剪型高强螺栓100顺其梅花头103朝外方向进入螺栓孔804，使螺帽101卡在内套筒803螺栓孔804的内侧表面；如图13所示，将线状物200与扭剪型高强螺栓100间的连接解除，配套上扭剪型高强螺栓100的垫圈600(图2)及螺母700(图3)完成扭剪型高强螺栓100的安装紧固，梅花头103被剪断表明扭剪型高强螺栓100紧固完成；如图14所示，其余扭剪型高强螺栓100采用相同方法完成安装，从而完成内套筒803连接形式的方钢管柱的柱-柱节点连接。
64.需要说明的是，在参考附图中，图10～图14均由位于左侧的内部螺栓区域剖视图与右侧的外部实际视图组成，均为同一实体的两种视角表现方式，并非代表两个独立实体。同时，为方便演示的需要，上述实例中内套筒与上、下部方钢管的连接皆采用了本文所述的单面安装方法，而在实际情况中，当进行内套筒与下部方钢管的连接作业时，由于此时安装区域尚未形成闭口截面，因此内套筒中轴线以下的各排螺栓可经工厂提前连接预制或由工人自行通过一般方法进行连接，而不必采用本文所述安装方法。此外，参考附图仅用于展示
上述安装方法的基本原理，不代表实际应用情况。
65.最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，例如外贴钢板连接形式的方钢管柱的柱-柱连接节点、工字形截面梁与方钢管柱的梁-柱连接节点等皆可使用上述单面安装方法实现构件连接。
66.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种高强螺栓单面安装方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、通过第一连接部将线状物的第一端固定在安装面的第一侧，将高强螺栓与线状物的第二端固定，使所述高强螺栓以螺帽朝下、梅花头朝上的形式悬垂在安装面的第一侧，且所述线状物第一端和第二端之间的线体跨过所述安装面上的螺栓孔；s2、安装人员自安装面的第二侧通过所述螺栓孔向外拖拽线状物，所述安装人员拖拽线状物的动作不会使得所述线状物脱离第一连接部，所述高强螺栓随线状物被牵引至螺栓孔处，牵引所述高强螺栓使得高强螺栓的螺杆穿过螺栓孔到达所述安装面的第二侧，通过螺母固定所述高强螺栓。2.根据权利要求1所述的一种高强螺栓单面安装方法，其特征在于，所述步骤s1中，还包括：使用第二连接部将线状物的中部固定在安装面的第一侧，且使得所述第一连接部和第二连接部之间的线体跨过所述安装面上的螺栓孔；所述步骤s2中，安装人员拖拽线状物的动作使得所述线状物脱离第二连接部。3.根据权利要求2所述的一种高强螺栓单面安装方法，其特征在于，所述第二连接部为磁吸装置，或，所述第二连接部为吸盘，或，所述第二连接部为粘板。4.根据权利要求1所述的一种高强螺栓单面安装方法，其特征在于，所述第一连接部为磁吸装置，或，所述第一连接部为吸盘，或，所述第一连接部为粘板。5.根据权利要求1所述的一种高强螺栓单面安装方法，其特征在于，所述步骤s2中，使用带弯钩的长杆拖拽线状物，所述弯钩的外径小于螺栓孔的直径，所述弯钩的内径大于线状物的直径。6.根据权利要求1所述的一种高强螺栓单面安装方法，其特征在于，所述弯钩为u型弯钩。7.根据权利要求1所述的一种高强螺栓单面安装方法，其特征在于，所述线状物与高强螺栓之间通过绑扎打结或粘接的方式固定。8.根据权利要求1所述的一种高强螺栓单面安装方法，其特征在于，所述步骤s2中，通过螺母固定所述高强螺栓前还包括：解除线状物与高强螺栓之间的连接。9.根据权利要求1所述的一种高强螺栓单面安装方法，其特征在于，所述步骤s2中，使用与所述高强螺栓配套的垫圈和螺母固定所述高强螺栓。10.一种高强螺栓单面安装装置，其特征在于，用于实现如权利要求1-9中任一所述的高强螺栓单面安装方法，包括：第一连接部；线状物，所述线状物的第一端通过第一连接部固定在安装面的第一侧，所述线状物的第二端与高强螺栓固定；拖拽装置，被配置为自安装面的第二侧通过所述螺栓孔向外拖拽线状物。

技术总结
本发明涉及一种高强螺栓单面安装方法及装置，方法包括以下步骤：S1、通过第一连接部将线状物的第一端固定在安装面的第一侧，将高强螺栓与线状物的第二端固定，使高强螺栓以螺帽朝下、梅花头朝上的形式悬垂在安装面的第一侧，且线状物第一端和第二端之间的线体跨过安装面上的螺栓孔；S2、安装人员自安装面的第二侧通过螺栓孔向外拖拽线状物，牵引高强螺栓使得高强螺栓的螺杆穿过螺栓孔到达安装面的第二侧，通过螺母固定高强螺栓。与现有技术相比，本发明能够在不降低被连接区域受力性能的基础上实现扭剪型高强螺栓的单面安装，解决了现有扭剪型高强螺栓在仅适合单面作业的闭口截面处难以安装或安装后会造成节点区域力学性能下降的问题。能下降的问题。能下降的问题。


技术研发人员：王彦博 林奔 李国强 陈琛 蒋蕴涵
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/20