CN103306382B - 一种复合材料节点的连接装置及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合材料节点的连接装置及其组装方法，连接于复合材料主杆和与其交叉设置的至少1个复合材料辅杆之间；其特点为：连接装置为一抱箍结构；该抱箍结构由一内径与复合材料主杆连接段外径吻合的主套筒和至少1个内径与复合材料辅杆连接段外径吻合的辅杆套筒交叉组合且由真空辅助预成型工艺一体成型；其中，主套筒和辅杆套筒复合部位形成的内腔中还装有自锁紧机构；其组装方便、结构新颖，其连接处外表面，无暴露的金属连接件；属无损伤连接；可实现一主杆与双复合材料辅杆的连接，维护简单，操作安全，适于承载较大载荷的场合使用，具有防雷效果，同时可满足无金属连接件及大承载载荷的连接需求。

Description

一种复合材料节点的连接装置及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种构件的节点连接装置，具体讲是一种复合材料杆（管）件之间的复合材料节点连接装置，同时还提供了该复合材料节点连接装置的组装方法。

背景技术

复合材料构件，因其具有的比强度高、重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性能好等优点，已应用于电力设施的输电线路杆塔等承载构件、复合材料桥梁构件及土木工程等领域。特别在输电线路杆、塔等承载/电气绝缘的综合性能应用方面，越来越受到行业重视。

现有的复合材料构件节点的连接方式多采用传统的胶接、开孔螺栓连接、胶接/螺栓混合连接或通过金属件转接连接。其中，开孔螺栓连接的方式，一般是通过在复合材料构件的连接区域开孔或打孔，然后用金属螺栓穿孔连接；这种方式，因在复合材料构件上开孔，造成该复合材料周边区域的增强纤维断裂、基体树脂的开裂等损伤，而复合材料对该类损伤具有较大的敏感性，往往会造成构件在连接区域内承载能力削弱，在一定承载载荷的作用下，会出现构件未破坏而连接处先破坏的状况；而要满足整体力学载荷承载能力，就需要在更大安全系数下的重新设计结构。特别在电力设施的输电线路的杆、塔等结构这种荷载等级较大、安全可靠性要求高的工况下，更显示出其结构应用的制约性及局限性。

胶接及螺纹/胶接的连接方式，一般是不可拆卸的。虽然对复合材料构件本身没有更多损伤，但因其胶接处胶层本体的抗剪性能及胶层厚度的制约，致使其承载能力受到限制，且在整体连接结构上，有的情况下是不可能实现的。

通过金属件转接的连接方式，实现复合材料构件的连接，在输电线路杆塔、土木工程及复合材料桥梁等场合，具有一定的应用。但这种连接方式，一方面增加了结构的复杂性，另一方面因其他的防腐蚀、电气绝缘性能等的要求，限制了该结构的应用。特别在电力设施中要求的绝缘性、防雷击性能等要求的应用场合，在大承载连接结构上，更希望可靠安全的全复合材料的连接方式。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可满足各种复杂结构的连接、防雷击、绝缘性能好，使用安全的全复合材料节点连接装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种复合材料节点的连接装置，连接于交叉设置的复合材料主杆和至少1个复合材料辅杆之间；其特点为：所述连接装置为一抱箍结构；该抱箍结构由一内径与上述的复合材料主杆连接段外径吻合的主套筒和至少1个内径与上述复合材料辅杆连接段外径吻合的辅杆套筒交叉组合且由真空辅助预成型工艺一体成型；其中，主套筒连接区域的长度为复合材料主杆直径的1.2～1.5倍；辅杆套筒连接区域的长度为复合材料辅杆直径的1.2～1.5倍；主套筒和辅杆套筒复合部位形成的内腔与其各自套接的复合材料主杆和复合材料辅杆之间的空腔中还装有自锁紧机构；该自锁紧机构由自锁紧块体、拉紧螺栓和螺母组装而成；其中，自锁紧块体嵌装在上述形成的内腔中，拉紧螺栓设有2根，并行且垂直穿设于该自锁紧块体横向截面上，拉紧螺栓的两端分别由螺母螺接固定。

上述的抱箍结构为单耳抱箍；其中，辅杆套筒设有1个，该辅杆套筒沿主套筒轴向外壁至辅杆套筒两端口径同侧的外周边和该辅杆套筒轴向外壁至主套筒两端口径同侧的外周边为4个两两相对的弧形面，将辅杆套筒与主套筒两端口连接为一体；辅杆套筒与主套筒两端口连接的一对弧形面上各开有2个相对的螺栓孔；主套筒内腔一侧与辅杆套筒内腔相通，形成一异形的六面空间；其中，该主套筒与复合材料主杆外径吻合的一侧和该辅杆套筒与复合材料辅杆外径吻合一侧均为弧形面，余下的四面均为垂直面；自锁紧块体的形状为一与六面空间的内腔形状吻合的六面体，该六面体自锁紧块体的周边距其内腔壁之间留有间隙，其间隙为5mm～8mm；六面体自锁紧块体中与复合材料主杆轴向平行的两侧面，均横穿有2根所述拉紧螺栓，该拉紧螺栓的两端分别穿出与其对应的螺栓固定孔；自锁紧块体横向由拉紧螺栓横向的中部切开，切开处留有切缝；穿出该螺栓固定孔的拉紧螺栓两端分别通过螺母与螺栓固定孔外侧固定。

上述的抱箍结构为双耳抱箍；其中，辅杆套筒设有2个，分别位于主套筒的两侧；2个辅杆套筒互为平行，其轴向相对两侧外壁至主套筒两端口相对侧的外周边以及由该主套筒轴向相对两侧外壁分别至2个所述辅杆套筒两端口相对侧的外周边均为4个两两相对的弧形面，将2个所述辅杆套筒与所述主套筒两端口连接为一体；每一所述辅杆套筒与所述主套筒两端口相接的一对弧形面上各开有2个相对的螺栓固定孔；所述主套筒内腔与2个所述辅杆套筒的内腔相通，形成2个异形的六面空间，其中，该主套筒与所述复合材料主杆外径吻合的两侧和2个辅杆套筒与各自安装的所述复合材料辅杆外径吻合一侧均为弧形面，余下的面互为垂直面；在2个内腔中，各自嵌装有一与其空间形状吻合的六面自锁紧块体，该六面自锁紧块体的四个垂直边与相对的内腔壁之间留有间隙，其间隙为5mm~8mm；分别位于主套筒的两侧；自锁紧块体与所述复合材料主杆轴向平行的两侧面，横穿有2根与该复合材料主杆径向平行的2根拉紧螺栓；所述拉紧螺栓的两端分别对应且穿出所述相对的螺栓固定孔；所述自锁紧块体由所述拉紧螺栓横向的中部切开，切开处留有切缝；穿出所述螺栓固定孔的拉紧螺栓两端分别通过螺母与所述螺栓固定孔外侧固定。

上述自锁紧块体上的切缝缝隙为5mm~8mm。

上述复合材料主杆和复合材料辅杆均由复合材料纤维缠绕、拉挤工艺成型；其材质相同，均由复合材料纤维缠绕、拉挤工艺成型；其形状均为阶梯状；该阶梯状分设为4段，两端为直径相同的本体段，中间段为凸台段和定位台段的组合；其中，复合材料主杆的凸台段和复合材料辅杆的凸台段分别与各自相对应的一端所述本体段相接，其凸台段的外径与所述主套筒的内径和所述辅杆套筒的内径分别配合设置；所述定位台段的外径均大于与其相接的所述凸台段的外径，该定位台段的自由端与另一端的本体段相接；在该定位台段与其相接的本体段之间还设有一斜面过渡段。

上述的本体段为一体成型，凸台段、定位台段和斜面过渡段是在本体段预设部位后加工成型。

上述复合材料主杆凸台段的外径大于该复合材料主杆本体段外径3mm～5mm，其凸台段的长度为所述主套筒的长度的1.2～1.5倍；与该凸台段相接的定位台段的外径大于凸台段外径3mm～8mm，定位台段的长度为100～150mm；上述复合材料辅杆凸台段的外径大于该复合材料辅杆本体段外径3mm～5mm，其凸台段的长度为所述辅杆套筒长度的1.2～1.5倍；与该凸台段相接的所述定位台段的外径大于凸台段外径3mm～8mm，其定位台段的长度为80mm～120mm；上述斜面过渡段长度为80mm～100mm。

本发明第二个目的是提供一种上述复合材料节点连接装置的组装方法，分设为单耳抱箍和双耳抱箍结构。

其中，单耳抱箍的复合材料节点连接装置的组装方法，包括步骤如下：

1）取一个自锁紧块体套入该单耳抱箍结构中由主套筒和一辅杆套筒相接形成的内腔中，将该自锁紧块体中穿设的2根拉紧螺栓由相对弧形面上的所述螺栓固定孔中伸出用螺母拧置于该单耳抱箍结构的外表面上；

2）将所述复合材料主杆由下至上穿入所述主套筒内，该复合材料主杆连接段的凸台段与该主套筒的内径配合相接；与该凸台段相接的定位台段卡接在所述主套筒下端的端口处；

3）将所述复合材料辅杆水平穿入所述辅杆套筒内，该复合材料辅杆连接段的凸台段与所述辅杆套筒的内径配合相接；与该凸台段相接的定位台段卡接在所述辅杆套筒入口端的端口处；

4）拧紧所述螺母，拉动所述自锁紧块体，使其向外涨开分别压紧步骤2）所述复合材料主杆和压紧步骤3）所述复合材料辅杆；完成所述复合材料节点连接装置的整体连接。

双耳抱箍的复合材料节点连接装置的组装方法，包括步骤如下：

1）取2个所述自锁紧机构，分别将其套入该双耳抱箍结构中由主套筒和与其相接的2个辅杆套筒相接处形成的2个内腔中；每个自锁紧块体中穿设的2根所述拉紧螺栓由2个所述辅杆套筒和所述主套筒相接处相对的弧形面上的所述螺栓固定孔中伸出用螺母拧置于该双耳抱箍结构的外表面上；

2）将所述复合材料主杆由下至上穿入所述主套筒内；该复合材料主杆连接段的凸台段与该主套筒的内腔配合相接；与该凸台段相接的定位台段卡接在所述主套筒下端的端口处；

3）将2根规格相同的所述复合材料辅杆分别水平穿入2个所述辅杆套筒内，所述复合材料辅杆连接段的凸台段与通过的该辅杆套筒的内腔分别配合相接；与该凸台段相接的定位台段卡接在所述辅杆套筒入口端的端口处；

4）拧紧所述螺母，拉动所述自锁紧块体，使其向外涨开压紧步骤2）所述复合材料主杆和压紧步骤3）所述复合材料辅杆；完成所述复合材料节点连接装置的整体连接。

上述的单耳抱箍和双耳抱箍的组装过程中，其步骤1）中的自锁紧块体在其内腔中，四个垂直边与相对的内腔壁之间预留有5mm～8mm的间隙。

上述的复合材料主杆和上述复合材料辅杆的形状相同，均为空心管件或实芯或填充泡沫的结构件中任一种；其直径复合材料主杆大于复合材料辅杆。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：1）解决了复合材料杆件的无损伤连接需求，并可实现定位、锁紧等功能，特别是用于复合材料电力杆塔的因防雷而设计的无金属连接及大承载载荷的需求。同时对于复合材料桥梁及土木结构方面，具有应用价值。2）该连接结构，避免了传统复合材料杆件间采用金属抱环的连接方式，可实现复合材料主杆与复合材料辅杆，如横担杆件间的全复合材料连接，同时满足架空线路大承载载荷的工程需要。3）全复合材料抱箍式结构，节点处外表面结构规整、无金属突出件，可避免因金属件结构的招雷现象，提高线路杆塔的整体防雷击水平。4）该结构可在其中一个复合材料主杆或复合材料辅杆发生损伤而失去结构性功能的情况下，通过自锁紧机构拆开装置，无损伤地重新更换部件。从而避免了复合材料的套装胶接的一次性死连接，无法拆卸、更换复杂的缺陷。5）采用本发明的连接装置连接复合材料主杆和复合材料辅杆，避免了传统连接方式中的打孔、穿钉等有可能损坏结构的弊端，无论更换杆件还是固定连接都不会对复合材料杆件的本体造成消弱损伤，可充分发挥复合材料整体杆件的优势。6）本发明的连接装置，其结构新颖，可以实现主杆与单个复合材料辅杆或多个复合材料辅杆（或横担杆）的多重连接，很方便地制作成复合材料的桁架单元结构，有利于实现复合材料在输电线路、桥梁、空间网架、土木工程等需要承载较大载荷的场合应用。7）该连接装置的各个部件的成型均可利用现有成熟的模压工艺、预铺层真空灌注工艺或其他复合材料常规成型工艺成型，不需另加设备成本；其组装方式简单，易于操作，有利于推广实施。

附图说明

图1为单耳抱箍结构的节点连接装置的整体结构示意图。

图2为单耳抱箍的壳体结构示意图。

图3为图2A-A向剖面结构示意图。

图4为图2B-B向剖面结构示意图。

图5为锁紧机构的整体结构示意图。

图6为图5中C-C向剖面结构示意图。

图7为复合材料主杆101连接段的整体结构示意图。

图8为复合材料辅杆102连接段的整体结构示意图。

图9为图1D-D向剖面结构示意图。

图10为图1E-E向剖面结构示意图。

图11为单耳抱箍的节点连接装置的组装过程示意图。

图12为双耳抱箍的节点连接装置的整体结构示意图。

图13为图12中双耳抱箍的壳体结构示意图。

图14为图13F-F向剖面结构示意图。

图15为图13G-G向剖面结构示意图。

图16为图12H-H向剖面结构示意图。

图17为图12I-I向剖面的结构示意图。

图18为双耳抱箍的节点连接装置的组装过程示意图。

具体实施方式

本发明为一种复合材料的节点连接装置，采用全复合材料连接，有效解决了传统技术中用金属连接件连接主杆和复合材料辅杆易对复合材料杆（管）绝缘性能的影响、金属连接件对杆（管）节点处的损伤和连接方式的缺陷。全复合材料材料成型的节点连接装置与复合材料杆（管）件的连接更安全、可靠，使用寿命延长。

复合材料节点连接装置，通常用做交叉设置的复合材料主杆和至少1个复合材料辅杆之间的连接；该连接装置为一抱箍结构，其由一内径与复合材料主杆连接段外径吻合的主套筒和1个或2个内径与复合材料辅杆连接段外径吻合的辅杆套筒交叉组合且由真空辅助预成型工艺一体成型；其中，主套筒连接区域的长度为复合材料主杆直径的1.2～1.5倍；辅杆套筒连接区域的长度为复合材料辅杆直径的1.2～1.5倍；主套筒和辅杆套筒复合部位形成的内腔与其各自套接的复合材料主杆和复合材料辅杆之间的空隙中还装有自锁紧机构；该自锁紧机构由自锁紧块体、拉紧螺栓和螺母组装而成；其中，自锁紧块体嵌装在上述内腔和空隙中，拉紧螺栓垂直于该自锁紧块体横向的截面两端穿设；用螺母将拉紧螺栓伸出内腔和空隙两侧壁的端头且将其螺紧固定。

以下结合附图及实例对本发明的技术方案做详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图9、图10所示，为本发明单耳抱箍结构的复合材料节点的连接装置，设有复合材料主杆101、复合材料辅杆102、单耳抱箍103、自锁紧机构104、螺栓固定孔105。

复合材料节点的连接装置连接于复合材料主杆101和复合材料辅杆102的连接段上；该复合材料主杆101和复合材料辅杆102的形状相同，均为直径不等的空心或实心圆形管件；复合材料主杆101的直径一般大于复合材料辅杆102的直径，以交叉方式相接。

连接装置为一抱箍结构；抱箍结构为单耳设置；该单耳抱箍103为套设于复合材料主杆101和与复合材料主杆101交叉连接的复合材料辅杆102之间的连接装置。

单耳抱箍103由一内径与复合材料主杆101连接段外径吻合的主套筒D1和一内径与复合材料辅杆102连接段外径吻合的辅杆套筒D2互为交叉；沿主套筒D1轴向外壁和辅杆套筒D2轴向外壁连接处为4个两两相对的弧形面，将辅杆套筒D2与主套筒D1两端口连接为一体；其中，与复合材料主杆101径向平行的一对弧形面上各开有2个相对的螺栓固定孔105；由2对弧形面内壁与主套筒D1径向切空部位和辅杆套筒D2轴向切空部位形成一异形的六面空间；其中，该主套筒D1与复合材料主杆101外径吻合的一侧和该辅杆套筒D2与复合材料辅杆102外径吻合一侧均为弧形面，余下的四面均为垂直面；

在该异形空间内，嵌装有一与其异形空间形状吻合的自锁紧机构104；自锁紧机构104的形状为一与六面空间的内腔形状吻合的六面体，该六面体自锁紧块体的四个垂直边与相对的内腔壁之间留有间隙，其间隙为5mm～8mm；该自锁紧机构通过其内设置的锁紧螺栓、锁紧螺母将该自锁紧机构装于主套筒1和辅杆套筒D2构成的异形空间内，再将抱箍结构套装在互为交叉设置的复合材料主杆101和复合材料辅杆102上，锁紧螺栓穿设于自锁紧机构，其两端分别穿出相对的弧形面上穿设有螺栓固定孔105，用锁紧螺母将其顶出端固定。

本实施方式中，单耳抱箍103的主套筒直径与辅杆套筒的直径互为垂直设置；通过内设的自锁紧机构与螺孔105的螺栓调节，将复合材料主杆101和复合材料辅杆102连接固定；其外表面连接处规整，无暴露的连接件。

如图5、图6所示，自锁紧机构104由锁紧块体、锁紧螺栓1043和锁紧螺母1044组装而成；其中锁紧块体的四周为垂直面，上下为内凹的弧形面；在锁紧块体上弧形面沿其内凹最低点的中缝处向下垂直切开，分成2个分块体1041和分块体1042，其中，分块体1041和分块体1042切缝处的缝隙留有5mm～8mm；垂直于上下弧形面缝隙处的中间位置且靠近锁紧块体两侧垂直面的边缘处各装有锁紧螺栓1043、1043’，将2个分块体1041和分块体1042连接为一体；锁紧螺栓1043、1043’位于分块体1041外侧一端为螺栓尾部，由该分块体1041外侧开设的螺栓固定槽固定；位于分块体1042外侧一端为螺栓头部，其上通过与该螺栓头部相接的锁紧螺母1044、1044’螺紧固定；将2块分块体1401、1402固接成整个的锁紧块体。

自锁紧块体相对于主套筒一侧的弧形面M1与该主套筒径向切空部位的圆周面吻合；相对于辅杆套筒一侧的弧形面M2与该辅杆套筒轴向切空部位的圆周面吻合。

如图7、图8所示，复合材料主杆连接段和复合材料辅杆连接段的形状相同，均由4段节点组合而成。

其中，复合材料主杆连接段的两端为直径相同的本体段M0-1和M0-1’，其外径为该复合材料主杆的外径；与本体段M0-1相接的为一凸台段M1-1，凸台段M1-1的外径大于该复合材料主杆本体段M0-1外径3mm～5mm，其长度为主套筒长度的1.2～1.5倍；与该凸台段M1-1相接的为定位台段M2-1，定位台段M2-1的外径大于凸台段M1-1外径3mm～8mm，其长度为100mm～150mm；定位台段M2-1与本体段M0-1’之间通过一斜面过渡段相接，该斜面过渡段的长度为80mm～100mm。

复合材料辅杆连接段的两端为直径相同的本体段M0-2和M0-2’，其外径为该复合材料辅杆的外径；与本体段M0-2相接的为一凸台段M1-2，凸台段M1-2的外径大于该复合材料辅杆本体段M0-2外径3mm～5mm，其长度为辅杆套筒长度的1.2～1.5倍；与该凸台段M1-2相接的为定位台段M2-2，定位台段M2-2的外径大于凸台段M1-2的外径3mm～8mm，其长度为80mm～120mm；定位台段M2-2与本体段M0-2’之间通过一斜面过渡段相接，该斜面过渡段的长度为80mm～100mm。

上述的本体段均为一体成型，而凸台段、定位台段和斜面过渡段是在本体段上预设部位后二次加工成型。

如图5、图6、图7、图8、图12、图13、图14、图15、图16、图17所示，为本发明双耳抱箍结构的复合材料节点的连接装置；设有复合材料主杆101、复合材料辅杆102、自锁紧机构104、螺栓固定孔105、双耳抱箍106、主套筒D1、辅杆套筒D2。

复合材料主杆101的外壁两侧与其轴向垂直装有2个横向平行的复合材料辅杆102；所用的连接装置为双耳抱箍106，该双耳抱箍106包括1个主套筒D1和2个辅杆套筒D2；2个辅杆套筒D2平行设置，其轴向与主套筒D1的轴向垂直；2个辅杆套筒D2轴向相对内侧的外壁至主套筒两端口相对侧的外周边以及主套筒D1轴向相对两侧的外壁至2个辅杆套筒D2相对应的端口处各为4个两两相对的弧形面，将2个辅杆套筒D2与主套筒D1两端口组合为一体；每一辅杆套筒D2与主套筒D1两端口相接的一对弧形面上各开有2组相对的螺栓固定孔105；主套筒D1内腔与2个辅杆套筒D2的内腔相通，为2个异形的六面空间；其中，该主套筒D1与复合材料主杆101的配合凸台段M1-1外径吻合的两侧和2个辅杆套筒D2与各自安装的复合材料辅杆102的配合凸台段M1-2外径吻合一侧均为弧形面，余下的面互为垂直面。

在2个异形的六面空间形成的内腔中，各自嵌装有一与其空间形状吻合的六面自锁紧块体，该六面自锁紧块体的形状与单耳抱箍中的自锁紧块体104、104’的形状相同；自锁紧块体104、104’的四个垂直边与相对的内腔壁之间留有间隙，其间隙为5mm～8mm；2个自锁紧块体104、104’分别位于主套筒D1的两侧；在自锁紧块体104、104’与复合材料主杆101轴向平行的2侧面，各自横穿有与该复合材料主杆101径向平行的2根拉紧螺栓；拉紧螺栓的两端分别对应且穿出相对的螺栓固定孔105；自锁紧块体由拉紧螺栓横向的中部切开，切开处留有切缝；穿出螺栓固定孔105的拉紧螺栓两端分别通过螺母与所述螺栓固定孔外侧固定。

双耳抱箍结构106内装的两个自锁紧块体均与单耳抱箍103内设的自锁紧块体104结构相同，分别为自锁紧块体104和自锁紧块体104’；以自锁紧块体104为例，由拉紧螺栓1043横切面的中部切开，切开处留有切缝，切缝缝隙为5mm～8mm；穿出螺栓固定孔105的拉紧螺栓1043两端分别通过螺母1044与螺栓固定孔105外侧固定；螺母1044与拉紧螺栓1043的松紧可调节自锁紧块体104在复合材料主杆101和复合材料辅杆102之间的松紧程度，以达到两者的高效连接；同理，自锁紧块体104’的结构与自锁紧块体104相同，在此不再赘述。

上述的单耳抱箍103和双耳抱箍106均可采用复合材料通用的整体预铺层真空辅助RTM工艺成型。成型后为一个复合材料整体的连接装置。

其中的主套筒D1内的圆柱面与复合材料主杆101的凸台段M1-1配合；辅杆套筒D2内的圆柱面与复合材料辅杆102的凸台段M1-2配合。两个圆柱面形成的鞍型空腔，为锁紧块体安装位置。其4个通孔，是后续制做的，为便于锁紧块体安装锁紧及松开操作而设置。

自锁紧块体104、104’可以采用复合材料行业通用的模压、预成型灌注等工艺成型；锁紧块体的大小以在单耳抱箍103或双耳抱箍106结构的空腔中各边预留5mm～8mm的间隙为宜。

自锁紧组合块体104、104’的尺寸，应考虑复合材料抱箍结构中空腔的结构尺寸，一般控制四个边距其所在内腔壁之间有约5mm～8mm余量间隙。分块体1041和分块体1042之间的间隙是后切开加工成型的，切开的缝隙取值5mm～8mm。

锁紧组合块体与复合材料主杆101的凸台段M1-1、圆柱配合面M1、与辅杆配合凸台段M1-2圆柱配合面M2之间的最小距离，与结构中复合材料主杆101的M1-1段及复合材料辅杆102的辅杆配合凸台段M1-2段间的最小距离一致，考虑到锁紧组合块体中拉紧螺杆的空间位置要求，该最小距离值取20mm～50mm为宜。

本发明第二个技术方案，是提供一种上述复合材料节点连接装置的组装方法。

如图11所示，单耳抱箍结构的复合材料节点连接装置组装方法，包括步骤如下：

1）将自锁紧块体104沿P1箭头指向套入由单耳抱箍103中的主套筒和辅杆套筒相接形成的内腔中，将该自锁紧块体中穿设的2根拉紧螺栓由相对弧形面上的螺栓固定孔中伸出在该复合材料节点连接装置的外表面用螺母拧上固定；

2）将复合材料主杆101由下至上沿P3箭头指向穿入主套筒内，该复合材料主杆101连接段的凸台段与主套筒内腔配合相接；与凸台段下端相接的定位台段卡接在主套筒下端的端口处；

3）将复合材料辅杆102水平沿P2箭头指向穿入辅杆套筒内，该复合材料辅杆102连接段的凸台段与辅杆套筒内腔配合相接；与凸台段相接的定位台段卡接在辅杆套筒入口端的端口处；

4）拧紧螺母，拉动自锁紧块体104，使其向外涨开压紧复合材料主杆101和复合材料辅杆102；完成单耳抱箍复合材料节点连接装置的整体连接。

如图18所示，双耳抱箍结构的复合材料节点连接装置组装方法，包括步骤如下：

1）取2个自锁紧块体104、104’，各自沿P1、P2箭头指向分别套入双耳抱箍106中的主套筒和与其两侧组合的辅杆套筒相接处形成的2个内腔中，每个自锁紧块体中穿设的2根拉紧螺栓由2个辅杆套筒和主套筒相接处相对的弧形面上的螺栓固定孔中伸出在该复合材料节点连接装置的外表面用螺母拧上固定；

2）将复合材料主杆101由下至上沿P3箭头指向穿入主套筒内，该复合材料主杆101连接段的凸台段与主套筒内腔配合相接；与凸台段下端相接的定位台段卡接在主套筒下端的端口外；

3）将2根规格相同的复合材料辅杆102、102’各自沿P4箭头指向水平穿入互为平行设置的2个辅杆套筒内，复合材料辅杆102、102’连接段的凸台段各自与其对应的辅杆套筒内腔配合相接；与凸台段相接的定位台段卡接在各自辅杆套筒入口端的端口处；

4）拧紧螺母，拉动自锁紧块体104、104’，使其向外涨开压紧所述复合材料主杆101和2个复合材料辅杆102、102’；完成双耳抱箍复合材料节点连接装置的整体连接。

在组装过程中，上述步骤1）中的自锁紧块体104、104’在其内腔中，各边预留有5mm～8mm间隙。

复合材料主杆101和复合材料辅杆102形状相同，材质相同，管径不同；所用的复合材料主杆101和复合材料辅杆102可以是空心管件；也可以是实芯或填充泡沫的结构管件中任一种；可根据实际工况需要进行选择。

以下结合实例对本发明的技术方案做详细说明。

实例1：

如图11所示，其装配过程示意。首先将锁紧件组合体104按抱箍主套筒的轴向P1方向放进单耳抱箍结构件103中，然后将复合材料辅杆102沿抱箍辅杆套筒轴向P2方向插入，直至达到定位台位置，松开锁紧件组合体104的拉紧螺栓1043，使锁紧块组合体中的中缝距离增大5mm～8mm，向复合材料主杆101的圆弧面方向贴近，沿P3方向插入复合材料主杆101到定位台处，通过拧紧螺母1044拉动锁紧块体1041、1042，使其向外涨开压紧复合材料主杆101及复合材料辅杆102，实现整体连接。

实例2：

如图18所示，该全复合材料节点连接装置为双耳抱箍结构，其包括被连接的复合材料主杆101、复合材料辅杆102，通过连接节点的双耳抱箍结构106组成连接结构，通过自锁紧块体104实现固定连接。连接处外表面规整，无暴露的连接件；特别是无金属材质连接件外露。

首先将2件锁紧件组合体104按由双耳抱箍的主套筒D1的P1及P2方向放进双耳抱箍结构件106中，然后将复合材料主杆101沿该双耳抱箍与主套筒的P3方向插入，直至达到定位台位置，松开锁紧件组合体104的拉紧螺栓1043，使2件锁紧块组合体1041、1042之间的距离增大5mm～8mm，向复合材料主杆101的配合面M1-1贴近；沿双耳抱箍与复合材料辅杆102的P4方向插入复合材料辅杆102到定位台止；通过拧紧螺母1044拉动锁紧块体1041、1042，使其向外涨开压紧复合材料主杆101及复合材料辅杆102，实现整体连接。

如图16、图17所示，为实例2的装配完成后的状态剖面结构。

实例2中的锁紧块组合体104结构、作用要求及实施操作，与实例1中的相同。

实例2中的主杆101及复合材料辅杆102的结构、作用要求及实施操作，与实施例1中的相同。

如图13、图14、图15所示，双耳抱箍结构106可采用通用的复合材料整体预铺层RTM工艺成型，为一个复合材料整体的结构件。其中的D1圆柱面与主杆101的凸台面M1-1配合，D2圆柱面与复合材料辅杆102的凸台面M1-2配合。主杆两侧的两个圆柱面形成的鞍型空腔，分别为锁紧块组合体104安装位置。其8个通孔，是后做的，为便于锁紧块组合体104安装锁紧及松开操作而设置。

该发明中，无论是单耳抱箍结构还是双耳抱箍结构，以实现复合材料主杆-单复合材料辅杆的连接、或复合材料主杆与双复合材料辅杆的连接中所用的自锁紧机构的设置及组装原理均相同；其区别就在于，双耳抱箍的自锁紧机构为两套，分别位于复合材料主杆与其两侧的2根复合材料辅杆结合部位形成的内腔中，实现一根复合材料主杆同时与两根复合材料辅杆相接的目的。

Claims (9)

1.一种复合材料节点的连接装置，连接于交叉设置的复合材料主杆和至少1个复合材料辅杆之间；其特征在于：所述连接装置为一抱箍结构；该抱箍结构由一内径与所述复合材料主杆连接段外径吻合的主套筒和至少1个内径与所述复合材料辅杆连接段外径吻合的辅杆套筒交叉组合且由真空辅助预成型工艺一体成型；其中，主套筒连接区域的长度为所述复合材料主杆直径的1.2～1.5倍；所述辅杆套筒连接区域的长度为所述复合材料辅杆直径的1.2～1.5倍；所述主套筒和辅杆套筒复合部位形成的内腔与其各自套接的复合材料主杆和复合材料辅杆之间的空腔中还装有自锁紧机构；该自锁紧机构由自锁紧块体、拉紧螺栓和螺母组装而成；其中，自锁紧块体嵌装在所述内腔中，拉紧螺栓设有2根，并行且垂直穿设于该自锁紧块体横向截面上，拉紧螺栓的两端分别由螺母螺接固定；

所述抱箍结构为单耳抱箍；其中，所述辅杆套筒设有1个，该辅杆套筒沿所述主套筒轴向外壁至所述辅杆套筒两端口径同侧的外周边和该辅杆套筒轴向外壁至主套筒两端口径同侧的外周边为4个两两相对的弧形面，将所述辅杆套筒与所述主套筒两端口连接为一体；所述辅杆套筒与所述主套筒两端口连接的一对弧形面上各开有2个相对的螺栓孔；所述主套筒内腔一侧与所述辅杆套筒内腔相通，形成一异形的六面空间；其中，该主套筒与所述复合材料主杆外径吻合的一侧和该辅杆套筒与所述复合材料辅杆外径吻合一侧均为弧形面，余下的四面均为垂直面；所述自锁紧块体的形状为一与所述六面空间的内腔形状吻合的六面体，该六面体自锁紧块体的周边距所述内腔壁之间留有间隙，其间隙为5mm～8mm；所述六面体自锁紧块体中与所述复合材料主杆轴向平行的两侧面，均横穿有2根所述拉紧螺栓，该拉紧螺栓的两端分别穿出与其对应的螺栓固定孔；所述自锁紧块体横向由所述拉紧螺栓横向的中部切开，切开处留有切缝；穿出所述螺栓固定孔的拉紧螺栓两端分别通过螺母与所述螺栓固定孔外侧固定。

2.一种复合材料节点的连接装置，连接于交叉设置的复合材料主杆和至少1个复合材料辅杆之间；其特征在于：所述连接装置为一抱箍结构；该抱箍结构由一内径与所述复合材料主杆连接段外径吻合的主套筒和至少1个内径与所述复合材料辅杆连接段外径吻合的辅杆套筒交叉组合且由真空辅助预成型工艺一体成型；其中，主套筒连接区域的长度为所述复合材料主杆直径的1.2～1.5倍；所述辅杆套筒连接区域的长度为所述复合材料辅杆直径的1.2～1.5倍；所述主套筒和辅杆套筒复合部位形成的内腔与其各自套接的复合材料主杆和复合材料辅杆之间的空腔中还装有自锁紧机构；该自锁紧机构由自锁紧块体、拉紧螺栓和螺母组装而成；其中，自锁紧块体嵌装在所述内腔中，拉紧螺栓设有2根，并行且垂直穿设于该自锁紧块体横向截面上，拉紧螺栓的两端分别由螺母螺接固定；

所述抱箍结构为双耳抱箍；其中，所述辅杆套筒设有2个，分别位于所述主套筒的两侧；2个所述辅杆套筒互为平行，其轴向相对两侧外壁至所述主套筒两端口相对侧的外周边以及由该主套筒轴向相对两侧外壁分别至2个所述辅杆套筒两端口相对侧的外周边均为4个两两相对的弧形面，将2个所述辅杆套筒与所述主套筒两端口连接为一体；每一所述辅杆套筒与所述主套筒两端口相接的一对弧形面上各开有2个相对的螺栓固定孔；所述主套筒内腔与2个所述辅杆套筒的内腔相通，形成2个异形的六面空间；其中，该主套筒与所述复合材料主杆外径吻合的两侧和2个辅杆套筒与各自安装的所述复合材料辅杆外径吻合一侧均为弧形面，余下的面互为垂直面；在2个内腔中，各自嵌装有一与所述六面空间形状吻合的六面自锁紧块体，该六面自锁紧块体的周边距所述内腔壁之间留有间隙，其间隙为5mm～8mm；在所述自锁紧块体沿所述复合材料主杆轴向平行的两侧面，横穿有2根与该复合材料主杆径向平行的2根拉紧螺栓；所述拉紧螺栓的两端分别对应且穿出所述相对的螺栓固定孔；所述自锁紧块体由所述拉紧螺栓横向的中部切开，切开处留有切缝；穿出所述螺栓固定孔的拉紧螺栓两端分别通过螺母与所述螺栓固定孔外侧固定。

3.如权利要求1或2所述复合材料节点的连接装置，其特征在于：所述自锁紧块体的切缝缝隙为5mm～8mm。

4.如权利要求3所述复合材料节点的连接装置，其特征在于：所述复合材料主杆和所述复合材料辅杆的材质相同，均由复合材料纤维缠绕、拉挤工艺成型；其形状均为阶梯状；该阶梯状分设为4段，两端为直径相同的本体段，中间段为凸台段和定位台段的组合；其中，复合材料主杆的凸台段和复合材料辅杆的凸台段分别与各自相对应的所述本体段一端相接，其凸台段的外径分别与所述主套筒的内径和所述辅杆套筒的内径配合设置；所述定位台段的外径均大于与其相接的所述凸台段的外径，该定位台段的自由端与所述本体段的另一端相接；在所述定位台段与所述本体段相接处之间还设有一斜面过渡段。

5.如权利要求4所述复合材料节点的连接装置，其特征在于：所述复合材料主杆凸台段的外径大于该复合材料主杆本体段外径3mm～5mm，其凸台段的长度为所述主套筒的长度的1.2～1.5倍；与该凸台段相接的所述定位台段的外径大于凸台段外径3mm～8mm，定位台段的长度为100～150mm；所述复合材料辅杆凸台段的外径大于该复合材料辅杆本体段外径3mm～5mm，其凸台段的长度为所述辅杆套筒长度的1.2～1.5倍；与该凸台段相接的所述定位台段的外径大于凸台段外径3mm～8mm，定位台段的长度为80～120mm；所述斜面过渡段长度为80mm～100mm。

6.一种如权利要求1所述复合材料节点连接装置的组装方法，所用的抱箍结构为单耳抱箍；包括步骤如下：

1)取一所述自锁紧块体套入该单耳抱箍结构中由主套筒和一辅杆套筒相接形成的内腔中，将该自锁紧块体中穿设的2根拉紧螺栓由相对弧形面上的所述螺栓固定孔中伸出用螺母拧置于该单耳抱箍结构的外表面上；

2)将所述复合材料主杆由下至上穿入所述主套筒内，该复合材料主杆连接段的凸台段与该主套筒的内径配合相接；与该凸台段相接的定位台段卡接在所述主套筒下端的端口处；

3)将所述复合材料辅杆水平穿入所述辅杆套筒内，该复合材料辅杆连接段的凸台段与所述辅杆套筒的内径配合相接；与该凸台段相接的定位台段卡接在所述辅杆套筒入口端的端口处；

4)拧紧所述螺母，拉动所述自锁紧块体，使其向外涨开分别压紧步骤2)所述复合材料主杆和压紧步骤3)所述复合材料辅杆；完成所述复合材料节点连接装置的整体连接。

7.一种如权利要求2所述复合材料节点连接装置的组装方法，所用的抱箍结构为双耳抱箍；包括步骤如下：

1)取2个所述自锁紧机构，分别将其套入该双耳抱箍结构中由主套筒和与其相接的2个辅杆套筒相接处形成的2个内腔中；每个自锁紧块体中穿设的2根所述拉紧螺栓由2个所述辅杆套筒和所述主套筒相接处相对的弧形面上的所述螺栓固定孔中伸出用螺母拧置于该双耳抱箍结构的外表面上；

2)将所述复合材料主杆由下至上穿入所述主套筒内；该复合材料主杆连接段的凸台段与所述主套筒内腔配合相接；与该凸台段相接的定位台段卡接在所述主套筒下端的端口处；

3)将2根规格相同的所述复合材料辅杆分别水平穿入2个所述辅杆套筒内，所述复合材料辅杆连接段的凸台段与该辅杆套筒的内腔分别配合相接；与该凸台段相接的定位台段卡接在所述辅杆套筒入口端的端口处；

4)拧紧所述螺母，拉动所述自锁紧块体，使其向外涨开压紧步骤2)所述复合材料主杆和压紧步骤3)所述复合材料辅杆；完成所述复合材料节点连接装置的整体连接。

8.如权利要求6或7所述的组装方法，其特征在于：步骤1)套入所述内腔中的所述自锁紧块体，其四个垂直边与相对的内腔壁之间均预留有5mm～8mm的间隙。

9.如权利要求8所述的组装方法，其特征在于：所述复合材料主杆和所述复合材料辅杆形状相同，均为一体成型的空心管件或实芯管件或填充泡沫的结构管件中任一种。