CN103696520B - 弦支结构的cfrp索连接节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弦支结构的CFRP索连接节点，包括连接在一起的环向连续索固定部分、斜向非连续索锚固部分和撑杆连接部分，环向连续索固定部分包括固定端主体、环索压板和环索转轴，环索转轴安装在固定端主体上，环向连续索固定在环索压板和固定端主体之间，环向连续索环绕在环索转轴上；斜向非连续索锚固部分包括与固定端主体铰接的锚托、锚环、楔块和斜索软金属套管，锚环内设有锥孔，锚环与锚托固接，斜索软金属套管套装在斜向非连续索的端部，至少两块楔块环抱在斜索软金属套管之外，楔块楔紧固定在锥孔内。本发明能够将弦支结构中的CFRP索有效地连接在一起，并且能够使CFRP拉索横向受力较弱的状况得以改善。

Description

弦支结构的CFRP索连接节点
技术领域
本发明涉及一种弦支结构用CFRP（CarbonFiberReinforcedPolymer，碳纤维增强复合材）索节点，具体地说，是应用在弦支结构中同时连接采用CFRP制成的环向、径向和斜向拉索的节点。
背景技术
拉索构件是弦支结构的主要受力构件。在实际应用中，钢制索构件出现了耐腐蚀性能较差的情况，钢制拉索因锈蚀而导致其丧失承载能力，继而造成结构整体破坏的工程事故已引起关注。而CFRP索耐腐蚀性能好、轻质高强，可以替代钢制索。但CFRP索横向受力较弱。因此，有效的连接节点是CFRP索应用于弦支结构的关键，必须开发一种适用于弦支结构的新型CFRP索节点。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种弦支结构的CFRP索连接节点，该节点能够将弦支结构中的CFRP索有效地连接在一起，并且能够使CFRP拉索横向受力较弱的状况得以改善。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种弦支结构的CFRP索连接节点，包括连接在一起的环向连续索固定部分、斜向非连续索锚固部分和撑杆连接部分，所述环向连续索固定部分包括固定端主体、环索压板和环索转轴，所述环索转轴安装在所述固定端主体的中部，所述固定端主体上设有环索索槽，所述环索压板和所述固定端主体通过螺栓将环向连续索固定在所述环索索槽内，所述环向连续索环绕在所述环索转轴上；所述斜向非连续索锚固部分包括与所述固定端主体铰接的锚托、锚环、楔块和斜索软金属套管，所述锚环内设有锥孔，所述锚环设有所述锥孔大端的端部与所述锚托固接，所述斜索软金属套管套装在斜向非连续索的端部，至少两块所述楔块环抱在所述斜索软金属套管之外，所述斜索软金属套管的两端露出在所述楔块之外，所述楔块楔紧固定在所述锥孔内。
该节点还包括径向连续索连接部分，所述径向连续索连接部分包括上下相对的两块径索夹板、上下相对的两个半球体和一个径索软金属套管；位于上部的所述径索夹板设置在所述固定端主体的底部，所述半球体内设有径索锁固槽；所述径索夹板内设有半球体锁槽和径索索槽，所述半球体锁槽设置在所述径索夹板的中间位置处，所述半球体锁槽的两侧各设一与其相连的所述径索索槽，两块所述径索夹板上的所述径索索槽形成相应的两个径索索腔，所述径索索腔为自内向外逐渐扩大的锥形腔室，径向连续索穿装在所述径索软金属套管内，所述径索软金属套管和所述径向连续索穿过两个所述径索索腔，所述径索软金属套管的两端露出在所述径索夹板之外；所述径索软金属套管和所述径向连续索被两个所述半球体夹压固定在所述径索锁固槽内，两个所述半球体被两个所述径索夹板轴向固定周向转动地连接在所述半球体锁槽内。
所述环索索槽的轴线与过该轴线中点的所述环向连续索的切线的夹角为2°～5°。
所述锥孔的内壁倾角比所述楔体的外表面倾角大0°～2°。
所述撑杆连接部分为与所述固定端主体一体形成的撑杆支撑筒，所述撑杆支撑筒垂直设置在所述固定端主体上，撑杆插装在所述撑杆支撑筒内。
所述径索软金属套管的两端露出在所述径索夹板之外的长度均为2～5cm；所述斜索软金属套管的两端露出在所述楔块之外的长度均为2～5cm。
所述锚环设有所述锥孔大端的端部与所述锚托通过螺纹连接。
本发明具有的优点和积极效果是：环向连续索固定部分的环索索槽和环索压板能够保证环向CFRP索在安全的弯曲范围内，避免弯折点的形成；软金属套管可改善CFRP拉索横向受力较弱的不利状况，避免CFRP索因横向承载力差而发生破坏。本发明能够有效地同时连接CFRP环向、径向和斜向拉索，使其应用于弦支结构。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明的环向连续索固定部分结构示意图；
图4为图3的平面图；
图5为本发明的环向连续索固定部分固定端主体结构示意图；
图6为本发明的环向连续索固定部分环索转轴的示意图；
图7为本发明的径向连续索连接部分结构示意图；
图8为本发明的径向连续索连接部分剖视图；
图9为本发明的径向连续索转动示意图；
图10为本发明的斜向非连续索锚固部分结构示意图；
图11为本发明的斜向非连续索锚固部分剖面图；
图12为图11的A-A剖视图；
图13为本发明的斜向非连续索锚固部分锚环的剖面图；
图14为本发明的斜向非连续索锚固部分楔块的剖面图。
图中：1、环向连续索固定部分；2、径向连续索连接部分；3、斜向非连续索锚固部分；4、撑杆连接部分；5、环向连续索，6、径向连续索；7、斜向非连续索；1-1、固定端主体；1-2、环索压板；1-3环索转轴；1-4、环索索槽，2-1、径索夹板；2-2、半球体；2-3、径索软金属套管；2-4、径索锁固槽；2-5、径索索槽；2-6、半球体锁槽；2-7、径索索腔；3-1、锚托；3-2、锚环；3-3、楔块；3-4、斜索软金属套管，3-5、锥孔。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图14，一种弦支结构的CFRP索连接节点，包括连接在一起的环向连续索固定部分1、斜向非连续索锚固部分3和撑杆连接部分4。
所述环向连续索固定部分1包括固定端主体1-1、环索压板1-2和环索转轴1-3，所述环索转轴1-3安装在所述固定端主体1-1的中部，所述固定端主体1-1上设有环索索槽1-4，所述环索压板1-2和所述固定端主体1-1通过螺栓将环向连续索5固定在所述环索索槽1-4内，所述环向连续索5环绕在所述环索转轴1-3上。
在本实施例中，所述环索索槽1-4的轴线与过该轴线中点的所述环向连续索的切线的夹角为2°～5°，以保证环向连续索在一定的弯曲范围内。所述固定端主体1-1设有定位孔，环索转轴1-3穿过定位孔，与其盖板通过销钉连接，使其具有转动能力；环索压板1-2与固定端主体1-1采用螺栓连接，在环向连续索施加预应力时，不宜对索体施加过大的压力，先将螺栓连接在环索压板1-2与固定端主体1-1上；在对环向连续索5施加预应力之后，再将螺栓完全拧紧，起到固定CFRP索体的作用。
所述斜向非连续索锚固部分3包括与所述固定端主体1-1铰接的锚托3-1、锚环3-2、楔块3-3和斜索软金属套管3-4，所述锚环3-2内设有锥孔3-5，所述锚环3-2设有所述锥孔3-5大端的端部与所述锚托3-1固接，所述斜索软金属套管3-4套装在斜向非连续索7的端部，至少两块所述楔块3-3环抱在所述斜索软金属套管3-4之外，所述斜索软金属套管3-4的两端均露出在所述楔块3-3之外，所述楔块3-3楔紧固定在所述锥孔3-5内。楔块3-3穿入锚环3-1后，对斜向非连续索7施加一定拉力，使得楔块3-3嵌入锚环3-2并锚固CFRP索体。综合考虑对索体的保护和施工成本，所述斜索软金属套管3-4的两端露出在所述楔块3-3之外的长度均为2～5cm。
在本实施例中，为了连接方便，观感好，所述锚环3-2设有所述锥孔3-5大端的端部与所述锚托3-1通过螺纹连接。较佳的方案：锚环3-2内表面倾角大于楔体3-3外表面倾角，二者相差角度以0°～2°为宜，例如，锚环3-2内表面倾角采用88.01°，楔体3-3外表面倾角采用87.91°，二者相差0.1°，能够使楔块3-3更好地嵌入锚环3-2，锚固斜向非连续索7。
在本实施例中，所述撑杆连接部分4为与所述固定端主体1-1一体形成的撑杆支撑筒，所述撑杆支撑筒垂直设置在所述固定端主体1-1上，撑杆插装在所述撑杆支撑筒内。
根据结构的实际情况，该节点还可包括径向连续索连接部分2，所述径向连续索连接部分2包括上下相对的两块径索夹板2-1、上下相对的两个半球体2-2和一个径索软金属套管2-3；位于上部的所述径索夹板2-1设置在所述固定端主体1-1的底部，所述半球体2-2内设有径索锁固槽2-4；所述径索夹板2-1内设有半球体锁槽2-6和径索索槽2-5，所述半球体锁槽2-6设置在所述径索夹板2-1的中间位置处，所述半球体锁槽2-6的两侧各设一与其相连的所述径索索槽2-5，两块所述径索夹板2-1上的所述径索索槽2-5形成相应的两个径索索腔2-7，所述径索索腔2-7为自内向外逐渐扩大的锥形腔室，径向连续索6穿装在所述径索软金属套管2-3内，所述径索软金属套管2-3和所述径向连续索6穿过两个所述径索索腔2-7，所述径索软金属套管2-3的两端露出在所述径索夹板2-1之外；所述径索软金属套管2-3和所述径向连续索6被两个所述半球体2-2夹压固定在所述径索锁固槽2-4内，两个所述半球体2-2被两个所述径索夹板2-1轴向固定周向转动地连接在所述半球体锁槽2-4内。自内向外逐渐扩大的两个锥形腔室，使径向连续索具6有一定的转动能力。在本实施例中，综合考虑对索体的保护和施工成本，所述径索软金属套管2-3的两端露出在所述径索夹板2-1之外的长度均为2～5cm。
上述环向连续索5、径向连续索6、和斜向非连续索7均是由CFRP制成的拉索。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种弦支结构的CFRP索连接节点，包括连接在一起的环向连续索固定部分、斜向非连续索锚固部分和撑杆连接部分，其特征在于，
所述环向连续索固定部分包括固定端主体、环索压板和环索转轴，所述环索转轴安装在所述固定端主体的中部，所述固定端主体上设有环索索槽，所述环索压板和所述固定端主体通过螺栓将环向连续索固定在所述环索索槽内，所述环向连续索环绕在所述环索转轴上；
所述斜向非连续索锚固部分包括与所述固定端主体铰接的锚托、锚环、楔块和斜索软金属套管，所述锚环内设有锥孔，所述锚环设有所述锥孔大端的端部与所述锚托固接，所述斜索软金属套管套装在斜向非连续索的端部，至少两块所述楔块环抱在所述斜索软金属套管之外，所述斜索软金属套管的两端露出在所述楔块之外，所述楔块楔紧固定在所述锥孔内。
2.根据权利要求1所述的弦支结构的CFRP索连接节点，其特征在于，该节点还包括径向连续索连接部分，所述径向连续索连接部分包括上下相对的两块径索夹板、上下相对的两个半球体和一个径索软金属套管；位于上部的所述径索夹板设置在所述固定端主体的底部，所述半球体内设有径索锁固槽；所述径索夹板内设有半球体锁槽和径索索槽，所述半球体锁槽设置在所述径索夹板的中间位置处，所述半球体锁槽的两侧各设一与其相连的所述径索索槽，两块所述径索夹板上的所述径索索槽形成相应的两个径索索腔，所述径索索腔为自内向外逐渐扩大的锥形腔室，径向连续索穿装在所述径索软金属套管内，所述径索软金属套管和所述径向连续索穿过两个所述径索索腔，所述径索软金属套管的两端露出在所述径索夹板之外；所述径索软金属套管和所述径向连续索被两个所述半球体夹压固定在所述径索锁固槽内，两个所述半球体被两个所述径索夹板轴向固定周向转动地连接在所述半球体锁槽内。
3.根据权利要求1所述的弦支结构的CFRP索连接节点，其特征在于，所述环索索槽的轴线与过该轴线中点的所述环向连续索的切线的夹角为2°～5°。
4.根据权利要求1所述的弦支结构的CFRP索连接节点，其特征在于，所述锥孔的内壁倾角比所述楔体的外表面倾角大0°～2°。
5.根据权利要求1所述的弦支结构的CFRP索连接节点，其特征在于，所述撑杆连接部分为与所述固定端主体一体形成的撑杆支撑筒，所述撑杆支撑筒垂直设置在所述固定端主体上，撑杆插装在所述撑杆支撑筒内。
6.根据权利要求2所述的弦支结构的CFRP索连接节点，其特征在于，所述径索软金属套管的两端露出在所述径索夹板之外的长度均为2～5cm；所述斜索软金属套管的两端露出在所述楔块之外的长度均为2～5cm。
7.根据权利要求1所述的弦支结构的CFRP索连接节点，其特征在于，所述锚环设有所述锥孔大端的端部与所述锚托通过螺纹连接。
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