CN105756200B - 一种复合材料桁架连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种复合材料桁架连接节点。包括锥形连接体和锥形连接筒，锥形连接筒的内筒形状与锥形连接体的外部轮廓一致，锥形连接筒的筒壁上开有通孔并布置有密封的胶体软管，所述胶体软管内部充满胶体，锥形连接体嵌在一复合材料桁架管内且大径端与该桁架管内壁成一体，锥形连接筒固结在另一复合材料桁架管的一端。本发明的连接节点的各个配件均可事先在工厂预制加工，这样桁架结构可以模块化生产，分段运输到现场用，使本发明节点快速装配，有效节省施工时间，提高工作效率，同时保证桁架节点连接可靠，受力合理。

Description

一种复合材料桁架连接节点

技术领域

本发明涉及的是一种桁架连接结构，具体涉及一种复合材料桁架的连接结构。

背景技术

由于复合材料比强度大、比刚度大的特点，复合材料桁架结构在建筑、交通和航空航天领域得到广泛应用。其中节点是桁架结构中最为关键的部位，直接影响桁架结构的力学性能。目前，复合材料桁架按成型方式可分为整体成型桁架结构和拼装式桁架结构，其中整体成型式桁架制作工艺复杂，适合于工厂加工，拼装式桁架制作工艺相对简单，适合于施工现场加工。拼装式桁架常常采用两种节点连接方式，一种是采用金属制连接件，类似于钢桁架节点，需要预先在连接处连接金属接头，在杆件连接处存在刚度突变问题，容易在连接处发生破坏。另一种是采用复合材料节点，常有的方法有(1)直接将复合材料纤维与杆件包缠形成节点，该方法工艺繁琐，施工速度慢；(2)预制复合材料节点，需要预制节点芯模，工艺复杂、制备的节点离散性大；(3)用螺栓直接连接杆件，需要在杆件上打孔，连接处有削弱，容易发生破坏。因此，复合材料桁架的实际工程应用中，有效提高连接处强度而又不增加施工难度，是一个需解决的难题。

另外，复合材料桁架因其轻质高强的特点，在工程抢修、防灾救灾领域也得到应用，尤其是当施工时间紧迫，机械设备无法到达时，复合材料桁架更能表现出独特的优势，工程要求桁架结构分段装配，并且连接要迅速，因此，开发一种简单方便且快速连接的复合材料桁架节点尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效节省施工时间、提高工作效率，同时能保证桁架节点连接可靠、受力合理的复合材料桁架连接节点。

本发明的目的是这样实现的：

包括锥形连接体和锥形连接筒，锥形连接筒的内筒形状与锥形连接体的外部轮廓一致，锥形连接筒的筒壁上开有通孔并布置有密封的胶体软管，所述胶体软管内部充满胶体，锥形连接体嵌在一复合材料桁架管内且大径端与该桁架管内壁成一体，锥形连接筒固结在另一复合材料桁架管的一端。

本发明还可以包括：

1、还包括金属套扣，金属套扣截面的内孔与复合材料桁架管截面的外缘相同，所述金属套扣有两个半筒构成，每个半筒上带有两条外折边，所述外折边上开有固定孔。

2、所述锥形连接体为圆锥体，桁架管为截面内孔直径为D的圆管，锥形连接体小直径端的截面直径为0.5D、大直径端截面直径为0.7D-0.85D，坡度在1/6-1/8之间。

3、锥形连接筒筒壁上的通孔成列分布，胶体软管布置在两个通孔之间。

本发明提供了一种复合材料桁架连接节点，连接节点的各个配件均可事先在工厂预制加工，这样桁架结构可以模块化生产，分段运输到现场用，使发明节点快速装配，有效节省施工时间，提高工作效率，同时保证桁架节点连接可靠，受力合理。

本发明的目的是这样实现的：

使用时，嵌入在桁架管内的锥形连接体和外伸在桁架管端部的锥形连接筒互相插入，锥形连接筒侧壁留有通洞，通孔周围布置密封的胶体软管，内部充满胶体，挤压后胶体软管破裂，内部的胶体从通孔流入锥形连接体与锥形连接筒的接触面，使锥形连接体与锥形连接筒相互粘接成一体，同时锥形连接筒的外壁也与桁架管内壁粘接成一体，实现了桁架管的对接。金属套扣通过螺栓连接在桁架管的并固定连接处，可是连接更牢固。

锥形连接体的截面通常为圆形，也可以是方形、三角形或者其他异形。

锥形连接体和锥形连接筒所使用的材料为与复合材料桁架相同的复合材料，也可以使用钢材。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、节点连接可靠。本发明采用两个锥形连接器互相插入，连接器内预先固定的胶体受到挤压后流出并均匀胶接接触面。金属套扣固定在桁架连接节点周围，夹紧锥形连接器，防止连接器拔出，并提高连接处的抗拉(压)、抗弯性能。通过本发明的构造措施，桁架的两端杆件连成有机整体，能保证杆件与节点共同受力。

2、施工速度快。本发明各零件均在工厂预制加工，在现场直接组装，无需表面处理和涂胶，施工现场无需机械设备，只需2-3个工作人员便可完成施工，施工方便快捷。本发明尤其是在地震灾害、抢险救灾等工程的应急交通器械中更有应用潜力。

3、适用范围广。本发明除了应用于圆环截面，还可以根据施工要求制作成矩形截面或其他异形截面。本发明的连接节点除了可用于建筑、桥梁领域，也可应用航空航天、船舶等领域的桁架杆件连接。本发明节点构造简单、易于操作，有利于推广实施。

附图说明

图1为本发明的节点的总装配示意图。

图2为本发明节点装配示意图。

图3为锥形连接体的示意图。

图4为锥形连接体与桁架管的装配示意图。

图5为图4的剖视图。

图6为锥形连接筒与桁架管的装配示意图。

图7为图6的剖视图。

图8为金属套扣示意图。

具体实施方式

下面结合附图，以圆形截面复合材料桁架管为例，对本发明做进一步详述。

结合图1和图2，一种复合材料桁架连接节点包括锥形连接体1、锥形连接筒2和金属套扣5。锥形连接筒上开有通孔4，通孔4周围布置密封的胶体软管3，胶体软管内部充满胶体。

结合图3至图5，锥形连接体1预先与桁架管7整体成型，锥形连接体1前端截面直径不宜小于0.5D(D为桁架管截面直径)，后端截面直径宜为0.7D-0.85D，坡度宜在1/6-1/8之间。对于大直径的桁架管7，锥形连接体1宜采用空心截面，以节约成本，对于小直径的桁架管7，锥形连接体1宜采用实心截面，方便加工并提高节点强度。

结合图6-7，锥形连接筒2的长度和截面直径应与锥形连接体1的相适应，具体长度要结合锥形连接体1的长度来确定，同时考虑两锥形连接器之间的间隙，宜取10-20mm；锥形连接筒2连接于桁架管7的外部，具体直径要根据锥形连接体1的直径来确定，两锥形连接器之间留有装配余量以方便填充胶体，间隙以3-5mm为宜。

结合图7，锥形连接体2侧面开有筒孔4，胶体软管3固定在通孔4之间，且前端的通孔4的个数和胶体软管3的个数均大于后端；对于大直径的桁架管，通孔4按照阵列式布置，两两组成一对，对称分布，相互之间的距离根据桁架管7直径确定。对于小直径的桁架管7，通孔4宜采用梅花式交错布置，以减少对锥形连接器截面的削弱，通孔4的数量和距离通过计算确定。

结合图8，金属套扣5两端均长于连接器0.3D-0.5D，通过螺栓6固定在连接处，螺栓6的直径和数量根据计算确定，螺栓6和套扣5在连接器表面产生预压力，夹紧锥形连接体1和锥形连接筒2，二者之间紧密胶结，以提高连接处的抗拉(压)和抗弯能力。

根据工程需要，锥形连接体1和锥形连接筒2截面可以为圆形、方形、三角形或者其他异形，但在确定连接器长度时需要根据相应的截面形式采用等效直径D_ef，具体换算公式如下：

方形：D_ef＝L，其中L为边长；

矩形：其中a为长边边长，b为短边边长；

正三角形：其中a为边长；

椭圆形：其中a为长轴边长，b为短轴边长；

异形截面：其中A为异形截面面积。

以上对本发明所提供的一种复合材料桁架连接节点结构进行了详细的说明，以上实施例的介绍用于了解本发明的核心思想和操作方法；另外，若本领域的其他技术人员根据本发明的核心思想在工厂预制零件和施工操作上有所改变，则有可能对本发明加以变更和改进，而不会超出权利要求所述的思想，综上所述，本发明的实施不限于此。

Claims (2)

1.一种复合材料桁架连接节点，其特征是：包括锥形连接体和锥形连接筒，锥形连接筒的内筒形状与锥形连接体的外部轮廓一致，锥形连接筒的筒壁上开有通孔并布置有密封的胶体软管，所述胶体软管内部充满胶体，锥形连接体嵌在一复合材料桁架管内且大径端与该桁架管内壁成一体，锥形连接筒固结在另一复合材料桁架管的一端；

还包括金属套扣，金属套扣截面的内孔与复合材料桁架管截面的外缘相同，所述金属套扣有两个半筒构成，每个半筒上带有两条外折边，所述外折边上开有固定孔；

所述锥形连接体为圆锥体，桁架管为截面内孔直径为D的圆管，锥形连接体小直径端的截面直径为0.5D、大直径端截面直径为0.7D-0.85D，坡度在1/6-1/8之间。

2.根据权利要求1所述的复合材料桁架连接节点，其特征是：锥形连接筒筒壁上的通孔成列分布，胶体软管布置在两个通孔之间。