CN110644615A - 一种大跨铝合金桁架对接接头 - Google Patents

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CN110644615A CN201910832135.7A CN201910832135A CN110644615A CN 110644615 A CN110644615 A CN 110644615A CN 201910832135 A CN201910832135 A CN 201910832135A CN 110644615 A CN110644615 A CN 110644615A
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徐意智
刘顺平
梁维旺
李卫东
李二辉
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Shanghai Pengguan Performance Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明提出了一种大跨铝合金桁架对接接头，提高了桁架的承载能力，包括套筒公接头、套筒母接头、销轴和桁架主管，套筒公接头和套筒母接头之间通过销轴加以转动连接，桁架主管可与套筒公接头或套筒母接头装配固定，桁架主管与公接头嵌入端和母接头嵌入端之间完全采用抗剪销贯穿连接，无需焊接，能较大程度上减少焊接热应力对接头承载能力的影响。

Description

一种大跨铝合金桁架对接接头
技术领域
本发明涉及一种对接接头，特别是一种大跨铝合金桁架对接接头。
背景技术
目前，展览行业、演出行业常用的对接接头尚有优化空间，设计中的薄弱环节影响了桁架产品整体的承载能力。问题主要存在以下三个方面：
第一、桁架主管、套筒连接接头、高强销轴的匹配不合理，强的地方很强，弱的地方很弱；从而影响了整个桁架的承载能力。
第二、套筒接头嵌入端做得太强，没有考虑对桁架主管可能产生的损伤和破坏；实际工程事故表明，大跨桁架套筒接头的破坏面往往就在嵌入端尾部与桁架主管的接触面附近，破坏的原因也基本上是由于套筒嵌入端的刚度过大，受弯时导致桁架主管的局部失稳。
第三、传统的嵌入端与主管通常通过对接焊接与抗剪销相结合的方式进行连接。在传统观念里，焊接越多越牢。但没有考虑到焊接热应力对主管铝合金母材强度的严重削弱。同时，焊接质量的稳定性也有限，在行业实际实践中，经常出现对接焊接拉裂的情况，虽然还有抗剪销在做保险，但拉裂的焊缝对非专业的客户及普通观众终究会造成心理上的困扰和对结构安全的担忧。
发明内容
本发明针对上述问题，从而提出了一种大跨铝合金桁架对接接头，提高了桁架的承载能力，保证了连接的稳定性。
具体的技术方案如下：
一种大跨铝合金桁架对接接头，包括套筒公接头、套筒母接头、销轴和桁架主管，套筒公接头和套筒母接头之间通过销轴加以转动连接，桁架主管可与套筒公接头或套筒母接头装配固定。
进一步的，套筒公接头包括一体式结构的公接头对接部和公接头嵌入端，公接头嵌入端嵌套于相应的桁架主管的内部、并通过第一抗剪销加以贯穿限位。
进一步的，第一抗剪销的数量为两个，两个第一抗剪相互销垂直设置。
进一步的，套筒母接头包括一体式结构的母接头对接部和母接头嵌入端，母接头嵌入端嵌套于相应的桁架主管的内部、并通过第二抗剪销加以贯穿限位。
进一步的，第二抗剪销的数量为两个，两个第二抗剪相互销垂直设置。
进一步的，母接头对接部上设有插接槽，公接头对接部插入母接头对接部的插接槽后，再通过销轴加以连接。
进一步的，公接头嵌入端和母接头嵌入端上均分别设有一个开口槽，开口槽尾部的内壁呈坡口结构。
进一步的，公接头嵌入端和母接头嵌入端的壁厚大于桁架主管的壁厚。
进一步的，桁架主管的装配方法为：
1)对桁架主管进行加热，加热温度为110-130℃；
2)将公接头嵌入端或母接头嵌入端插入桁架主管中；
3)桁架主管进行自然冷却，冷却至室温后紧缩在公接头嵌入端或母接头嵌入端上；
4)分别通过两个第一抗剪销或两个第二抗剪销加以贯穿限位。
本发明的有益效果为：
1)桁架主管与公接头嵌入端和母接头嵌入端之间完全采用抗剪销贯穿连接，无需焊接，能较大程度上减少焊接热应力对接头承载能力的影响；
2)桁架主管在高温加热之后进行装配，待桁架主管冷却之后形成紧缩，与公接头嵌入端和母接头嵌入端会形成装配应力，提高套筒公接头、套筒母接头从桁架主管的抗拔出承载力，减少抗剪销失效对整个结构破坏的可能性；
3)两个第一抗剪销或两个第二抗剪销相互垂直的布置方式，能增大抗剪截面的路径面积，提高公接头嵌入端和母接头嵌入端的抗剪承载力；
4)开口槽尾部的坡口结构是对公接头嵌入端和母接头嵌入端的特别削弱处理，其作用是为了使得公接头嵌入端或母接头嵌入端在与桁架主管的接触点部位有差别不大的刚度，防止受弯时对桁架主管产生局部挤压破坏。
附图说明
图1为本发明装配示意图；
图2为图1中套筒公接头水平剖面图；
图3为图1中套筒公接头竖直剖面图；
图4为图1中套筒母接头水平剖面图；
图5为图1中套筒母接头竖直剖面图。
附图标记：
套筒公接头1、套筒母接头2、销轴3、桁架主管4；
公接头对接部11、公接头嵌入端12、第一抗剪销13、第一开口槽尾部14、第一开口槽15；
母接头对接部21、母接头嵌入端22、第二抗剪销23、第二开口槽尾部24、第二开口槽25、插接槽26。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
如图所示一种大跨铝合金桁架对接接头，包括套筒公接头1、套筒母接头2、销轴3和桁架主管4，套筒公接头和套筒母接头之间通过销轴加以转动连接，桁架主管可与套筒公接头或套筒母接头装配固定。
进一步的，套筒公接头包括一体式结构的公接头对接部11和公接头嵌入端12，公接头嵌入端上设有一个第一开口槽15，第一开口槽尾部14的内壁呈坡口结构，公接头嵌入端嵌套于相应的桁架主管的内部、并通过第一抗剪销13加以贯穿限位。
进一步的，第一抗剪销的数量为两个，两个第一抗剪相互销垂直设置。
进一步的，套筒母接头包括一体式结构的母接头对接部21和母接头嵌入端22，公接头嵌入端和母接头嵌入端上均分别设有一个第二开口槽25，第二开口槽尾部24的内壁呈坡口结构，母接头嵌入端嵌套于相应的桁架主管的内部、并通过第二抗剪销23加以贯穿限位。
进一步的，第二抗剪销的数量为两个，两个第二抗剪相互销垂直设置。
进一步的，母接头对接部上设有插接槽26，公接头对接部插入母接头对接部的插接槽后，再通过销轴加以连接。
进一步的，公接头嵌入端和母接头嵌入端上均分别设有一个开口槽，开口槽尾部的内壁呈坡口结构。
进一步的，公接头嵌入端和母接头嵌入端的壁厚大于桁架主管的壁厚。
进一步的，桁架主管的装配方法为：
1)对桁架主管进行加热，加热温度为120℃；
2)将公接头嵌入端或母接头嵌入端插入桁架主管中；
3)桁架主管进行自然冷却，冷却至室温后紧缩在公接头嵌入端或母接头嵌入端上；
4)分别通过两个第一抗剪销或两个第二抗剪销加以贯穿限位。
在本实施例中，套筒公接头的公接头对接部、公接头嵌入端、第一抗剪销以及相应的桁架主管之间采用等强原则进行设计；
设计过程如下：
桁架主管截面Φ110x10，材质6082-T6，抗拉强度设计值200MPa；销轴材质40CrMn，直径24，抗拉强度600MPa，抗剪强度316MPa；
桁架主管的毛截面面积
桁架主管开第一抗剪销后，净截面面积
An＝3140-2×24×10＝2660mm2
考虑实际使用过程中，主管应力比控制在0.9，则主管可承受最大拉力
N＝200×2660×0.9＝478.8kN
第一抗剪销的单个抗剪销的截面积
Figure BDA0002191062610000062
单个抗剪销有两个抗剪截面，则第一抗剪销的抗剪承载力
T＝2×2×316×452.16＝571.5kN≥N
可满足主管承受最大拉力工况下的节点连接安全要求。
套筒母接头的母接头对接部、母接头嵌入端、第二抗剪销以及相应的桁架主管之间采用等强原则进行设计；
该设计过程同第一抗剪销；
公接头对接部和母接头对接部之间通过销轴采用抗剪能力的等强原则进行设计。
设计过程如下：
桁架主管截面Φ110x10，材质6082-T6，抗拉强度设计值200MPa；销轴材质40CrMn，直径33，抗拉强度600MPa，抗剪强度316MPa；
桁架主管的毛截面面积
Figure BDA0002191062610000063
桁架主管开第二抗剪销后，净截面面积
An＝3140-2×24×10＝2660mm2
考虑实际使用过程中，主管应力比控制在0.9，则主管可承受最大拉力
N＝200×2660×0.9＝478.8kN
对第二抗剪销的截面积单个第二抗剪销有两个抗剪截面，则第二抗剪销的抗剪承载力
T＝2×316×854.86＝540.3kN≥N
可满足主管承受最大拉力工况下的节点连接安全要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种大跨铝合金桁架对接接头，其特征为，包括套筒公接头、套筒母接头、销轴和桁架主管，套筒公接头和套筒母接头之间通过销轴加以转动连接，桁架主管可与套筒公接头或套筒母接头装配固定。
2.如权利要求1所述的一种大跨铝合金桁架对接接头，其特征为，套筒公接头包括一体式结构的公接头对接部和公接头嵌入端，公接头嵌入端嵌套于相应的桁架主管的内部、并通过第一抗剪销加以贯穿限位。
3.如权利要求2所述的一种大跨铝合金桁架对接接头，其特征为，第一抗剪销的数量为两个，两个第一抗剪相互销垂直设置。
4.如权利要求3所述的一种大跨铝合金桁架对接接头，其特征为，套筒母接头包括一体式结构的母接头对接部和母接头嵌入端，母接头嵌入端嵌套于相应的桁架主管的内部、并通过第二抗剪销加以贯穿限位。
5.如权利要求4所述的一种大跨铝合金桁架对接接头，其特征为，第二抗剪销的数量为两个，两个第二抗剪相互销垂直设置。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的一种大跨铝合金桁架对接接头，其特征为，母接头对接部上设有插接槽，公接头对接部插入母接头对接部的插接槽后，再通过销轴加以连接。
7.如权利要求6所述的一种大跨铝合金桁架对接接头，其特征为，公接头嵌入端和母接头嵌入端上均分别设有一个开口槽，开口槽尾部的内壁呈坡口结构。
8.如权利要求7所述的一种大跨铝合金桁架对接接头，其特征为，公接头嵌入端和母接头嵌入端的壁厚大于桁架主管的壁厚。
9.如权利要求8所述的一种大跨铝合金桁架对接接头，其特征为，桁架主管的装配方法为：
1)对桁架主管进行加热，加热温度为110-130℃；
2)将公接头嵌入端或母接头嵌入端插入桁架主管中；
3)桁架主管进行自然冷却，冷却至室温后紧缩在公接头嵌入端或母接头嵌入端上；
4)分别通过两个第一抗剪销或两个第二抗剪销加以贯穿限位。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115125965A (zh) * 2022-07-05 2022-09-30 深圳市工勘岩土集团有限公司 用于基坑支护咬合素桩成桩的接头箱结构

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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