本發(fā)明涉及土木工程的空間結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于穹頂結(jié)構(gòu)下節(jié)點(diǎn)的FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向裝置。本裝置也可用于體外FRP預(yù)應(yīng)力筋或索的轉(zhuǎn)向。

背景技術(shù)：

穹頂結(jié)構(gòu)是由拉索和壓桿構(gòu)成的空間鉸接體系，并依靠拉索和壓桿之間的平衡預(yù)應(yīng)力提供剛度。具有適應(yīng)跨度大、結(jié)構(gòu)自重輕、充分利用高強(qiáng)材料、節(jié)約材料、現(xiàn)場裝配化程度高、施工速度快和施工環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),十分廣泛地應(yīng)用于大跨空間結(jié)構(gòu)中。

然而,由于穹頂結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力索外露于周圍環(huán)境中,預(yù)應(yīng)力索的防腐問題是值得重點(diǎn)注意的問題。隨著高強(qiáng)輕質(zhì)、耐腐蝕性能優(yōu)越的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)逐漸在土木建筑中得到推廣應(yīng)用,采用FRP索作為穹頂結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力索則可以很好的解決普通預(yù)應(yīng)力索所面臨的防腐問題。但是由于FRP材料抗剪強(qiáng)度低、不適于劇烈彎折,采用FRP材料作為預(yù)應(yīng)力索時(shí)的轉(zhuǎn)向問題制約著其應(yīng)用推廣,顯然常規(guī)適用于鋼索的預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向裝置不再適用于FRP索,一些研究者所提出的適用于FRP索的轉(zhuǎn)向裝置則常常面臨著預(yù)應(yīng)力損失大、對索損傷嚴(yán)重的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于穹頂結(jié)構(gòu)下節(jié)點(diǎn)的FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向裝置，以減少張拉時(shí)由于FRP索轉(zhuǎn)向引起的預(yù)應(yīng)力損失，并解決FRP索作為穹頂結(jié)構(gòu)環(huán)索，在撐桿下節(jié)點(diǎn)間轉(zhuǎn)向易發(fā)生剪切破壞的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種用于穹頂結(jié)構(gòu)下節(jié)點(diǎn)的FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向裝置，包括壓桿套筒、耳板、轉(zhuǎn)向套筒和索夾，其中，索夾包括上鋼夾板和下鋼夾板；所述壓桿套筒和耳板固定在上鋼夾板上，且耳板為兩塊，分別固定于壓桿套筒兩側(cè)；所述上鋼夾板和下鋼夾板相對的一面均開設(shè)有與轉(zhuǎn)向套筒弧度一致的弧形槽，轉(zhuǎn)向套筒置于該弧形槽中；上鋼夾板和下鋼夾板通過若干個(gè)緊固螺栓固定，并將轉(zhuǎn)向套筒固定于上鋼夾板和下鋼夾板之間。

所述轉(zhuǎn)向套筒的外法線面上沿外法線方向開設(shè)有槽和孔，孔為兩個(gè)，分別位于槽的兩端。

所述槽的長度不長于弧形槽的長度。

所述轉(zhuǎn)向套筒上的兩個(gè)孔位于索夾的相對的兩個(gè)端部。

所述轉(zhuǎn)向套筒的端部的內(nèi)壁處進(jìn)行倒圓角處理。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供了一種用于穹頂結(jié)構(gòu)下節(jié)點(diǎn)的FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向裝置，由彎成特定角度并開槽的轉(zhuǎn)向套管和索夾組成。位于索夾內(nèi)部的轉(zhuǎn)向套管部分在外側(cè)面上開槽，槽的兩端打孔。轉(zhuǎn)向套管內(nèi)徑略大于FRP環(huán)索的直徑，目的是使FRP筋材能夠順利穿過開槽的鋼管，其特點(diǎn)是將FRP環(huán)索穿過轉(zhuǎn)向套筒后，能夠轉(zhuǎn)過設(shè)計(jì)的角度。該裝置構(gòu)造簡單、施工方便。施工過程中張拉環(huán)索時(shí)放松索夾，F(xiàn)RP環(huán)索可在鋼管中自由滑動，可減少FRP環(huán)索的預(yù)應(yīng)力損失，使整圈環(huán)索的應(yīng)力在各個(gè)下節(jié)點(diǎn)之間分布均勻。當(dāng)張拉到設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力大小后，夾緊索夾，壓扁開槽的圓鋼管，最后夾緊FRP索，阻止鋼管和環(huán)索間的相對滑動，并增加結(jié)構(gòu)的整體性。位于索夾外的鋼管沒有開槽的原因是鋼管伸出索夾部分需要單獨(dú)承受環(huán)索張拉并轉(zhuǎn)向后的索力。本裝置解決了需要轉(zhuǎn)向的FRP筋或索在某一截面轉(zhuǎn)角過大而發(fā)生剪切破壞的技術(shù)難題。其不僅可以用于穹頂結(jié)構(gòu)的下節(jié)點(diǎn)中FRP索的轉(zhuǎn)向，也可以用于有較大轉(zhuǎn)角需求的體外預(yù)應(yīng)力FRP筋的轉(zhuǎn)向。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是轉(zhuǎn)向套管及下鋼板夾的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是轉(zhuǎn)向套管及FRP筋材位于索夾的位置關(guān)系示意圖；

圖4是實(shí)施例1的實(shí)際試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械膶?shí)物圖；

圖5是實(shí)施例2的實(shí)際試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械膶?shí)物圖。

圖中，1-壓桿套筒，2-耳板，3-轉(zhuǎn)向套筒，4-索夾，5-上鋼夾板，6-緊固螺栓，7-下鋼夾板，8-弧形槽，9-外法線面，10-孔，11-槽，12-FRP索。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

參照圖1所示，可引導(dǎo)FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向的穹頂結(jié)構(gòu)撐桿下節(jié)點(diǎn)。由壓桿套筒1、耳板2、轉(zhuǎn)向套筒3和索夾4組成，其中，索夾4包括上鋼夾板5和下鋼夾板7；所述壓桿套筒1和耳板2焊接在上鋼夾板5上，且耳板2為兩塊，分別焊接于壓桿套筒1兩側(cè)；所述上鋼夾板5和下鋼夾板7相對的一面均開設(shè)有與轉(zhuǎn)向套筒3弧度一致的弧形槽8，轉(zhuǎn)向套筒3置于該弧形槽8中；上鋼夾板5和下鋼夾板7通過若干個(gè)緊固螺栓6固定，并將轉(zhuǎn)向套筒3固定于上鋼夾板5和下鋼夾板7之間。

轉(zhuǎn)向套筒3的外法線面9上沿外法線方向開設(shè)有槽11和孔10，孔10為兩個(gè)，分別位于槽11的兩端。槽11的長度不長于弧形槽8的長度。轉(zhuǎn)向套筒3上的兩個(gè)孔10位于索夾4的相對的兩個(gè)端部。

轉(zhuǎn)向套筒3的端部的內(nèi)壁處經(jīng)過倒圓角處理，以防止FRP索硬接觸折斷。

轉(zhuǎn)向套筒3上外法線面進(jìn)行了打孔開槽處理，并在鋼管端部與FRP索12接觸處進(jìn)行了倒圓角處理，以防止FRP索硬接觸折斷，上下鋼夾板5依據(jù)轉(zhuǎn)向套筒3的形狀和弧度設(shè)置有弧形槽，以達(dá)到張拉后夾緊轉(zhuǎn)向套筒的目的。

參考圖3所示，所用FRP索為直徑為5mm的FRP索，鋼管內(nèi)徑為8mm，中心軸線弧長為210mm，彎過18°，當(dāng)FRP索穿過鋼管后,自然狀態(tài)下回轉(zhuǎn)半徑為1120mm，最大彎曲應(yīng)力為328MPa。

參考圖4所示，為該裝置應(yīng)用于實(shí)際試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械膶?shí)物圖，F(xiàn)RP索穿過套筒后已轉(zhuǎn)過18°，當(dāng)對環(huán)索進(jìn)行張拉時(shí)，F(xiàn)RP環(huán)索將對套筒進(jìn)行擠壓，協(xié)調(diào)變形，最終在相鄰節(jié)點(diǎn)之間環(huán)索轉(zhuǎn)角達(dá)到了30°。

實(shí)施例2

實(shí)施例2的裝置與實(shí)施例1基本相同，這里不再贅述。

參考圖3所示，當(dāng)FRP索的直徑為15mm時(shí)，鋼管內(nèi)徑為20mm，鋼管壁厚2.5mm，鋼管中心軸弧長268mm，彎過14°，鋼管的曲率半徑1.1m。此時(shí)，自然狀態(tài)索的回轉(zhuǎn)半徑為2807mm，相應(yīng)的彎曲應(yīng)力為460MPa?；蛘呷绻麊胃鵉RP索直徑過大造成彎曲困難，可以設(shè)置多根索的轉(zhuǎn)向，例如圖5為雙索轉(zhuǎn)向?qū)嵗?/p>

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。