一種基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于工程領(lǐng)域，特別涉及一種用于高承載力復(fù)合材料桁架的基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料管由于具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點，除在結(jié)構(gòu)加固方面得到廣泛應(yīng)用夕卜，而且作為承力構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來越廣泛，尤其是通過復(fù)合材料管制備復(fù)合材料桁架架構(gòu)是現(xiàn)階段復(fù)合材料管應(yīng)用的主要領(lǐng)域。雖然復(fù)合材料在桁架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中顯示了優(yōu)勢與良好前景，但主要集中在承載能力低、跨徑較小的結(jié)構(gòu)。這除了和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)一次性投入成本高、制備工藝與設(shè)計計算理論不完善等有關(guān)外，缺乏有效的連接結(jié)構(gòu)也是限制復(fù)合材料在土木工程中推廣的重要因素。
[0003]復(fù)合材料傳統(tǒng)連接方式有:膠結(jié)、螺栓連接與膠螺混合連接等，但這些連接方式并不適合于復(fù)合材料管與管之間的連接。例如:復(fù)合材料管通過膠接只能實現(xiàn)管件一個方向的連接;而復(fù)合材料管通過螺栓連接由于管件結(jié)構(gòu)的原因承載力特別低。因此復(fù)合材料傳統(tǒng)的連接方式不適用于制備復(fù)合材料桁架。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]實用新型目的:為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種用于高承載力復(fù)合材料桁架的基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)。
[0005]技術(shù)方案:本實用新型提供的一種基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)，包括金屬連接器和復(fù)合材料管;所述金屬連接器包括水平金屬管、焊接于水平金屬管頂部的豎直金屬管、焊接于水平金屬管頂部且均勻分布于豎直金屬管周圍的傾斜金屬管;所述水平金屬管、豎直金屬管和傾斜金屬管內(nèi)壁均設(shè)有金屬管齒，所述復(fù)合材料管上分別設(shè)有與金屬管齒配合的復(fù)合材料管齒;所述復(fù)合材料管通過復(fù)合材料管齒和金屬管齒固定于水平金屬管、豎直金屬管和傾斜金屬管內(nèi)。
[0006]作為改進(jìn)，所述傾斜金屬管與豎直金屬管的夾角為30-60°。
[0007]作為另一種改進(jìn)，所述豎直金屬管和傾斜金屬管與水平金屬管之間通過節(jié)點板連接。
[0008]作為另一種改進(jìn)，所述水平金屬管、豎直金屬管和傾斜金屬管分別由兩個半圓弧管通過螺栓連接而成;通過螺栓或者其他方式施加預(yù)緊力來提高復(fù)合材料管與水平金屬管連接處的承載力。
[0009]作為另一種改進(jìn)，所述金屬管齒和復(fù)合材料管齒分別為互相配合的一組圓弧狀凸起和凹陷；或者所述金屬管齒和復(fù)合材料管齒分別為一組相互配合的鋸齒狀結(jié)構(gòu)；或者金屬管齒和復(fù)合材料管齒分別為一組互相配合的點狀凸起和凹陷。
[0010]有益效果:本實用新型提供的復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、操作性強(qiáng)、成本低、連接效率高;在復(fù)合材料端部采用加工齒和施加預(yù)緊力的方式可以充分發(fā)揮復(fù)合材料的力學(xué)性，同時通過復(fù)合材料管上的金屬管連接提高了桁架結(jié)構(gòu)中桿件連接的穩(wěn)定性和可靠性。
[0011]復(fù)合材料管都是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料組成，桿件的橫截面可以為方桿或圓桿，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可為拉擠成型復(fù)合材料或模壓成型等工藝制得。本實用新型在復(fù)合材料管中部或則端部加工齒，然后在金屬管上加工與復(fù)合材料管相匹配的齒，通過齒實現(xiàn)復(fù)合材料管和金屬管之間的連接，在與中部有齒的復(fù)合材料管金屬管上焊接節(jié)點板，然后將端部有金屬管的復(fù)合材料通過焊接或則螺栓與節(jié)點板連接實現(xiàn)復(fù)合材料管在空間上不同位置的連接。此外，本實用新型在復(fù)合材料管與金屬管通過齒連接時，還可通過螺栓或者過盈配合等方式施加預(yù)緊力來提高復(fù)合材料管與金屬管連接處的承載力。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為復(fù)合材料管通過復(fù)合材料管齒和金屬管齒固定于水平金屬管內(nèi)的局部放大圖。
[0014]圖3為復(fù)合材料管通過復(fù)合材料管齒和金屬管齒固定于豎直金屬管或傾斜金屬管內(nèi)的局部放大圖。
[0015]圖4為金屬管齒和復(fù)合材料管齒分別為互相配合的一組圓弧狀凸起和凹陷的局部放大圖。
[0016]圖5為金屬管齒和復(fù)合材料管齒分別為一組相互配合的鋸齒狀結(jié)構(gòu)的局部放大圖。
[0017]圖6為金屬管齒和復(fù)合材料管齒分別為一組互相配合的點狀凸起和凹陷的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型做出進(jìn)一步說明。
[0019]基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)，見圖1至3，包括金屬連接器1和復(fù)合材料管2;金屬連接器1包括水平金屬管3、焊接于水平金屬管3頂部的豎直金屬管4、焊接于水平金屬管3頂部且均勻分布于豎直金屬管4周圍的傾斜金屬管5;水平金屬管3、豎直金屬管4和傾斜金屬管5內(nèi)壁均設(shè)有金屬管齒6，復(fù)合材料管2上分別設(shè)有與金屬管齒6配合的復(fù)合材料管齒7;復(fù)合材料管2通過復(fù)合材料管齒7和金屬管齒6固定于水平金屬管3、豎直金屬管4和傾斜金屬管5內(nèi)。豎直金屬管4和傾斜金屬管5與水平金屬管3之間通過節(jié)點板8連接。水平金屬管3、豎直金屬管4和傾斜金屬管5分別由兩個半圓弧管通過螺栓連接而成。
[0020]傾斜金屬管5與豎直金屬管4的夾角可根據(jù)實際裝配需要設(shè)置為30-60°。
[0021]金屬管齒6和復(fù)合材料管齒7分別為互相配合的一組圓弧狀凸起和凹陷，見圖4;或者金屬管齒6和復(fù)合材料管齒7分別為一組相互配合的鋸齒狀結(jié)構(gòu)，見圖5;或者金屬管齒6和復(fù)合材料管齒7分別為一組互相配合的點狀凸起和凹陷，見圖6。
[0022]本實用新型結(jié)構(gòu)在裝配時，主要有以下幾個步驟:
[0023](1)在復(fù)合材料管2外表面以及水平金屬管3、豎直金屬管4和傾斜金屬管5內(nèi)表面加工相互相匹配的齒；
[0024](2)將復(fù)合材料管2和水平金屬管3進(jìn)行裝配，并通過擰緊水平金屬管3、豎直金屬管4和傾斜金屬管5上螺栓給復(fù)合材料管2施加較大的徑向壓應(yīng)力；
[0025](3)將復(fù)合材料管2、豎直金屬管4和傾斜金屬管5進(jìn)行裝配，并通過過盈配合的方式給復(fù)合材料管2施加較大的徑向壓應(yīng)力；
[0026](4)利用節(jié)點板8將水平金屬管3、豎直金屬管4和傾斜金屬管5進(jìn)行焊接實現(xiàn)水平金屬管3、豎直金屬管4和傾斜金屬管5之間的連接。
[0027]以上所述僅是本實用新型的一種實施實例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)對上述實例所做的修改和變更，仍在本實用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括金屬連接器(1)和復(fù)合材料管(2);所述金屬連接器(1)包括水平金屬管(3)、焊接于水平金屬管(3)頂部的豎直金屬管(4)、焊接于水平金屬管(3)頂部且均勻分布于豎直金屬管(4)周圍的傾斜金屬管(5);所述水平金屬管(3)、豎直金屬管(4)和傾斜金屬管(5)內(nèi)壁均設(shè)有金屬管齒(6)，所述復(fù)合材料管(2)上分別設(shè)有與金屬管齒(6)配合的復(fù)合材料管齒(7);所述復(fù)合材料管(2)通過復(fù)合材料管齒(7)和金屬管齒(6)固定于水平金屬管(3)、豎直金屬管(4)和傾斜金屬管(5)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述傾斜金屬管(5)與豎直金屬管(4)的夾角為30-60°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述豎直金屬管(4)和傾斜金屬管(5)與水平金屬管(3)之間通過節(jié)點板(8)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述水平金屬管(3)、豎直金屬管(4)和傾斜金屬管(5)分別由兩個半圓弧管通過螺栓連接而成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬管齒(6)和復(fù)合材料管齒(7)分別為互相配合的一組圓弧狀凸起和凹陷；或者所述金屬管齒(6)和復(fù)合材料管齒(7)分別為一組相互配合的鋸齒狀結(jié)構(gòu);或者金屬管齒(6)和復(fù)合材料管齒(7)分別為一組互相配合的點狀凸起和凹陷。
【專利摘要】本實用新型提供的一種基于預(yù)緊力齒連接復(fù)合材料管的空間連接結(jié)構(gòu)，包括金屬連接器和復(fù)合材料管；所述金屬連接器包括水平金屬管、焊接于水平金屬管頂部的豎直金屬管、焊接于水平金屬管頂部且均勻分布于豎直金屬管周圍的傾斜金屬管；所述水平金屬管、豎直金屬管和傾斜金屬管內(nèi)壁均設(shè)有金屬管齒，所述復(fù)合材料管上分別設(shè)有與金屬管齒配合的復(fù)合材料管齒；所述復(fù)合材料管通過復(fù)合材料管齒和金屬管齒固定于水平金屬管、豎直金屬管和傾斜金屬管內(nèi)。該空間連接結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、連接效率高；在復(fù)合材料端部采用加工齒和施加預(yù)緊力的方式可以充分發(fā)揮復(fù)合材料的力學(xué)性，同時通過復(fù)合材料管上的金屬管連接提高了桁架結(jié)構(gòu)中桿件連接的穩(wěn)定性和可靠性。
【IPC分類】E04B1/58
【公開號】CN205100374
【申請?zhí)枴緾N201520862559
【發(fā)明人】李飛, 趙啟林, 曲全亮, 高一峰, 匡博洋, 高建崗
【申請人】趙啟林, 李飛
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月2日