一種復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供的是一種復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)。包括錐形連接體和錐形連接筒，錐形連接筒的內(nèi)筒形狀與錐形連接體的外部輪廓一致，錐形連接筒的筒壁上開有通孔并布置有密封的膠體軟管，所述膠體軟管內(nèi)部充滿膠體，錐形連接體嵌在一復(fù)合材料桁架管內(nèi)且大徑端與該桁架管內(nèi)壁成一體，錐形連接筒固結(jié)在另一復(fù)合材料桁架管的一端。本實(shí)用新型的連接節(jié)點(diǎn)的各個(gè)配件均可事先在工廠預(yù)制加工，這樣桁架結(jié)構(gòu)可以模塊化生產(chǎn)，分段運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場用，使本實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)快速裝配，有效節(jié)省施工時(shí)間，提高工作效率，同時(shí)保證桁架節(jié)點(diǎn)連接可靠，受力合理。
【專利說明】
一種復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及的是一種桁架連接結(jié)構(gòu)，具體涉及一種復(fù)合材料桁架的連接結(jié) 構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于復(fù)合材料比強(qiáng)度大、比剛度大的特點(diǎn)，復(fù)合材料桁架結(jié)構(gòu)在建筑、交通和航空 航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中節(jié)點(diǎn)是桁架結(jié)構(gòu)中最為關(guān)鍵的部位，直接影響桁架結(jié)構(gòu)的力 學(xué)性能。目前，復(fù)合材料桁架按成型方式可分為整體成型桁架結(jié)構(gòu)和拼裝式桁架結(jié)構(gòu)，其中 整體成型式桁架制作工藝復(fù)雜，適合于工廠加工，拼裝式桁架制作工藝相對簡單，適合于施 工現(xiàn)場加工。拼裝式桁架常常采用兩種節(jié)點(diǎn)連接方式，一種是采用金屬制連接件，類似于鋼 桁架節(jié)點(diǎn)，需要預(yù)先在連接處連接金屬接頭，在桿件連接處存在剛度突變問題，容易在連接 處發(fā)生破壞。另一種是采用復(fù)合材料節(jié)點(diǎn)，常有的方法有（1)直接將復(fù)合材料纖維與桿件包 纏形成節(jié)點(diǎn)，該方法工藝繁瑣，施工速度慢；（2)預(yù)制復(fù)合材料節(jié)點(diǎn)，需要預(yù)制節(jié)點(diǎn)芯模，工 藝復(fù)雜、制備的節(jié)點(diǎn)離散性大；（3)用螺栓直接連接桿件，需要在桿件上打孔，連接處有削 弱，容易發(fā)生破壞。因此，復(fù)合材料桁架的實(shí)際工程應(yīng)用中，有效提高連接處強(qiáng)度而又不增 加施工難度，是一個(gè)需解決的難題。
[0003] 另外，復(fù)合材料桁架因其輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，在工程搶修、防災(zāi)救災(zāi)領(lǐng)域也得到應(yīng) 用，尤其是當(dāng)施工時(shí)間緊迫，機(jī)械設(shè)備無法到達(dá)時(shí)，復(fù)合材料桁架更能表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢， 工程要求桁架結(jié)構(gòu)分段裝配，并且連接要迅速，因此，開發(fā)一種簡單方便且快速連接的復(fù)合 材料桁架節(jié)點(diǎn)尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種能有效節(jié)省施工時(shí)間、提高工作效率，同時(shí)能保 證桁架節(jié)點(diǎn)連接可靠、受力合理的復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)。
[0005] 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 包括錐形連接體和錐形連接筒，錐形連接筒的內(nèi)筒形狀與錐形連接體的外部輪廓 一致，錐形連接筒的筒壁上開有通孔并布置有密封的膠體軟管，所述膠體軟管內(nèi)部充滿膠 體，錐形連接體嵌在一復(fù)合材料桁架管內(nèi)且大徑端與該桁架管內(nèi)壁成一體，錐形連接筒固 結(jié)在另一復(fù)合材料桁架管的一端。
[0007] 本實(shí)用新型還可以包括：
[0008] 1、還包括金屬套扣，金屬套扣截面的內(nèi)孔與復(fù)合材料桁架管截面的外緣相同，所 述金屬套扣有兩個(gè)半筒構(gòu)成，每個(gè)半筒上帶有兩條外折邊，所述外折邊上開有固定孔。
[0009] 2、所述錐形連接體為圓錐體，桁架管為截面內(nèi)孔直徑為D的圓管，錐形連接體小直 徑端的截面直徑為0.^)、大直徑端截面直徑為0.70-0.8^)，坡度在1/6-1/8之間。
[0010] 3、錐形連接筒筒壁上的通孔成列分布，膠體軟管布置在兩個(gè)通孔之間。
[0011] 本實(shí)用新型提供了 一種復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)，連接節(jié)點(diǎn)的各個(gè)配件均可事先在 工廠預(yù)制加工，這樣桁架結(jié)構(gòu)可以模塊化生產(chǎn)，分段運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場用，使實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)快速裝 配，有效節(jié)省施工時(shí)間，提高工作效率，同時(shí)保證桁架節(jié)點(diǎn)連接可靠，受力合理。
[0012] 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0013] 使用時(shí)，嵌入在桁架管內(nèi)的錐形連接體和外伸在桁架管端部的錐形連接筒互相插 入，錐形連接筒側(cè)壁留有通洞，通孔周圍布置密封的膠體軟管，內(nèi)部充滿膠體，擠壓后膠體 軟管破裂，內(nèi)部的膠體從通孔流入錐形連接體與錐形連接筒的接觸面，使錐形連接體與錐 形連接筒相互粘接成一體，同時(shí)錐形連接筒的外壁也與桁架管內(nèi)壁粘接成一體，實(shí)現(xiàn)了桁 架管的對接。金屬套扣通過螺栓連接在桁架管的并固定連接處，可是連接更牢固。
[0014] 錐形連接體的截面通常為圓形，也可以是方形、三角形或者其他異形。
[0015] 錐形連接體和錐形連接筒所使用的材料為與復(fù)合材料桁架相同的復(fù)合材料，也可 以使用鋼材。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于：
[0017] 1、節(jié)點(diǎn)連接可靠。本實(shí)用新型采用兩個(gè)錐形連接器互相插入，連接器內(nèi)預(yù)先固定 的膠體受到擠壓后流出并均勻膠接接觸面。金屬套扣固定在桁架連接節(jié)點(diǎn)周圍，夾緊錐形 連接器，防止連接器拔出，并提高連接處的抗拉(壓）、抗彎性能。通過本實(shí)用新型的構(gòu)造措 施，桁架的兩端桿件連成有機(jī)整體，能保證桿件與節(jié)點(diǎn)共同受力。
[0018] 2、施工速度快。本實(shí)用新型各零件均在工廠預(yù)制加工，在現(xiàn)場直接組裝，無需表面 處理和涂膠，施工現(xiàn)場無需機(jī)械設(shè)備，只需2-3個(gè)工作人員便可完成施工，施工方便快捷。本 實(shí)用新型尤其是在地震災(zāi)害、搶險(xiǎn)救災(zāi)等工程的應(yīng)急交通器械中更有應(yīng)用潛力。
[0019] 3、適用范圍廣。本實(shí)用新型除了應(yīng)用于圓環(huán)截面，還可以根據(jù)施工要求制作成矩 形截面或其他異形截面。本實(shí)用新型的連接節(jié)點(diǎn)除了可用于建筑、橋梁領(lǐng)域，也可應(yīng)用航空 航天、船舶等領(lǐng)域的桁架桿件連接。本實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單、易于操作，有利于推廣實(shí)施。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的節(jié)點(diǎn)的總裝配示意圖。
[0021 ]圖2為本實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)裝配示意圖。
[0022]圖3為錐形連接體的示意圖。
[0023]圖4為錐形連接體與桁架管的裝配示意圖。
[0024]圖5為圖4的剖視圖。
[0025] 圖6為錐形連接筒與桁架管的裝配示意圖。
[0026] 圖7為圖6的剖視圖。
[0027]圖8為金屬套扣示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖，以圓形截面復(fù)合材料桁架管為例，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述。
[0029] 結(jié)合圖1和圖2,一種復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)包括錐形連接體1、錐形連接筒2和金 屬套扣5。錐形連接筒上開有通孔4，通孔4周圍布置密封的膠體軟管3，膠體軟管內(nèi)部充滿膠 體。
[0030] 結(jié)合圖3至圖5,錐形連接體1預(yù)先與桁架管7整體成型，錐形連接體1前端截面直徑 不宜小于0.5D(D為桁架管截面直徑），后端截面直徑宜為Ο . 7D-0.85D，坡度宜在1/6-1/8之 間。對于大直徑的桁架管7,錐形連接體1宜采用空心截面，以節(jié)約成本，對于小直徑的桁架 管7,錐形連接體1宜采用實(shí)心截面，方便加工并提高節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。
[0031] 結(jié)合圖6-7,錐形連接筒2的長度和截面直徑應(yīng)與錐形連接體1的相適應(yīng)，具體長度 要結(jié)合錐形連接體1的長度來確定，同時(shí)考慮兩錐形連接器之間的間隙，宜取10-20mm;錐形 連接筒2連接于桁架管7的外部，具體直徑要根據(jù)錐形連接體1的直徑來確定，兩錐形連接器 之間留有裝配余量以方便填充膠體，間隙以3-5_為宜。
[0032] 結(jié)合圖7,錐形連接體2側(cè)面開有筒孔4,膠體軟管3固定在通孔4之間，且前端的通 孔4的個(gè)數(shù)和膠體軟管3的個(gè)數(shù)均大于后端;對于大直徑的桁架管，通孔4按照陣列式布置， 兩兩組成一對，對稱分布，相互之間的距離根據(jù)桁架管7直徑確定。對于小直徑的桁架管7， 通孔4宜采用梅花式交錯(cuò)布置，以減少對錐形連接器截面的削弱，通孔4的數(shù)量和距離通過 計(jì)算確定。
[0033] 結(jié)合圖8，金屬套扣5兩端均長于連接器0.3D-0.5D，通過螺栓6固定在連接處，螺栓 6的直徑和數(shù)量根據(jù)計(jì)算確定，螺栓6和套扣5在連接器表面產(chǎn)生預(yù)壓力，夾緊錐形連接體1 和錐形連接筒2,二者之間緊密膠結(jié)，以提高連接處的抗拉(壓)和抗彎能力。
[0034]根據(jù)工程需要，錐形連接體1和錐形連接筒2截面可以為圓形、方形、三角形或者其 他異形，但在確定連接器長度時(shí)需要根據(jù)相應(yīng)的截面形式采用等效直徑Drf，具體換算公式 如下：
[0035] 方形:Def = L，其中L為邊長；
[0036] 矩形:+/r，其中a為長邊邊長，b為短邊邊長；
[0037] 正三角形：,? =2α/力;其中a為邊長；
[0038] 橢圓形=2#，其中a為長軸邊長，b為短軸邊長；
[0039] 異形截面：D.,,. =2^^,其中A為異形截面面積。 1 V η
[0040] 以上對本實(shí)用新型所提供的一種復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的說明， 以上實(shí)施例的介紹用于了解本實(shí)用新型的核心思想和操作方法;另外，若本領(lǐng)域的其他技 術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的核心思想在工廠預(yù)制零件和施工操作上有所改變，則有可能對本 實(shí)用新型加以變更和改進(jìn)，而不會超出權(quán)利要求所述的思想，綜上所述，本實(shí)用新型的實(shí)施 不限于此。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)，其特征是:包括錐形連接體和錐形連接筒，錐形連接筒 的內(nèi)筒形狀與錐形連接體的外部輪廓一致，錐形連接筒的筒壁上開有通孔并布置有密封的 膠體軟管，所述膠體軟管內(nèi)部充滿膠體，錐形連接體嵌在一復(fù)合材料桁架管內(nèi)且大徑端與 該桁架管內(nèi)壁成一體，錐形連接筒固結(jié)在另一復(fù)合材料桁架管的一端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)，其特征是:還包括金屬套扣，金屬套 扣截面的內(nèi)孔與復(fù)合材料桁架管截面的外緣相同，所述金屬套扣有兩個(gè)半筒構(gòu)成，每個(gè)半 筒上帶有兩條外折邊，所述外折邊上開有固定孔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)，其特征是:所述錐形連接體為圓 錐體，桁架管為截面內(nèi)孔直徑為D的圓管，錐形連接體小直徑端的截面直徑為0.5D、大直徑 端截面直徑為0.70-0.8^)，坡度在1/6-1/8之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)，其特征是:錐形連接筒筒壁上的 通孔成列分布，膠體軟管布置在兩個(gè)通孔之間。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料桁架連接節(jié)點(diǎn)，其特征是:錐形連接筒筒壁上的通孔 成列分布，膠體軟管布置在兩個(gè)通孔之間。
【文檔編號】E04B1/58GK205577123SQ201620274244
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】張建華, 林佳悅, 劉書建, 佟麗莉, 楊思遠(yuǎn), 官成宇, 楊浩
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)