一种预应力条形钢碳复合构件制造技术

本发明专利技术公开了一种预应力条形钢碳复合构件，包括条形钢拉板、条形碳纤维板、端部节点和分布螺栓，所述条形钢拉板为高强热轧钢板带，两层上下叠加，两层条形钢拉板之间夹设有条形碳纤维板，所述分布螺栓为两排，沿条形钢拉板长度方向间隔分布，并穿过预留在条形钢拉板两侧的螺栓孔，紧固住该层状构件；所述条形碳纤维板的长度与条形钢拉板相同，宽度为两排分布螺栓之间的距离，避免条形碳纤维板上穿孔。所述复合构件的两端设有保证条形钢拉板和条形碳纤维板协调工作的端部节点。本发明专利技术构件不但具有连接简单施工简单自重轻的特点，而且具有很好的工作性能以及较高的安全储备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及预应力构件领域，具体涉及一种预应力条形钢碳复合构件。
技术介绍
近几十年来，大跨度、大空间结构形式设计的预应力钢结构以其新颖的结构形式、优雅的结构造型、良好的受力性能、强大的跨越能力和广阔的应用前景，在世界范围内被广泛地运用。无论从仿生学角度还是最佳承重杆件型式，无论从理论分析上还是工程实践中，都证明了轴向受拉杆件是组成最佳结构体系的单元体。这种单元体只有强度和刚度问题，而无需考虑失稳问题。由张力单元组成的早期张拉结构，如单向悬索结构，索桁架等已发展成现代预应力钢结构张拉体系，几乎覆盖了大跨结构的整个领域，可以说21世纪的大跨建筑物中将是预应力张拉结构体系的世界。现行大跨空间结构之中，预应力张拉构件主要采用拉索，鉴于索体的特点，其连接措施往往构造复杂，对索夹抗滑提出了较高的要求，而且施工繁琐，往往增加结构建造的总成本。因此，寻找一种更为合理方便的预应力张拉构件具有很重要的现实意义及价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决常规预应力张拉构件构造复杂施工繁琐的问题，提出了一种新型预应力张拉构件一一预应力条形钢碳复合构件，该构件不但具有连接简单施工简单自重轻的特点，而且具有很好的工作性能以及较高的安全储备。本专利技术采用的技术方案为:一种预应力条形钢碳复合构件，包括条形钢拉板、条形碳纤维板、端部节点和分布螺栓，所述条形钢拉板为高强热乳钢板带，两层上下叠加，两层条形钢拉板之间夹设有条形碳纤维板，所述分布螺栓为两排，沿条形钢拉板长度方向间隔分布，并穿过预留在条形钢拉板两侧的螺栓孔，紧固住该层状构件；所述条形碳纤维板的长度与条形钢拉板相同，宽度为两排分布螺栓之间的距离，避免条形碳纤维板上穿孔。所述复合构件的两端设有保证条形钢拉板和条形碳纤维板协调工作的端部节点。作为优选，所述端部节点包括锚固耳板、连接端板、高强螺栓和粘结剂，所述条形碳纤维板在端部通过粘结剂与条形钢拉板粘接，所述连接端板为上下两块，将所述复合构件夹在中间，并通过高强螺栓固定，连接端板上还焊接有锚固耳板。作为优选，所述粘结剂采用环氧树脂胶，条形钢拉板两端与条形碳纤维板之间浸渍长度至少为120_的环氧树脂胶。本专利技术条形钢碳复合构件端部由两层钢板中间夹一层碳纤维板，通过多颗M16高强螺栓连接，端部以外通过两排M8螺栓连接加强整体工作性能。碳纤维板力学特点是高模量、高强度，弹性模量优于钢材，抗拉强度是钢材的数倍。对钢结构进行加固补强过程中，可以充分发挥各自的优势来提高构件的承载力和延性。本专利采用碳纤维板材，具有高强高效、耐腐蚀、施工快捷、重量轻等特点，它通过碳纤维浸渍树脂后在模具内固化并连续拉挤成型。本专利技术端部节点的可靠锚固是保证碳纤维板与高强钢拉板共同工作的重要前提。本专利技术条形钢拉板采用高强度的能受拉的金属构件。所述条形钢拉板尺寸由于长度方向远大于厚度方向，因此可平面外刚度可忽略，近似为柔性构件。本专利技术的有益效果:1)该预应力条形钢碳复合构件连接节点构造简单，易于应用成熟的栓接或焊接技术，施工方便2)该预应力条形钢碳复合构件厚度相对于整体结构跨度而言相对较小，在未施加预应力前，刚度较弱，呈柔性状态，能够利用现有预应力技术及机构运动学安装方式实现无支架安装，符合绿色施工的潮流；3)相对于常规索结构，该预应力条形钢碳复合构件不需要锚具、索夹等部件，具有较大的推广应用潜力。4)碳纤维板极限强度高，与钢拉板结合形成钢碳复合构件具有很好的工作性能以及较高的安全储备，能够保证结构在使用工况下正常工作以及在极限工况下不产生突然倒塌。【附图说明】图1为本专利技术条形钢碳复合构件结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为本专利技术条形钢碳复合构件端部节点示意图；图4为本专利技术条形钢碳复合构件端部节点局部放大图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1-4所示，一种预应力条形钢碳复合构件，包括条形钢拉板1、条形碳纤维板2、端部节点3和分布螺栓4，所述条形钢拉板I为高强热乳钢板带，两层上下叠加，两层条形钢拉板I之间夹设有条形碳纤维板2，所述分布螺栓4为两排，沿条形钢拉板I长度方向间隔分布，并穿过预留在条形钢拉板I两侧的螺栓孔，紧固住该层状构件；所述条形碳纤维板2的长度与条形钢拉板I相同，宽度为两排分布螺栓4之间的距离，避免条形碳纤维板2上穿孔。所述复合构件的两端设有保证条形钢拉板I和条形碳纤维板2协调工作的端部节点3。所述端部节点3包括锚固耳板5、连接端板6、高强螺栓7和粘结剂8，所述条形碳纤维板2在端部通过粘结剂8与条形钢拉板I粘接，所述连接端板6为上下两块，将所述复合构件夹在中间，并通过高强螺7栓固定，连接端板6上还焊接有锚固耳板5。所述粘结剂8采用环氧树脂胶，条形钢拉板I两端与条形碳纤维板2之间浸渍长度至少为120mm的环氧树脂胶。实施本专利技术条形钢碳复合构件设计和施工的基本步骤:I)条形钢碳复合构件设计(I)首先确定条形钢碳复合构件在结构中所承受的拉力以及相应的变形；(2)确定钢拉板及碳纤维板的种类和尺寸，结构胶的浸渍范围，螺栓的布置位置及数目等参数；(3)进行结构极限承载力分析、正常使用极限状态分析及其它必要分析；(4)最后调整和优化结构件设计参数。2)条形钢碳复合构件施工(I)工厂组装:在工厂车间完成条形钢碳复合构件的组装；(2)牵引提升:通过以往拉索牵引提升工艺将条形钢碳复合构件提升到位，但必须注意条形钢碳复合构件在提升过程中横向位移不能过大，牵引提升时必须重视；(3)张拉锚固:安装张拉工装和千斤顶对条形钢碳复合构件进行主动分批分级张拉，使构件达到设计张拉力并锚固，直至相应的结构成型。以上结合附图对本专利技术的实施方式做出详细说明，但本专利技术不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本专利技术的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本专利技术的保护范围内。【主权项】1.一种预应力条形钢碳复合构件，其特征在于:包括条形钢拉板、条形碳纤维板、端部节点和分布螺栓，所述条形钢拉板为高强热乳钢板带，两层上下叠加，两层条形钢拉板之间夹设有条形碳纤维板，所述分布螺栓为两排，沿条形钢拉板长度方向间隔分布，并穿过预留在条形钢拉板两侧的螺栓孔，紧固住该层状构件；所述条形碳纤维板的长度与条形钢拉板相同，宽度为两排分布螺栓之间的距离，避免条形碳纤维板上穿孔； 所述复合构件的两端设有保证条形钢拉板和条形碳纤维板协调工作的端部节点。2.根据权利要求1所述的一种预应力条形钢碳复合构件，其特征在于:所述端部节点包括锚固耳板、连接端板、高强螺栓和粘结剂，所述条形碳纤维板在端部通过粘结剂与条形钢拉板粘接，所述连接端板为上下两块，将所述复合构件夹在中间，并通过高强螺栓固定，连接端板上还焊接有锚固耳板。3.根据权利要求2所述的一种预应力条形钢碳复合构件，其特征在于:所述粘结剂采用环氧树脂胶，条形钢拉板两端与条形碳纤维板之间浸渍长度至少为120mm的环氧树脂胶。【专利摘要】本专利技术公开了一种预应力条形钢碳复合构件，包括条形钢拉板、条形碳纤维板、端部节点和分布螺栓，所述条形钢拉板为高强热轧钢板带，两层上下叠加，两层条形钢拉板之间夹设有条形碳纤维板，所述分布螺栓为两排，沿条形钢拉板长度方向间隔分布，并穿过预留在条形钢拉板两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预应力条形钢碳复合构件，其特征在于：包括条形钢拉板、条形碳纤维板、端部节点和分布螺栓，所述条形钢拉板为高强热轧钢板带，两层上下叠加，两层条形钢拉板之间夹设有条形碳纤维板，所述分布螺栓为两排，沿条形钢拉板长度方向间隔分布，并穿过预留在条形钢拉板两侧的螺栓孔，紧固住该层状构件；所述条形碳纤维板的长度与条形钢拉板相同，宽度为两排分布螺栓之间的距离，避免条形碳纤维板上穿孔；所述复合构件的两端设有保证条形钢拉板和条形碳纤维板协调工作的端部节点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭正兴，管东芝，朱明亮，钱晓军，丁明珉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32