本发明专利技术公开了一种FRP桁架节点结构及其实施方法；包括钢箱，所述钢箱有多个开孔；钢管；FRP管；所述钢管的一端插入所述FRP管的内部，另一端伸入所述钢箱内部后焊接。所述钢管和所述FRP管的管壁接触位置沿管轴方向设置多个孔洞；栓钉，所述栓钉穿过孔洞用于连接固定所述FRP管及所述钢管；微膨胀混凝土；导管，所述导管用于将所述微膨胀混凝土灌入所述钢箱及所述钢管中。微膨胀混凝土产生的周向应力和栓钉共同作用，使得钢管紧贴FRP管内壁；栓钉在钢管内的部分被膨胀混凝土包围，形成剪力件，增强钢管和微膨胀混凝土的连接；通过钢箱和钢管的约束，增大微膨胀混凝土的抗压强度和耐久性。本发明专利技术具有承载力高，刚度大及耐久性好等优点。
A FRP truss joint structure and its implementation method
【技术实现步骤摘要】
一种FRP桁架节点结构及其实施方法
本专利技术属于结构工程和桥梁工程领域，尤其涉及一种FRP桁架节点结构及其实施方法。
技术介绍
纤维复合增强材料（FRP,FiberReinforcedPolymer）以其轻质高强，耐腐蚀等优点，广泛应用于土木工程各个领域。FRP管桁架是近年来出现的一种新型建筑结构，使用过程中，杆件处于单向、全截面受力状态，可以充分发挥复合材料沿纤维方向强度及刚度高的特点。传统的钢桁架节点的连接方式有焊接、高强度螺栓连接等。然而，由于FRP材料的特性，如GFRP（GlassFiberReinforcedPolymer）弹性模量相对较低，使用高强度螺栓连接后，在高应力作用下，GFRP将产生蠕变，会导致连接不紧密，桁架杆件松动。显然，焊接的连接方式也不适用于FRP材料。本专利技术的目的在于提供一种可以保证FRP桁架中的FRP管紧密连接的节点结构，该结构具有承载力高、刚度大、易于施工及耐久性好的优点。在公开号为CN208933015U的专利文件中，公开了一种GFRP桁架结构，该专利在桁架节点处采用胶粘粘接和聚丙烯-不锈钢复合夹板固定的方式连接，认为聚丙烯板在长期荷载作用下的蠕变引起螺栓松动后，胶体才会发挥作用。该项专利显然无法克服GFRP在长期的高应力作用下的蠕变问题，同时也存在胶体和螺栓紧固力不同步的问题。在公开号为CN103029293A的专利文件中，公开了一种树脂基碳纤维复合材料桁架杆件连接方法，该方法使用环氧树脂基碳纤维预浸料制作连接用薄壳，并通过高温、环氧树脂粘结、加压的方式将薄壳与复合材料桁架杆件连接在一起。该方法不仅无法克服GFRP在长期的高应力作用下的蠕变问题，而且在将薄壳和复合材料桁架杆件连接过程中需要加压后在70℃高温中固化6小时，该高温条件在桥梁结构施工过程难以实现。在公开号为CN108825605的专利文件中，公开了一种碳纤维复合材料桁架主体结构与支杆的装配方法，该方法对复合材料杆件的一端开槽，并通过预制好的T形接头和桥接板将复合材料杆件胶结、栓接或胶栓连接在主体结构上。该方法削弱了接头处的复合材料杆件强度，且依然不能解决胶结方法FRP杆件蠕变导致连接不紧密问题，以及胶体和螺栓紧固力不同步的问题。在公开号为CN208201616U的专利文件中，公开了一种FRP管桁架导梁，该专利先将预紧力齿接头与FRP杆件连接成整体构件，然后将每个预紧力齿接头焊接在一起。该项专利中FRP材料开齿较多，破坏了FRP材料的整体性，造成局部强度下降。此外，对预紧力齿接头的零部件表面处理要求高，施工繁琐。综上所述，现有公开专利中，结构形式和工作原理与本专利技术完全不同。本专利技术提供一种连接紧密的FRP管桁架节点结构，具有承载力高、刚度大、施工便利、耐久性好等优点，对于FRP材料的进一步推广应用具有重要意义。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种FRP桁架节点结构及其实施方法，该方法克服了传统胶栓连接方法中胶体和螺栓受力不同步，以及预紧力齿连接方法中部件表面处理要求高、材料开齿后强度下降等问题，具有连接紧密、节点承载力高、刚度大、易于施工及耐久性好等优点，具有很高的推广价值。技术方案：本专利技术公开了一种FRP桁架节点结构及其实施方法构造及施工方法。包括：钢箱，所述钢箱有多个开孔；钢管；FRP管；所述钢管的一端插入FRP管的内部，另一端伸入钢箱内部，所述钢管和所述FRP管的管壁接触位置沿轴方向设置多个孔洞；栓钉，所述栓钉用于连接固定所述FRP管及所述钢管；微膨胀混凝土；导管，所述导管用于将所述微膨胀混凝土灌入所述钢箱及所述钢管。微膨胀混凝土产生的周向应力和栓钉共同作用，使得钢管紧贴FRP管内壁；栓钉在钢管内的部分被膨胀混凝土包围，形成剪力件，增强钢管和微膨胀混凝土的连接；通过钢箱和钢管的约束，增大微膨胀混凝土的抗压强度和耐久性。进一步地，所述钢箱具有多个孔道，孔道数量、形状及大小根据待所述钢管及导管的数量、形状及大小确定。进一步地，所述钢管远离钢箱的一端带有大小与所述钢管相同的挡板，所述挡板带有多个透气孔；所述钢管的处于挡板与插入端之间的管壁上开有若干孔洞；所述挡板用于避免所述微膨胀混凝土流出，所述透气孔用于所述微膨胀混凝土灌入时，钢管内部空气排出。进一步地，所述FRP管内径与所述钢管的外径相同，且套在钢管的外侧。所述FRP管的管壁相应于钢管的相同位置处开有若干孔洞。所述钢管和所述FRP管之间通过穿过孔洞和孔洞的栓钉连接。进一步地，所述栓钉由螺杆、螺帽构成，螺杆一端加工成螺纹，与螺帽匹配。所述栓钉从孔洞和孔洞中插入并贯穿所述钢管和FRP管，形成用于连接钢管和FRP管及内部微膨胀混凝土连接的剪力件。进一步地，所述导管的上缘应高于所述钢管的最高点，便于微膨胀混凝土灌满钢箱和钢管。本专利技术还提供了一种FRP桁架节点结构的实施方法构造的施工方法，该方法包括以下步骤：1）根据设计要求预制钢箱、钢管及FRP管；2）将钢管表面预先钻孔洞，挡板表面预先钻透气孔；3）将钢管的一端插入FRP管的内部，另一端伸入钢箱内部，并与钢箱焊接形成整体结构；4）将FRP管嵌套在钢管的外部，将栓钉穿过钢管的孔洞和FRP管的孔洞后，使用螺帽拧紧；5）将导管安装在钢箱预定孔道位置处；6）通过导管灌入微膨胀混凝土，直至灌满钢箱和钢管；7）养护微膨胀混凝土至设计强度，撤去导管，移除多余微膨胀混凝土后，密封钢箱。有益效果本发提供一种FRP桁架节点结构及其实施方法，有益效果如下：1）连接方式紧密。使用传统的高强度螺栓连接方式，FRP材料处于高应力状态下，发生蠕变，造成杆件之间连接松动。本专利技术通过钢管与FRP管相互嵌套、内部的贯穿栓钉及灌注的微膨胀混凝土，保证节点中FRP管紧密连接。2）节点承载力高、刚度大。本专利技术中的连接节点使用钢箱结构，并且内部灌注微膨胀混凝土，有效地提高了节点的承载力，增大了节点刚度。3）易于施工、耐久性好。本专利技术的所有部件可预先生产，焊接工作量少，施工效率高。同时，本专利技术使用高耐久性的FRP材料，后期易于维护。附图说明图1是本专利技术实施例构造示意图；图2是本专利技术实施例钢管伸入钢箱焊接示意图；图3是本专利技术实施例FRP管和钢管栓接示意图；图4是本专利技术实施例钢管底部挡板示意图；图中有：钢箱1、钢管2、挡板21、挡板透气孔211、钢管管壁开孔22、FRP管3、FRP管管壁开孔31、栓钉4、膨胀混凝土5、导管6。具体实施方式为了进一步说明本专利技术，下面结合实施例和说明书附图对本专利技术作进一步说明，但不能将其理解为本专利技术保护范围的限定。如图1-4所示：本实施的一种FRP桁架节点结构包括钢箱1、其中一端插入钢箱1的钢管2、内径与钢管2外径相同的FRP管3、用于连接钢管2和FRP管3的栓钉4、灌入所述钢箱1和钢管2的微膨胀混凝土5、用于为钢箱1和钢管2灌入微膨胀混凝土5的导管6。其中所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种FRP桁架节点结构，其特征在于：包括钢箱（1）、其中一端插入钢箱（1）的钢管（2）、内径与钢管（2）外径相同的FRP管（3）、用于连接钢管（2）和FRP管（3）的栓钉（4）、灌入所述钢箱（1）和钢管（2）的微膨胀混凝土（5）、用于为钢箱（1）和钢管（2）灌入微膨胀混凝土（5）的导管（6）。/n
【技术特征摘要】
1.一种FRP桁架节点结构，其特征在于：包括钢箱（1）、其中一端插入钢箱（1）的钢管（2）、内径与钢管（2）外径相同的FRP管（3）、用于连接钢管（2）和FRP管（3）的栓钉（4）、灌入所述钢箱（1）和钢管（2）的微膨胀混凝土（5）、用于为钢箱（1）和钢管（2）灌入微膨胀混凝土（5）的导管（6）。
2.如权利要求1所述的一种FRP桁架节点结构，其特征在于：所述钢箱（1）具有多个孔道（11），其中所述孔道（11）的数量、形状及大小是根据所述钢管（2）及导管（6）的数量、形状及大小确定。
3.如权利要求1所述的一种FRP桁架节点结构，其特征在于：所述钢管（2）远离钢箱（1）的一端带有与所述钢管（2）内径大小相同的挡板（21），所述挡板（21）带有多个透气孔（211）；所述钢管（2）处于挡板（21）与插入端之间的管壁上开有若干孔洞（22）；所述挡板（21）用于避免所述微膨胀混凝土（5）流出，所述透气孔（211）用于所述微膨胀混凝土（5）灌入时，钢管（2）内部的空气排出。
4.如权利要求1所述的一种FRP桁架节点结构，其特征在于：所述FRP管（3）内径与所述钢管（2）的外径相同，且套在钢管（2）的外侧；所述FRP管（3）的管壁相应于钢管（2）的管壁相同位置处开有若干孔洞（31）；所述钢管（2）和所述FRP管（3）之间通过穿过孔洞（22）和孔洞（31）的栓钉（4）连接。
5.如权利要求1所述的一种FRP桁架节点结构，其特征在于：所述栓钉（4）由螺杆（41）、螺帽（42...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文炜，周畅，惠迎新，朱忠锋，郑宇宙，黄辉，田俊，李霞，薛彦杰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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