一種復合材料桁架連接節(jié)點的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供的是一種復合材料桁架連接節(jié)點。包括錐形連接體和錐形連接筒，錐形連接筒的內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，所述膠體軟管內部充滿膠體，錐形連接體嵌在一復合材料桁架管內且大徑端與該桁架管內壁成一體，錐形連接筒固結在另一復合材料桁架管的一端。本實用新型的連接節(jié)點的各個配件均可事先在工廠預制加工，這樣桁架結構可以模塊化生產(chǎn)，分段運輸?shù)浆F(xiàn)場用，使本實用新型節(jié)點快速裝配，有效節(jié)省施工時間，提高工作效率，同時保證桁架節(jié)點連接可靠，受力合理。
【專利說明】
一種復合材料桁架連接節(jié)點
技術領域
[0001] 本實用新型涉及的是一種桁架連接結構，具體涉及一種復合材料桁架的連接結 構。
【背景技術】
[0002] 由于復合材料比強度大、比剛度大的特點，復合材料桁架結構在建筑、交通和航空 航天領域得到廣泛應用。其中節(jié)點是桁架結構中最為關鍵的部位，直接影響桁架結構的力 學性能。目前，復合材料桁架按成型方式可分為整體成型桁架結構和拼裝式桁架結構，其中 整體成型式桁架制作工藝復雜，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)點連接方式，一種是采用金屬制連接件，類似于鋼 桁架節(jié)點，需要預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。另一種是采用復合材料節(jié)點，常有的方法有（1)直接將復合材料纖維與桿件包 纏形成節(jié)點，該方法工藝繁瑣，施工速度慢；（2)預制復合材料節(jié)點，需要預制節(jié)點芯模，工 藝復雜、制備的節(jié)點離散性大；（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，復合材料桁架的實際工程應用中，有效提高連接處強度而又不增 加施工難度，是一個需解決的難題。
[0003] 另外，復合材料桁架因其輕質高強的特點，在工程搶修、防災救災領域也得到應 用，尤其是當施工時間緊迫，機械設備無法到達時，復合材料桁架更能表現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢， 工程要求桁架結構分段裝配，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合 材料桁架節(jié)點尤為重要。

【發(fā)明內容】

[0004] 本實用新型的目的在于提供一種能有效節(jié)省施工時間、提高工作效率，同時能保 證桁架節(jié)點連接可靠、受力合理的復合材料桁架連接節(jié)點。
[0005] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0006] 包括錐形連接體和錐形連接筒，錐形連接筒的內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，所述膠體軟管內部充滿膠 體，錐形連接體嵌在一復合材料桁架管內且大徑端與該桁架管內壁成一體，錐形連接筒固 結在另一復合材料桁架管的一端。
[0007] 本實用新型還可以包括：
[0008] 1、還包括金屬套扣，金屬套扣截面的內孔與復合材料桁架管截面的外緣相同，所 述金屬套扣有兩個半筒構成，每個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通孔之間。
[0011] 本實用新型提供了 一種復合材料桁架連接節(jié)點，連接節(jié)點的各個配件均可事先在 工廠預制加工，這樣桁架結構可以模塊化生產(chǎn)，分段運輸?shù)浆F(xiàn)場用，使實用新型節(jié)點快速裝 配，有效節(jié)省施工時間，提高工作效率，同時保證桁架節(jié)點連接可靠，受力合理。
[0012] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0013] 使用時，嵌入在桁架管內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，錐形連接筒側壁留有通洞，通孔周圍布置密封的膠體軟管，內部充滿膠體，擠壓后膠體 軟管破裂，內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，同時錐形連接筒的外壁也與桁架管內壁粘接成一體，實現(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合材料桁架相同的復合材料，也可 以使用鋼材。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)勢在于：
[0017] 1、節(jié)點連接可靠。本實用新型采用兩個錐形連接器互相插入，連接器內預先固定 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。通過本實用新型的構造措 施，桁架的兩端桿件連成有機整體，能保證桿件與節(jié)點共同受力。
[0018] 2、施工速度快。本實用新型各零件均在工廠預制加工，在現(xiàn)場直接組裝，無需表面 處理和涂膠，施工現(xiàn)場無需機械設備，只需2-3個工作人員便可完成施工，施工方便快捷。本 實用新型尤其是在地震災害、搶險救災等工程的應急交通器械中更有應用潛力。
[0019] 3、適用范圍廣。本實用新型除了應用于圓環(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。本實用新型的連接節(jié)點除了可用于建筑、橋梁領域，也可應用航空 航天、船舶等領域的桁架桿件連接。本實用新型節(jié)點構造簡單、易于操作，有利于推廣實施。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的節(jié)點的總裝配示意圖。
[0021 ]圖2為本實用新型節(jié)點裝配示意圖。
[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。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖，以圓形截面復合材料桁架管為例，對本實用新型做進一步詳述。
[0029] 結合圖1和圖2,一種復合材料桁架連接節(jié)點包括錐形連接體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，膠體軟管內部充滿膠 體。
[0030] 結合圖3至圖5,錐形連接體1預先與桁架管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宜采用實心截面，方便加工并提高節(jié)點強度。
[0031] 結合圖6-7,錐形連接筒2的長度和截面直徑應與錐形連接體1的相適應，具體長度 要結合錐形連接體1的長度來確定，同時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] 結合圖7,錐形連接體2側面開有筒孔4,膠體軟管3固定在通孔4之間，且前端的通 孔4的個數(shù)和膠體軟管3的個數(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 計算確定。
[0033] 結合圖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)計算確定，螺栓6和套扣5在連接器表面產(chǎn)生預壓力，夾緊錐形連接體1 和錐形連接筒2,二者之間緊密膠結，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需要根據(jù)相應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] 以上對本實用新型所提供的一種復合材料桁架連接節(jié)點結構進行了詳細的說明， 以上實施例的介紹用于了解本實用新型的核心思想和操作方法;另外，若本領域的其他技 術人員根據(jù)本實用新型的核心思想在工廠預制零件和施工操作上有所改變，則有可能對本 實用新型加以變更和改進，而不會超出權利要求所述的思想，綜上所述，本實用新型的實施 不限于此。
【主權項】
1. 一種復合材料桁架連接節(jié)點，其特征是:包括錐形連接體和錐形連接筒，錐形連接筒 的內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，所述膠體軟管內部充滿膠體，錐形連接體嵌在一復合材料桁架管內且大徑端與 該桁架管內壁成一體，錐形連接筒固結在另一復合材料桁架管的一端。2. 根據(jù)權利要求1所述的復合材料桁架連接節(jié)點，其特征是:還包括金屬套扣，金屬套 扣截面的內孔與復合材料桁架管截面的外緣相同，所述金屬套扣有兩個半筒構成，每個半 筒上帶有兩條外折邊，所述外折邊上開有固定孔。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的復合材料桁架連接節(jié)點，其特征是:所述錐形連接體為圓 錐體，桁架管為截面內孔直徑為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)權利要求1或2所述的復合材料桁架連接節(jié)點，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通孔之間。5. 根據(jù)權利要求3所述的復合材料桁架連接節(jié)點，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, 官成宇, 楊浩
【申請人】哈爾濱工程大學