[發(fā)明專利]一種FRP桁架節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010108205.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111173194B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文煒;周暢;惠迎新;朱忠鋒;黃輝;田俊;李霞;薛彥杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): E04C3/28
• 分類號(hào): E04C3/28;E04B1/58;E04G21/00;E01D19/00;E01D21/00;E01D101/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 薛雨妍

本發(fā)明公開(kāi)了一種FRP桁架節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方法；包括鋼箱，所述鋼箱有多個(gè)開(kāi)孔；鋼管；FRP管；所述鋼管的一端插入所述FRP管的內(nèi)部，另一端伸入所述鋼箱內(nèi)部后焊接。所述鋼管和所述FRP管的管壁接觸位置沿管軸方向設(shè)置多個(gè)孔洞；栓釘，所述栓釘穿過(guò)孔洞用于連接固定所述FRP管及所述鋼管；微膨脹混凝土；導(dǎo)管，所述導(dǎo)管用于將所述微膨脹混凝土灌入所述鋼箱及所述鋼管中。微膨脹混凝土產(chǎn)生的周向應(yīng)力和栓釘共同作用，使得鋼管緊貼FRP管內(nèi)壁；栓釘在鋼管內(nèi)的部分被膨脹混凝土包圍，形成剪力件，增強(qiáng)鋼管和微膨脹混凝土的連接；通過(guò)鋼箱和鋼管的約束，增大微膨脹混凝土的抗壓強(qiáng)度和耐久性。本發(fā)明具有承載力高，剛度大及耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程和橋梁工程領(lǐng)域，尤其涉及一種FRP桁架節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方法。

背景技術(shù)

纖維復(fù)合增強(qiáng)材料（FRP, Fiber Reinforced Polymer）以其輕質(zhì)高強(qiáng)，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于土木工程各個(gè)領(lǐng)域。FRP管桁架是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型建筑結(jié)構(gòu)，使用過(guò)程中，桿件處于單向、全截面受力狀態(tài)，可以充分發(fā)揮復(fù)合材料沿纖維方向強(qiáng)度及剛度高的特點(diǎn)。

傳統(tǒng)的鋼桁架節(jié)點(diǎn)的連接方式有焊接、高強(qiáng)度螺栓連接等。然而，由于FRP材料的特性，如GFRP（Glass Fiber Reinforced Polymer）彈性模量相對(duì)較低，使用高強(qiáng)度螺栓連接后，在高應(yīng)力作用下，GFRP將產(chǎn)生蠕變，會(huì)導(dǎo)致連接不緊密，桁架桿件松動(dòng)。顯然，焊接的連接方式也不適用于FRP材料。本發(fā)明的目的在于提供一種可以保證FRP桁架中的FRP管緊密連接的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有承載力高、剛度大、易于施工及耐久性好的優(yōu)點(diǎn)。

在公開(kāi)號(hào)為CN208933015U的專利文件中，公開(kāi)了一種GFRP桁架結(jié)構(gòu)，該專利在桁架節(jié)點(diǎn)處采用膠粘粘接和聚丙烯-不銹鋼復(fù)合夾板固定的方式連接，認(rèn)為聚丙烯板在長(zhǎng)期荷載作用下的蠕變引起螺栓松動(dòng)后，膠體才會(huì)發(fā)揮作用。該項(xiàng)專利顯然無(wú)法克服GFRP在長(zhǎng)期的高應(yīng)力作用下的蠕變問(wèn)題，同時(shí)也存在膠體和螺栓緊固力不同步的問(wèn)題。

在公開(kāi)號(hào)為CN103029293A的專利文件中，公開(kāi)了一種樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料桁架桿件連接方法，該方法使用環(huán)氧樹(shù)脂基碳纖維預(yù)浸料制作連接用薄殼，并通過(guò)高溫、環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)、加壓的方式將薄殼與復(fù)合材料桁架桿件連接在一起。該方法不僅無(wú)法克服GFRP在長(zhǎng)期的高應(yīng)力作用下的蠕變問(wèn)題，而且在將薄殼和復(fù)合材料桁架桿件連接過(guò)程中需要加壓后在70℃高溫中固化6小時(shí)，該高溫條件在橋梁結(jié)構(gòu)施工過(guò)程難以實(shí)現(xiàn)。

在公開(kāi)號(hào)為CN108825605的專利文件中，公開(kāi)了一種碳纖維復(fù)合材料桁架主體結(jié)構(gòu)與支桿的裝配方法，該方法對(duì)復(fù)合材料桿件的一端開(kāi)槽，并通過(guò)預(yù)制好的T形接頭和橋接板將復(fù)合材料桿件膠結(jié)、栓接或膠栓連接在主體結(jié)構(gòu)上。該方法削弱了接頭處的復(fù)合材料桿件強(qiáng)度，且依然不能解決膠結(jié)方法FRP桿件蠕變導(dǎo)致連接不緊密問(wèn)題，以及膠體和螺栓緊固力不同步的問(wèn)題。

在公開(kāi)號(hào)為CN208201616U的專利文件中，公開(kāi)了一種FRP管桁架導(dǎo)梁，該專利先將預(yù)緊力齒接頭與FRP桿件連接成整體構(gòu)件，然后將每個(gè)預(yù)緊力齒接頭焊接在一起。該項(xiàng)專利中FRP材料開(kāi)齒較多，破壞了FRP材料的整體性，造成局部強(qiáng)度下降。此外，對(duì)預(yù)緊力齒接頭的零部件表面處理要求高，施工繁瑣。

綜上所述，現(xiàn)有公開(kāi)專利中，結(jié)構(gòu)形式和工作原理與本發(fā)明完全不同。本發(fā)明提供一種連接緊密的FRP管桁架節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，具有承載力高、剛度大、施工便利、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于FRP材料的進(jìn)一步推廣應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種FRP桁架節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方法，該方法克服了傳統(tǒng)膠栓連接方法中膠體和螺栓受力不同步，以及預(yù)緊力齒連接方法中部件表面處理要求高、材料開(kāi)齒后強(qiáng)度下降等問(wèn)題，具有連接緊密、節(jié)點(diǎn)承載力高、剛度大、易于施工及耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的推廣價(jià)值。