一种FRP结构内外变波纹楔形混合连接组装件的制作方法

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种FRP结构内外变波纹楔形混合连接组装件。

背景技术：

随着社会的发展，人们对环保问题的重视，金属构件腐蚀所带来的环境污染问题日益凸显。而一种非金属纤维增强材料(以下简称FRP)因其具有强度高而自重轻，且抗疲劳和耐腐蚀性能好等特点为解决金属构件腐蚀等问题带来了新思路，因为它的抗拉强度和耐腐蚀等优势是我们所不能忽视的。

现代工程中，管材广泛应用于各种结构当中，如桁架结构，且取得了很好的使用效果。由于传统的金属管材存在的上述一些问题，而非金属管材主要承力构件时的传统连接方法存在节点强度较差等缺点。因此，研发一种能使FRP管替代金属管材的连接装置，从根本上解决金属管材在使用过程中所存在的问题，实现非金属管材在各种结构中作为承力构件使用，对推广FRP管材在土木工程的运用有很重要的实际意义。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术在FRP管材作为结构主要承力构件时连接节点易被破坏的问题，以使FRP管材能够替代金属管材应用于结构中作为主要承力构件，而提供一种FRP结构内外变波纹楔形混合连接组装件。

本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该FRP结构内外变波纹楔形混合连接组装件，它包括一个圆柱形非金属外套筒和一个与之配套的金属内套筒；所述外套筒的内壁加工有连续的环形凹槽，且各相邻环形凹槽的深度从一端至另一端逐渐变大，位于较深环形凹槽的外套筒的一端端部均匀预留有若干径向螺孔；所述内套筒的外壁为连续的凸环，且各相邻凸环的高度从一端至另一端逐渐变大，各凸环的形状、大小和数量与外套筒内壁的各环形凹槽对应一致，并能形成咬合；位于较高凸环的内套筒的一端端部均匀预留有若干与外套筒端部相同的径向螺孔，且该内套筒端部设有内螺纹，距离该端部一定距离开始的内套筒被轴向均匀切割成数片；外套筒的内壁各环形凹槽的两端边圆为等直径圆，内套筒外壁各凸环的根底部圆为等直径圆，内套筒的内壁圆为等直径圆；内套筒套入外套筒之后通过其端部预留的径向螺孔螺栓连接，内套筒与外套筒之间留有间隙，需连接的FRP非金属管从内套筒与外套筒的非连接端即内套筒外壁凸环较浅的一端插入内套筒与外套筒之间的间隙，通过外力压紧使切割成数片的内套筒撑开，挤压FRP非金属管在凹槽里发生变形，从而实现机械连接。

具体的，所述非金属外套筒采用FRP材料制成。

具体的，所述内套筒被轴向均匀切割成6片。

本发明与现在技术相比，具有如下有益效果：

(1)连接节点处的外套筒为FRP材料制作，具有耐腐蚀及保护内套筒的作用。

(2)相对于传统的胶接、螺栓连接或胶栓混合连接，本发明连接方案是在前期对FRP非金属管接头在工厂进行内外套筒的预紧安装，再到施工现场通过一种杆件连接件(已有专利，后面再介绍)现场拼接，相比而言，该方法施工速度快，不会对管材本身造成局部损伤，故连接质量更有保障。

(3)根据结构承载力要求，在工厂进行预紧安装时，可以同时在FRP非金属管外壁与外套筒内壁接触面增加胶层，由于内外套筒通过螺栓连接为一个整体，这样涂加胶层进一步提高管材连接节点处的承载力，使之适用于更多的结构中。

附图说明

图1是本发明实施例的外套筒的立体结构示意图。

图2是图1的半剖视图。

图3是本发明实施例的内套筒的立体结构示意图。

图4是图3的半剖视图。

图5是将本发明内、外套筒预装于FRP非金属管后的整体结构示意图。

图6是图5的半剖视图。

图7是与本发明配合使用的杆件连接件的结构示意图。

图8是两根FRP非金属管通过本发明内、外套筒及图7所示杆件连接件连接在一起后的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参见图1、图2，本发明实施例包括圆柱形非金属外套筒1，外套筒1采用FRP材料制成，外套筒1主要由其材料本身的环向纤维丝受力；从图2可见，外套筒1的内壁加工有连续的环形凹槽12，连接时主要起到环向约束作用，且各相邻环形凹槽12的深度从左端至右端逐渐变大，位于较深环形凹槽12的外套筒1的右端端部均匀预留有六个径向螺孔11。参见图3、图4，还包括与外套筒1配套的金属内套筒2，内套筒2的外壁为连续的凸环21，且各相邻凸环21的高度从左端至右端逐渐变大，各凸环21的形状、大小和数量与外套筒1内壁的各环形凹槽12对应一致，并能形成咬合；位于较高凸环21的内套筒2的右端端部均匀预留有六干与外套筒1右端部相同的径向螺孔22，且内套筒2右端部设有内螺纹23，从图3可见，距离右端部一定距离开始的内套筒2被轴向均匀切割成六片。

参见图1至4，外套筒1的内壁各环形凹槽12的两端边圆为等直径圆，但各环形凹槽12的槽底顶点圆直径不相等而形成一个楔形；内套筒2的外壁各凸环21的根底部圆为等直径圆，内套筒2的内壁圆为等直径圆，但各凸环21的顶点圆直径不相等而形成一个楔形；这样的结构能使外套筒1与内套筒2能相互咬合、紧密配合。内套筒2套入外套筒1之后可通过其端部预留的径向螺孔11、22螺栓连接，内套筒2与外套筒1之间留有间隙；参见图5、图6，需连接的FRP非金属管3从内套筒2与外套筒1的非连接端插入内套筒2与外套筒1之间的间隙(该间隙根据FRP非金属管3的厚度决定)；安装前可以先用外力握紧切割成片的内套筒2，从而把内套筒2插进内径稍小于内套筒2外径的非金属管3内，安装后并会形成预紧力，通过内、外套筒端部预留的螺孔，用螺栓连接为一个整体，从而达到如图5、6所示的预组装。参见图7，是一种FRP杆件连接件的结构示意图(专利号：ZL201520968843.0)，它包括不锈钢管5和设于其外壁上的FRP扭转着力部6，通过不锈钢管5两端的螺纹旋进内套筒2内，利用连接件的进入撑开被切割成数片的内套筒2，挤压FRP非金属管3在环形凹槽12里发生变形，从而达到使内套筒外表面的凸环21与外套筒内表面的环形凹槽12形成咬合，最终实现非金属管之间的连接，如图8所示。

通过以上连接装置施工实例，我们即可以实现非金属管作为主承力构件之间的连接，还可以通过这种方法实现非金属管在结构中与节点之间的连接，从而实现非金属管作为主承力构件在各结构形式的应用。