一种用于CFRP索弦支穹顶结构的环索节点连接装置的制作方法

本发明涉及钢结构建筑领域，特别涉及一种用于cfrp索弦支穹顶结构的环索节点连接装置。

背景技术：

弦支穹顶是一种预应力大跨空间钢结构形式，由于结构效能高、易实现自平衡受力等优点，在实际工程中应用非常广泛。索是弦支穹顶结构的关键构件，但随着弦支穹顶结构对跨度和全寿命周期设计等方面的要求越来越高，传统的钢索逐渐难以适应这一发展要求。

cfrp(carbonfiberreinforcedpolymer，碳纤维增强复合材料)索具有轻质高强、耐腐蚀性好等优点，用cfrp索代替钢索形成新的cfrp索弦支穹顶结构可以更加充分地发挥弦支穹顶结构高性能的特点，使该结构的应用和发展前景更加广阔。环索的安装是cfrp索弦支穹顶结构施工的一项重要内容，对弦支穹顶结构受力性能有很大的影响。在试验或实际工程中，为便于施工、加载或减小预应力损失等，通常将圆形的环索分成多段，再进行连接。但是分段环索间通常采用直套筒连接，连接节点与环索曲线不能平滑过渡，且cfrp索通常具有一定抗弯刚度，从而不仅使得分段环索间对接安装困难，增加施工难度，还会在连接后产生设计中未曾考虑的弯曲内力；同时，cfrp索的抗弯和抗剪性能较差，连接节点与环索曲线的拐点处在受力过程中容易发生弯折破坏，因此需要设计开发一种新的连接装置，以方便平滑安全地将分段cfrp环索连接成整体。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于cfrp索弦支穹顶结构的环索节点连接装置，有效的将相邻cfrp环索连接在一起，使连接节点与环向cfrp平滑过渡，避免了环索间连接时产生的弯曲内力，降低安装、施工难度，同时改善cfrp索的抗弯和抗剪性能较差的不足。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种用于cfrp索弦支穹顶结构的环索节点连接装置，包括cfrp索锚固部分和万向传动节点；相邻的所述cfrp索锚固部分通过万向传动节点连接。

进一步，所述cfrp索锚固部分包括cfrp环索、第一端头、锚固套筒和第二端头；所述锚固套筒两端分别安装第一端头和第二端头，所述锚固套筒通过连接件与万向传动节点连接；所述cfrp环索锚固在所述锚固套筒内部。

进一步，所述锚固套筒内部填充植筋胶。

进一步，所述锚固套筒内设有内螺纹，用于增加植筋胶和锚固套筒之间的摩擦力。

进一步，所述锚固套筒表面设有扁槽。

进一步，所述万向传动节点包括球柄、球头、碗形套、球窝和加长钢管套筒；所述碗形套嵌套在球窝内部，所述球头与碗形套球副连接，所述球头一端与球柄连接，所述球柄通过连接件与一个所述cfrp索锚固部分连接；所述球窝上固定加长钢管套筒，所述加长钢管套筒与另一个所述cfrp索锚固部分连接。

进一步，所述碗形套的材料为聚四氟乙烯。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的用于cfrp索弦支穹顶结构的环索节点连接装置，有效的将相邻分段cfrp环索连接在一起，实现连接节点与cfrp环索曲线的平滑连接，避免连接时产生弯曲内力，改善cfrp索抗剪能力差的不足。

2.本发明所述的用于cfrp索弦支穹顶结构的环索节点连接装置，结构简单、质量较小、安装方便，与cfrp材料质量轻相适应，降低施工难度，节约工程造价。

3.本发明所述的用于cfrp索弦支穹顶结构的环索节点连接装置，通过在万向节点球窝内安装聚四氟乙烯碗形套，减少球头和球窝之间的摩擦，进而减少在环索关键节点部位产生应力损失。

附图说明

图1为本发明所述的用于cfrp索弦支穹顶结构的环索节点连接装置总图。

图2为本发明所述的cfrp环索锚固部分示意图。

图3为本发明所述的万向传动节点示意图。

图4为现有技术中没有万向传动节点的cfrp环索受力时的形态图。

图5为本发明的cfrp环索受力时的形态图。

图6为本发明所述的相邻cfrp环索连接件示意图。

图中：

1-cfrp环索锚固部分；2-万向传动节点；3-相邻cfrp环索锚固部分；1-1-cfrp环索；1-2-锚筒与裸露的cfrp筋衔接处；1-3-第一端头；1-4-锚固套筒；1-5-第一扁槽；1-6-第二端头；1-7-连接件；2-1-球柄；2-2-第二扁槽；2-3-球头；2-4-碗形套；2-5-球窝；2-6-加长钢管套筒；3-1-相邻cfrp环索锚固套筒；3-2-相邻cfrp环索。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的用于cfrp索弦支穹顶结构的环索节点连接装置，包括cfrp索的锚固部分1、万向传动节点2和相邻cfrp环索锚固部分3。

如图2所示，所述cfrp索锚固部分1包括cfrp环索1-1、第一端头1-3、锚固套筒1-4和第二端头1-6；所述锚固套筒1-4两端分别安装第一端头1-3和第二端头1-6，所述第一端头1-3和第二端头1-6的中心设有通孔，用于穿入cfrp环索1-1。将第二端头1-6用ab胶粘到锚固套筒1-4的底部，用医用胶带密封锚固套筒1-4上的孔，向锚固套筒1-4内灌植筋胶，振捣密实，cfrp环索1-1对中后用第一端头1-3密封锚固套筒另一端，放在空气中养护，即所述cfrp环索1-1锚固在所述锚固套筒1-4内部。锚固套筒1-4中部加工第一扁槽1-5，套筒内侧打螺纹，为增加植筋胶和锚固套筒之间的摩擦力。所述锚固套筒1-4通过连接件1-7与万向传动节点2连接。相邻cfrp环索锚固部分3与cfrp索锚固部分1结构相同，如图6所示，相邻cfrp环索3-2锚固在相邻cfrp环索锚固套筒3-1中。

如图3所示，所述万向传动节点2包括球柄2-1、球头2-3、碗形套2-4、球窝2-5和加长钢管套筒2-6；聚四氟乙烯的碗形套2-4装在球窝2-5内，通过压力机将球头2-3压装在球窝2-5内，球头2-3端设带螺纹的球柄2-1，球头2-3和球柄2-1连接处加工第二扁槽2-2，球窝2-5上固定加长钢管套筒2-6，所述加长钢管套筒2-6与相邻cfrp环索锚固部分3连接。所述球柄2-1通过连接件1-7与所述cfrp索锚固部分1连接；

如图4所示，现有技术中没有万向传动节点的cfrp环索受力时的形态图。锚固套筒1-4与相邻cfrp环索套筒3-1直接用连接件1-7进行连接，cfrp环索1-1或相邻cfrp环索3-2在受力时有一定的曲率，尤其曲率较大时，在锚筒与裸露的cfrp筋衔接处1-2会因为有弯曲内力而产生折点，由于cfrp环索1-1或相邻cfrp环索3-2的抗剪强度低，因此在锚筒与裸露的cfrp筋衔接处1-2容易发生脆断。

如图5所示，本发明中有万向传动节点的cfrp环索受力时的形态图。锚固套筒1-4与相邻cfrp环索套筒3-1通过万向传动节点2连接，cfrp环索1-1或相邻cfrp环索3-2曲率随着万向传动节点2的转动而发生变化，随着预应力和拉力的增大，整个环索逐渐趋向圆形，在锚筒与裸露的cfrp筋衔接处1-2处不会产生折点，在一定程度上减轻了由于cfrp环索1-1或相邻cfrp环索3-2抗剪强度弱而在锚筒与裸露的cfrp筋衔接处1-2处容易发生脆断的缺点。

所述锚固套筒1-4通过正六边形连接件1-7与球柄2-1连接在一起，通过螺纹调节环索锚固长度；相邻cfrp环索锚固套筒3-1通过螺纹插装在加长钢管套筒2-6中内，通过螺纹调节环索锚固长度；实验时用活动扳手卡在第一扁槽1-5、连接件1-7和第二扁槽2-2处，对结构施加预应力。

所述万向传动节点2，为减少连接缺陷，球头2-1和球柄2-2，球窝2-5和加长套筒2-6均为连接整体。

本发明所述用于cfrp索弦支穹顶结构的环索节点连接装置，除聚四氟乙烯碗形套2-4为成品外，其余构件均为q235碳素结构钢且由工厂加工获得。所述cfrp环索1-1为直径为8mm的cfrp筋制成的拉索

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。