采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程復(fù)合材料構(gòu)件連接領(lǐng)域，特別涉及一種采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鑒于復(fù)合材料輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點，已被廣泛用于航空航天領(lǐng)域。近年來，隨著復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化，一些特殊的土木工程也開始使用復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，例如應(yīng)急救援工程采用復(fù)合材料構(gòu)件代替鋼構(gòu)件以便于運(yùn)輸安裝。
[0003]在復(fù)合材料的應(yīng)用中，復(fù)合材料構(gòu)件之間的連接是面臨的重要問題之一。傳統(tǒng)的復(fù)合材料連接方式有膠接和機(jī)械連接。膠接不易拆卸，不易用于臨時搭建、隨裝隨拆的工程。機(jī)械連接往往破壞了復(fù)合材料構(gòu)件的整體性，大大降低了構(gòu)件的承載力。中國專利2010101455097，公開了一種樹脂基復(fù)合材料管與金屬材料連接方法，其通過環(huán)向高強(qiáng)螺栓或過盈配合的方法對復(fù)合材料構(gòu)件進(jìn)行連接，理論研究和實際應(yīng)用都驗證了其良好的工作性能。然而，無論理論研究還是實際應(yīng)用，預(yù)緊力齒連接接頭處仍然是復(fù)合材料整體構(gòu)件破壞的最薄弱點。因此，對復(fù)合材料管連接接頭處的受力特性進(jìn)行優(yōu)化，提高接頭承載力十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭，克服傳統(tǒng)預(yù)緊力齒連接接頭處承載力不足的問題。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭，包括外套管、內(nèi)壓管、蓋帽、預(yù)應(yīng)力索和錨具；待連接的復(fù)合材料管一端與外套管的內(nèi)壁固連，內(nèi)壓管通過過盈配合設(shè)置在外套管與復(fù)合材料管連接段內(nèi)壁，蓋帽包括固定環(huán)和固定座，固定環(huán)設(shè)置在固定座上，固定環(huán)中心與固定座中心重合，外套管另一端與固定環(huán)固連，固定座中心設(shè)有一圓孔，預(yù)應(yīng)力索穿過固定座上的圓孔，貫穿復(fù)合材料管，錨具設(shè)置在所述圓孔內(nèi)，用于錨固預(yù)應(yīng)力索。
[0006]所述固定座上的圓孔為楔形孔。
[0007]所述外套管的內(nèi)徑和與其固連的復(fù)合材料管的外徑相同；外套管的外徑與固定環(huán)的內(nèi)徑相同；內(nèi)壓管的外徑較復(fù)合材料管的內(nèi)徑稍大。。
[0008]所述外套管、內(nèi)壓管、蓋帽材料為鋼、合金或復(fù)合材料。
[0009]所述預(yù)應(yīng)力索為鋼筋或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋。
[0010]所述復(fù)合材料管一端與外套管的內(nèi)壁固連方式優(yōu)選螺紋連接；外套管另一端與固定環(huán)固連方式優(yōu)選螺紋連接。
[0011]—種采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭的使用方法，步驟如下:
步驟1、將復(fù)合材料管與外套管的一端固連，其中外套管內(nèi)徑與復(fù)合材料管外徑相同； 步驟2、內(nèi)壓管通過過盈配合設(shè)置在復(fù)合材料管與外套管的連接段內(nèi)壁； 步驟3、將蓋帽的固定環(huán)與外套管的另一端固連，固定環(huán)內(nèi)徑與外套管外徑相同；
步驟4、在固定座的圓孔內(nèi)插入預(yù)應(yīng)力索，預(yù)應(yīng)力索貫穿復(fù)合材料管，預(yù)應(yīng)力索預(yù)留長度滿足錨固要求；
步驟5、將千斤頂固定于混凝土臺座上，用千斤頂對預(yù)應(yīng)力索進(jìn)行張拉，使其內(nèi)部產(chǎn)生預(yù)拉應(yīng)力；
步驟6、采用錨具將預(yù)應(yīng)力索錨固在固定座的圓孔內(nèi)；
步驟7、在另一個復(fù)合材料管的一端設(shè)置如步驟1-6中所述的連接接頭，將兩個連接接頭的蓋帽固連。
[0012]所述固定座上的圓孔為楔形孔。
[0013]所述外套管、內(nèi)壓管、蓋帽材料為金屬或復(fù)合材料；所述預(yù)應(yīng)力索為鋼筋或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋。
[0014]所述復(fù)合材料管一端與外套管的內(nèi)壁固連方式優(yōu)選螺紋連接；外套管另一端與固定環(huán)固連方式優(yōu)選螺紋連接。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于:(I)增加貫穿復(fù)合材料管的預(yù)應(yīng)力索，分擔(dān)了外套管與復(fù)合材料管之間所需傳遞的力，提升接頭處的承載力；(2)蓋帽的固定環(huán)擴(kuò)大了接頭處力的傳遞面積，優(yōu)化了接頭處的受力特性；(3)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，實用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭的外套管與蓋帽連接環(huán)連接示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭對預(yù)應(yīng)力索施加預(yù)應(yīng)力示意圖。
[0019]圖4為采用本發(fā)明的連接接頭連接兩個管材的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021]結(jié)合圖1和圖2，一種采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭，包括外套管2、內(nèi)壓管3、蓋帽4、預(yù)應(yīng)力索5和錨具6 ;待連接的復(fù)合材料管I 一端與外套管2的內(nèi)壁固連，內(nèi)壓管3通過過盈配合設(shè)置在外套管2與復(fù)合材料管I連接段內(nèi)壁，蓋帽4包括固定環(huán)4-1和固定座4-2，固定環(huán)4-1設(shè)置在固定座4-2上，固定環(huán)4-1中心與固定座4_2中心重合，外套管2另一端與固定環(huán)4-1固連，固定座4-2中心設(shè)有一圓孔，預(yù)應(yīng)力索5穿過固定座4-2上的圓孔，貫穿復(fù)合材料管1，錨具6設(shè)置在所述圓孔內(nèi)，用于錨固預(yù)應(yīng)力索5。
[0022]所述固定座4-2上的圓孔為楔形孔。
[0023]所述外套管2的內(nèi)徑和與其固連的復(fù)合材料管I的外徑相同；外套管2的外徑與固定環(huán)4-1的內(nèi)徑相同；內(nèi)壓管3的外徑較復(fù)合材料管I的內(nèi)徑稍大。
[0024]外套管2、內(nèi)壓管3、蓋帽4材料為鋼、鋁合金或復(fù)合材料。
[0025]所述預(yù)應(yīng)力索5為鋼筋或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋。
[0026]所述復(fù)合材料管I 一端與外套管2的內(nèi)壁固連方式優(yōu)選螺紋連接；外套管2另一端與固定環(huán)4-1固連方式優(yōu)選螺紋連接。
[0027]結(jié)合圖1-圖4，一種采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭的使用方法，步驟如下: 步驟1、將待連接的復(fù)合材料管I與外套管2的一端固連，其中外套管2內(nèi)徑與復(fù)合材料管I外徑相同。
[0028]步驟2、內(nèi)壓管3通過過盈配合設(shè)置在復(fù)合材料管I與外套管2的連接段內(nèi)壁。
[0029]步驟3、將蓋帽4的固定環(huán)4-1與外套管2的另一端固連，固定環(huán)4_1內(nèi)徑與外套管2外徑相同。
[0030]步驟4、在固定座4-2的圓孔內(nèi)插入預(yù)應(yīng)力索5，預(yù)應(yīng)力索5貫穿復(fù)合材料管1，預(yù)應(yīng)力索5預(yù)留長度滿足錨固要求，預(yù)應(yīng)力索5沿復(fù)合材料管I中心軸線設(shè)置。
[0031]步驟5、將千斤頂固定于混凝土臺座上，用千斤頂對預(yù)應(yīng)力索5進(jìn)行張拉，使其內(nèi)部產(chǎn)生預(yù)拉應(yīng)力。
[0032]步驟6、采用錨具將預(yù)應(yīng)力索5錨固在固定座4-2的圓孔內(nèi)。
[0033]步驟7、在另一個復(fù)合材料管I的一端設(shè)置如步驟1-6中所述的連接接頭，將兩個連接接頭的蓋帽固連。
[0034]所述固定座4-2上的圓孔為楔形孔。
[0035]所述外套管2、內(nèi)壓管3、蓋帽4材料為金屬或復(fù)合材料；所述預(yù)應(yīng)力索5為鋼筋或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋。
[0036]所述復(fù)合材料管I 一端與外套管2的內(nèi)壁固連方式優(yōu)選螺紋連接；外套管2另一端與固定環(huán)4-1固連方式優(yōu)選螺紋連接。
[0037]實施例1
結(jié)合圖1和圖2，一種采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭，包括外套管2、內(nèi)壓管3、蓋帽4、預(yù)應(yīng)力索5和錨具6。待連接的復(fù)合材料管I 一端與外套管2的內(nèi)壁通過螺紋連接，內(nèi)壓管3通過過盈配合設(shè)置在外套管2與復(fù)合材料管I連接段內(nèi)壁。蓋帽4材料為鋼，包括固定環(huán)4-1和固定座4-2，固定環(huán)4-1焊接在固定座4-2上，固定環(huán)4_1中心與固定座4_2中心重合，外套管2另一端與固定環(huán)4-1通過螺紋連接，固定座4-2中心設(shè)有一楔形孔，預(yù)應(yīng)力索5穿過固定座4-2上的楔形孔，貫穿復(fù)合材料管1，錨具6設(shè)置在所述圓孔內(nèi)，用于錨固預(yù)應(yīng)力索5。
[0038]所述外套管2的內(nèi)徑和與其固連的復(fù)合材料管I的外徑相同；外套管2的外徑與固定環(huán)4-1的內(nèi)徑相同；內(nèi)壓管3的外徑較復(fù)合材料管I的內(nèi)徑稍大。
[0039]外套管2、內(nèi)壓管3材料為鋼。
[0040]所述預(yù)應(yīng)力索5材料為鋼筋。
[0041]結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4，一種采用預(yù)應(yīng)力索的復(fù)合材料管連接接頭的使用方法，步驟如下:
步驟1、將待連接的復(fù)合材料管I與外套管2的一端通過螺紋固連，其中外套管2內(nèi)徑與復(fù)合材料管I外徑相同。
[0042]步驟2、內(nèi)壓管3通過過盈配合設(shè)置在復(fù)合材料管I與外套管2的連接段內(nèi)壁。
[0043]步驟3、將蓋帽4的固定環(huán)4-1與外套管2的另一端通過螺紋固連，固定環(huán)4_1內(nèi)徑與外套管2外徑相同。
[0044]步驟4、在固定座4-2的楔形孔內(nèi)插入預(yù)應(yīng)力索5，預(yù)應(yīng)力索5貫穿復(fù)合材料管1，預(yù)應(yīng)力索5預(yù)留長度滿足錨固要求，預(yù)應(yīng)力索5沿復(fù)合材料管I中心軸線設(shè)置。
[0045]步驟5、將千斤頂固定于混凝土臺座上，用千斤頂對預(yù)應(yīng)力索5進(jìn)行張拉，使其內(nèi)部產(chǎn)生預(yù)拉應(yīng)力。
[0046]步驟6、采用錨具將預(yù)應(yīng)力