用于建造橋梁或建筑結構的插入式鋼桁架節點構造的制作方法

本發明涉及一種用于建造橋梁或建筑結構的插入式鋼桁架節點構造，其可縮短施工周期，屬于橋梁工程和建筑工程領域。

根據本發明的插入式鋼桁架節點可以是預制件，也可以是現場組焊或組裝部件。

背景技術：

現有技術中，橋梁及建筑結構中的一般桁架節點采用鉚接、焊接及高強螺栓與桿件連接組合而成。隨著焊接技術和高強螺栓連接技術的發展，傳統鉚接技術因現場施工難度高而逐漸被淘汰。焊接和高強螺栓連接大大提高了節點和桿件的連接可靠性，而越來越多的工程實例表明，焊接容易導致金相組織發生變化，焊接變形不可避免，導致連接件和被連接件不能密貼，以至于影響安裝精度；高強螺栓方便了工程施工連接，但因節點處螺栓數量大，工程實際中超擰或少擰都影響結構性能，在較大荷載作用下出現斷栓的情況屢見不鮮。鉚接、焊接和高強螺栓連接三種工藝的共同特定是施工周期長。

現有技術中，結構膠在工程實際中運用較為廣泛，但其耐久性是影響連接可靠性的關鍵因素。

現有技術中，本領域的技術人員形成了單純以鋼桁架焊接或高強螺栓連接等傳統思維的慣性，難以突破技術上的偏見，更難以想到新型的以方便施工和滿足各種力學特性的橋梁或建筑結構節點構造。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種用于建造橋梁和建筑結構的插入式桁架節點構造，其通行便利、受力合理、施工方便，是一種桁架節點-桿件連接構造，尤其是施工效率高、可靠性好、使用生命長。

為此，根據本發明的一個方面，提供了一種插入式鋼桁架節點構造，其特征在于，其包括：

鋼桁架節點，其具有至少一個被插入口，每個被插入口的端部設有被插入端凸緣；

桁架桿件，其具有可與所述鋼桁架節點的被插入端間隙配合的插入端，在與所述桁架桿件的端部相對的所述插入端的尾部設有插入端凸緣；

扣件，其由兩個半部組成，該扣件設有與所述被插入端凸緣和所述插入端凸緣的周邊配合的凹槽，該凹槽的寬度為所述被插入端凸緣的寬度和所述插入端凸緣的寬度之和，該扣件的一側具有與所述鋼桁架節點的被插入端配合的被插入端孔，該扣件的另外一側具有與所述桁架桿件的插入端配合的插入端孔，該扣件的第一半部在閉合線的兩端設有上半凸臺，該上半凸臺上設有上半螺栓孔，而該扣件的第二半部在閉合線的兩端設有下半凸臺，該下半凸臺上設有下半螺栓孔；

結構膠，其設置于鋼桁架節點、桁架桿件、扣件之間的間隙內；以及

螺栓，其使得所述上半螺栓孔與所述下半螺栓孔相連接。

優選地，所述被插入端凸緣是陰極固定端板；而所述插入端凸緣是陽極固定端板。

優選地，所述螺栓為高強螺栓。

優選地，所述鋼桁架節點的被插入端的內表面上涂有結構膠，和/或，所述桁架桿件的插入端的外表面上涂有結構膠。

優選地，所述鋼桁架節點的被插入端的內孔呈箱形、工字形、槽形或圓形截面，并且所述桁架桿件的插入端相應地呈箱形、工字形、槽形或圓形截面。

優選地，所述被插入端凸緣焊接于節點端或與節點端集成一體，和/或，所述插入端凸緣焊接于桁架桿件或與桁架桿件集成一體。

優選地，所述被插入端凸緣的面對插入端凸緣的表面可與所述插入端凸緣面對被插入端凸緣的表面密貼配合。所述被插入端凸緣與所述插入端凸緣相接處，并且插入端凸緣的表面上的突起與被插入端凸緣的表面上的凹陷相互配合，特別是，所述桁架桿件的插入端配合的插入端孔的內邊緣設有防滑肋。

根據本發明的另外一個方面，提供了一種插入式鋼桁架節點構造的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：在所述桁架桿件的插入端的外表面上涂有結構膠；將所述桁架桿件的插入端插入所述鋼桁架節點的相應被插入端孔；使所述被插入端凸緣的面對插入端凸緣的表面可與所述插入端凸緣面對被插入端凸緣的表面密貼定位；將扣件的第一半部和第二半部的凹槽分別配合在所述被插入端凸緣和所述插入端凸緣上，將上半凸臺的上半螺栓孔與下半凸臺的下半螺栓孔對準，并且通過螺栓相連接。

優選地，所述桁架節點和所述桁架桿件至少其中之一為預制件。

優選地，下列表面中的至少一個上也涂有結構膠：所述鋼桁架節點的被插入端的內表面上；所述節點被插入端凸緣的面對桿件插入端凸緣的表面；所述桿件插入端凸緣面對節點被插入端凸緣的表面；扣件的第一半部的凹槽的內表面；以及扣件的第二半部的凹槽的內表面。

根據本發明的插入式桁架節點，能大大提高節點桿件的連接可靠性，可滿足結構構件各種力學特性需求，結構膠被封閉在節點內部，保證了節點和桿件的結構體系整體性，提高了桁架結構的極限承載力，同時也提高了結構膠體的耐久性，技術效果顯著。同時，該節點構造大大縮短工程施工周期，經濟效果顯著。

現有技術中還從來沒有出現過根據本發明的以新型插入式桁架節點構造的橋梁和建筑結構。

附圖說明

圖1為根據本發明一個實施例的用于建造橋梁和建筑結構的插入式桁架節點的立體圖。

圖2為如圖1所示的插入式桁架節點的陰極固定端板和陽極固定端板的結構示意圖。

圖3為如圖1所示的插入式桁架節點的扣件和高強螺栓之間的連接原理示意圖。

圖4為如圖4所示的插入式桁架節點的扣件和高強螺栓之間的連接結構剖視圖。

具體實施方式

如圖1-3所示，根據本發明的一個實施例，插入式鋼桁架節點構造包括：

鋼桁架節點1，其具有至少一個被插入口，每個被插入口的端部30設有被插入端凸緣3；

桁架桿件2，其具有可與所述鋼桁架節點1的被插入端間隙配合的插入端，在與所述桁架桿件2的端部20相對的所述插入端的尾部(與端部20的距離為l)設有插入端凸緣4；

扣件5，其由兩個半部51、52組成，該扣件5設有與所述被插入端凸緣3和所述插入端凸緣4的周邊配合的凹槽50，該凹槽50的寬度為所述被插入端凸緣3的寬度和所述插入端凸緣4的寬度之和，該扣件5的一側具有與所述鋼桁架節點1的被插入端配合的被插入端孔30，該扣件5的另外一側具有與所述桁架桿件2的插入端配合的插入端孔40，該扣件5的第一半部51在閉合孔的兩側設有上半凸臺61，該上半凸臺61上設有上半螺栓孔，而該扣件5的第二半部52在閉合孔的兩側設有下半凸臺62，該下半凸臺62上設有下半螺栓孔；所述上半螺栓孔與所述下半螺栓孔通過螺栓6相連接。優選地，所述被插入端凸緣3是陰極固定端板；而所述插入端凸緣4是陽極固定端板；所述螺栓為高強螺栓；所述鋼桁架節點1的被插入端的內表面上涂有結構膠，和/或，所述桁架桿件2的插入端的外表面上涂有結構膠7；所述鋼桁架節點1的被插入端的內孔呈箱形、工字形、槽形或圓形截面，并且所述桁架桿件2的插入端相應地呈箱形、工字形、槽形或圓形截面；所述被插入端凸緣3焊接于節點端或與節點端集成一體，和/或，所述插入端凸緣4)接于桁架桿件或與桁架桿件集成一體；所述被插入端凸緣3的面對插入端凸緣4的表面可與所述插入端凸緣4面對被插入端凸緣3的表面密貼配合，例如，所述被插入端凸緣3與所述插入端凸緣4相接處，并且插入端凸緣4的表面上的突起41與被插入端凸緣3的表面上的凹陷31相互配合，特別是，所述桁架桿件2的插入端配合的插入端孔40的內邊緣設有防滑肋42。

根據本發明的插入式鋼桁架節點構造的施工方法包括如下步驟：在所述桁架桿件2的插入端的外表面上涂有結構膠；將所述桁架桿件2的插入端插入所述鋼桁架節點1的相應被插入端孔；使所述被插入端凸緣3的面對插入端凸緣4的表面可與所述插入端凸緣4面對被插入端凸緣3的表面密貼定位；將扣件5的第一半部和第二半部的凹槽分別配合在所述被插入端凸緣3和所述插入端凸緣4上，將上半凸臺的上半螺栓孔與下半凸臺的下半螺栓孔對準，并且通過螺栓相連接。

優選地，所述桁架節點1和所述桁架桿件2至少其中之一為預制件。

優選地，所述鋼桁架節點1的被插入端的內表面上也涂有結構膠。

根據本發明的一個實施例，新型插入式桁架節點構造主要包括：鋼桁架節點1、桁架桿件2、陰極固定端板3、陽極固定端板4、扣件5、高強螺栓6及結構膠。其中，鋼桁架節點1可適應各種桁架桿件2截面和桿件數量需求；桁架桿件2插入端長度根據實際節點受力特性情況設置，為保證陰極固定端板3和陽極固定端板4密合緊固，應在插入端部和被插入端部預留合適間隙(例如2mm)，以便于z拼裝過程中進行局部調整，同時確保各桿件插入端與節點內部互不干擾。在另外一個實施例中，鉸接節點的插入端可不設置插入端長度；陰極固定端板3和陽極固定端板4分別焊接于節點1端和桁架桿件2上，插入拼裝完后，二者密合扣連，再采用扣件5和高強螺栓6連接完成拼裝。

根據本發明，1)采用插入式節點，大大提高了施工便捷性，縮短了工期，降低了現場施工機具的設備要求，降低了高空焊接和螺栓連接作業的危險性；2)采用結構膠增強了節點和桿件之間的連接可靠性，同時防止了節點連接處的腐蝕性；3)采用陰極固定端板和陽極固定端板、扣件和高強螺栓，提高了節點和桿件可靠連接安全系數，提高了結構整體承載能力。

根據本發明，可靈活選擇施工方法，可在工廠整體預裝再吊裝至施工現場，也可在施工現場單件拼裝成整體。主桁插入式節點和桿件拼裝完，局部調整插入端和被插入端位置，密合陰陽極固定端部，再用扣件連接兩端板。各節點與桿件連接均參見此工序。

本發明提供了一種新型的插入式鋼桁架節點構造，是用于建造橋梁和建筑結構的預制件、現場組裝或組焊部件，主要包括鋼桁架節點、桁架桿件、陰極固定端板、陽極固定端板、扣件、高強螺栓及結構膠。該新型插入式鋼桁架節點構造適用于箱形、工字形、槽形及圓形截面桿件，適應于各種受拉、受壓、扭轉、受彎或各種力學耦合作用條件下的桁架節點-桿件受力特性。預制各部件后，在拼裝現場將構件插入端涂上與結構節點和桿件強度相適應的結構膠后插入相應截面節點處，確保陰極固定端板和陽極固定端板密貼，再采用扣件扣住兩固定端板，通過高強螺栓擰緊即可完成拼裝過程。采用結構膠使得插入端與桿件端協同工作，能提高受拉、壓承載力，同時結構膠本身可以防止鋼材表面腐蝕和方便了預裝過程中桿件與節點位置的調整；采用陰、陽極固定端板更是提高了截面橫向剛度，保障了節點連接。該節點構造大大提高了施工過程中的便捷性，節約工期；同時提高了節點連接可靠度，解決了工程實際中傳統節點連接過程中斷栓的情況，同時避免了拼裝過程中的焊接變形，可用于公路、鐵路、公鐵兩用桁架橋和空間跨度大的建筑結構等。

根據本發明的一種新型插入式鋼桁架節點構造，其特征在于：主要包括鋼桁架節點1、桁架桿件2、陰極固定端板3、陽極固定端板4、扣件5、高強螺栓6及結構膠。

特別是，鋼桁架節點構造適用于箱形、工字形、槽形及圓形截面桿件2，適應于各種受拉、受壓、扭轉、受彎或各種力學耦合作用條件下的桁架節點1的受力特性。

特別是，陰極固定端板3、陽極固定端板4分別焊接于節點端和桁架桿件上，插入拼裝完二者密合扣連，可提高截面橫向剛度，防止節點橫向變形，保障了節點可靠連接。

特別是，采用扣件5和高強螺栓6保證了陰極固定端板3和陽極固定端板4之間的密合扣連，同時可承擔桿件與節點之間的傳力效果。特別是，采用與結構節點和桿件強度相適應的結構膠，將節點的被插入端與桿件的插入端之間協同工作，能提高受拉、壓承載力，同時結構膠本身可以防止鋼材表面腐蝕和方便了預裝過程中桿件與節點位置調整。特別是，預制各部件后，在拼裝現場將構件2的插入端涂上結構膠后插入相應截面節點處，確保陰極固定端板3和陽極固定端板4密貼，再采用扣件5扣住兩固定端板，通過高強螺栓6擰緊即可完成拼裝過程。

在其他的實施例中，所述結構膠包含明礬石、硫鋁酸鈣、氧化鈣、鐵屑或其混合物、復合物、慘和物。當其凝結硬化時，體積隨之膨脹，以補償收縮和充分填充零件間隙，同時，本發明的節點改造實現了自防水、自防銹防腐蝕，延長了使用壽命。在一個特定的實施例中，扣件5的側面上設有至少一個膨脹劑灌注孔，所述膨脹劑按照重量計的百分含量是明礬石1-3、硫鋁酸鈣5-10、10-15、鐵屑50-60，余量是乙醇。

在本發明的另外一個實施例中，結構膠包含聚烯烴熱熔膠粘劑，其由極性基因改性聚烯烴、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、增粘樹脂、無機填料和抗氧劑熔融共混制得。

在本發明的另外一個實施例中，結構膠含納米材料，由甲、乙兩組按下述重量配比的原料組成，其中，甲組分中環氧樹脂60-70份、液體聚硫橡膠35-40份、填料80-90份，納米sio26-7份；乙組分中改性固化劑50-56份、促進劑15-20份、增塑劑15-20份、硅微粉40-50份、鈦微粉5-9份，鋁粉7-10份、偶聯劑16-18份。上述原料配合使用，實現本發明節點結構的無間隙可靠錨固。

在本發明的另外一個實施例中，本發明的結構膠是動載荷結構膠粘劑，其包括100份環氧樹脂、20-25份聚酰胺、5-10份聚硫橡膠、6-7份磷苯二甲酸二丁脂三種改性劑；在本發明的另外一個實施例中，結構膠是耐熱的氨基多官能環氧樹脂類，其選用對氨基苯酚二縮水甘油環氧或4,4′－－二氨二苯基甲烷四縮水甘油環氧為主劑，采用芳香胺和苯酚、甲醛、胺類縮合物的混合型固化劑而配制成的兩組分膠粘劑。

如圖4所示，在本發明的另外一個實施例中，陰極固定端板3和陽極固定端板4的背面為錐面40；扣件5的內表面是錐面520；錐面40和錐面520之間設有橡膠墊34，錐面40和錐面520在高強螺栓6鎖緊時密合。

在本發明的另外一個實施例中，陰極固定端板3和陽極固定端板4之間通過沉頭螺栓螺母結構340增加結合力。

綜上所述，本發明是在克服了種種技術難關之后實現的，本說明書僅公開了本發明的應該不屬于技術秘密的內容，但已經滿足了專利法的充分公開要求。