一種預應力條形鋼碳復合構件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及預應力構件領域，具體涉及一種預應力條形鋼碳復合構件。
【背景技術】
[0002]近幾十年來，大跨度、大空間結構形式設計的預應力鋼結構以其新穎的結構形式、優雅的結構造型、良好的受力性能、強大的跨越能力和廣闊的應用前景，在世界范圍內被廣泛地運用。
[0003]無論從仿生學角度還是最佳承重桿件型式，無論從理論分析上還是工程實踐中，都證明了軸向受拉桿件是組成最佳結構體系的單元體。這種單元體只有強度和剛度問題，而無需考慮失穩問題。由張力單元組成的早期張拉結構，如單向懸索結構，索桁架等已發展成現代預應力鋼結構張拉體系，幾乎覆蓋了大跨結構的整個領域，可以說21世紀的大跨建筑物中將是預應力張拉結構體系的世界。
[0004]現行大跨空間結構之中，預應力張拉構件主要采用拉索，鑒于索體的特點，其連接措施往往構造復雜，對索夾抗滑提出了較高的要求，而且施工繁瑣，往往增加結構建造的總成本。
[0005]因此，尋找一種更為合理方便的預應力張拉構件具有很重要的現實意義及價值。【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是為了解決常規預應力張拉構件構造復雜施工繁瑣的問題，提出了一種新型預應力張拉構件一一預應力條形鋼碳復合構件，該構件不但具有連接簡單施工簡單自重輕的特點，而且具有很好的工作性能以及較高的安全儲備。
[0007]本實用新型采用的技術方案為:一種預應力條形鋼碳復合構件，包括條形鋼拉板、條形碳纖維板、端部節點和分布螺栓，所述條形鋼拉板為高強熱乳鋼板帶，兩層上下疊加，兩層條形鋼拉板之間夾設有條形碳纖維板，所述分布螺栓為兩排，沿條形鋼拉板長度方向間隔分布，并穿過預留在條形鋼拉板兩側的螺栓孔，緊固住該層狀構件；所述條形碳纖維板的長度與條形鋼拉板相同，寬度為兩排分布螺栓之間的距離，避免條形碳纖維板上穿孔。
[0008]所述復合構件的兩端設有保證條形鋼拉板和條形碳纖維板協調工作的端部節點。
[0009]作為優選，所述端部節點包括錨固耳板、連接端板、高強螺栓和粘結劑，所述條形碳纖維板在端部通過粘結劑與條形鋼拉板粘接，所述連接端板為上下兩塊，將所述復合構件夾在中間，并通過高強螺栓固定，連接端板上還焊接有錨固耳板。
[0010]作為優選，所述粘結劑采用環氧樹脂膠，條形鋼拉板兩端與條形碳纖維板之間浸漬長度至少為120_的環氧樹脂膠。
[0011]本實用新型條形鋼碳復合構件端部由兩層鋼板中間夾一層碳纖維板，通過多顆M16高強螺栓連接，端部以外通過兩排M8螺栓連接加強整體工作性能。碳纖維板力學特點是高模量、高強度，彈性模量優于鋼材，抗拉強度是鋼材的數倍。對鋼結構進行加固補強過程中，可以充分發揮各自的優勢來提高構件的承載力和延性。本專利采用碳纖維板材，具有高強高效、耐腐蝕、施工快捷、重量輕等特點，它通過碳纖維浸漬樹脂后在模具內固化并連續拉擠成型。
[0012]本實用新型端部節點的可靠錨固是保證碳纖維板與高強鋼拉板共同工作的重要前提。
[0013]本實用新型條形鋼拉板采用高強度的能受拉的金屬構件。所述條形鋼拉板尺寸由于長度方向遠大于厚度方向，因此可平面外剛度可忽略，近似為柔性構件。
[0014]本實用新型的有益效果:1)該預應力條形鋼碳復合構件連接節點構造簡單，易于應用成熟的栓接或焊接技術，施工方便2)該預應力條形鋼碳復合構件厚度相對于整體結構跨度而言相對較小，在未施加預應力前，剛度較弱，呈柔性狀態，能夠利用現有預應力技術及機構運動學安裝方式實現無支架安裝，符合綠色施工的潮流；3)相對于常規索結構，該預應力條形鋼碳復合構件不需要錨具、索夾等部件，具有較大的推廣應用潛力。4)碳纖維板極限強度高，與鋼拉板結合形成鋼碳復合構件具有很好的工作性能以及較高的安全儲備，能夠保證結構在使用工況下正常工作以及在極限工況下不產生突然倒塌。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型條形鋼碳復合構件結構示意圖；
[0016]圖2為圖1的俯視圖；
[0017]圖3為本實用新型條形鋼碳復合構件端部節點示意圖；
[0018]圖4為本實用新型條形鋼碳復合構件端部節點局部放大圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0020]如圖1-4所示，一種預應力條形鋼碳復合構件，包括條形鋼拉板1、條形碳纖維板2、端部節點3和分布螺栓4，所述條形鋼拉板1為高強熱乳鋼板帶，兩層上下疊加，兩層條形鋼拉板1之間夾設有條形碳纖維板2，所述分布螺栓4為兩排，沿條形鋼拉板1長度方向間隔分布，并穿過預留在條形鋼拉板1兩側的螺栓孔，緊固住該層狀構件；所述條形碳纖維板2的長度與條形鋼拉板1相同，寬度為兩排分布螺栓4之間的距離，避免條形碳纖維板2上穿孔。
[0021]所述復合構件的兩端設有保證條形鋼拉板1和條形碳纖維板2協調工作的端部節點3。
[0022]所述端部節點3包括錨固耳板5、連接端板6、高強螺栓7和粘結劑8，所述條形碳纖維板2在端部通過粘結劑8與條形鋼拉板1粘接，所述連接端板6為上下兩塊，將所述復合構件夾在中間，并通過高強螺7栓固定，連接端板6上還焊接有錨固耳板5。所述粘結劑8采用環氧樹脂膠，條形鋼拉板1兩端與條形碳纖維板2之間浸漬長度至少為120mm的環氧樹脂膠。
[0023]實施本實用新型條形鋼碳復合構件設計和施工的基本步驟:
[0024]1)條形鋼碳復合構件設計
[0025](1)首先確定條形鋼碳復合構件在結構中所承受的拉力以及相應的變形；
[0026](2)確定鋼拉板及碳纖維板的種類和尺寸，結構膠的浸漬范圍，螺栓的布置位置及數目等參數；
[0027](3)進行結構極限承載力分析、正常使用極限狀態分析及其它必要分析；
[0028](4)最后調整和優化結構件設計參數。
[0029]2)條形鋼碳復合構件施工
[0030](1)工廠組裝:在工廠車間完成條形鋼碳復合構件的組裝；
[0031](2)牽引提升:通過以往拉索牽引提升工藝將條形鋼碳復合構件提升到位，但必須注意條形鋼碳復合構件在提升過程中橫向位移不能過大，牽引提升時必須重視；
[0032](3)張拉錨固:安裝張拉工裝和千斤頂對條形鋼碳復合構件進行主動分批分級張拉，使構件達到設計張拉力并錨固，直至相應的結構成型。
[0033]以上結合附圖對本實用新型的實施方式做出詳細說明，但本實用新型不局限于所描述的實施方式。對本領域的普通技術人員而言，在本實用新型的原理和技術思想的范圍內，對這些實施方式進行實施方式進行多種變化、修改、替換和變形仍落入本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.一種預應力條形鋼碳復合構件，其特征在于:包括條形鋼拉板、條形碳纖維板、端部節點和分布螺栓，所述條形鋼拉板為高強熱乳鋼板帶，兩層上下疊加，兩層條形鋼拉板之間夾設有條形碳纖維板，所述分布螺栓為兩排，沿條形鋼拉板長度方向間隔分布，并穿過預留在條形鋼拉板兩側的螺栓孔，緊固住該層狀構件；所述條形碳纖維板的長度與條形鋼拉板相同，寬度為兩排分布螺栓之間的距離，避免條形碳纖維板上穿孔； 所述復合構件的兩端設有保證條形鋼拉板和條形碳纖維板協調工作的端部節點。2.根據權利要求1所述的一種預應力條形鋼碳復合構件，其特征在于:所述端部節點包括錨固耳板、連接端板、高強螺栓和粘結劑，所述條形碳纖維板在端部通過粘結劑與條形鋼拉板粘接，所述連接端板為上下兩塊，將所述復合構件夾在中間，并通過高強螺栓固定，連接端板上還焊接有錨固耳板。3.根據權利要求2所述的一種預應力條形鋼碳復合構件，其特征在于:所述粘結劑采用環氧樹脂膠，條形鋼拉板兩端與條形碳纖維板之間浸漬長度至少為120mm的環氧樹脂膠。
【專利摘要】本實用新型公開了一種預應力條形鋼碳復合構件，包括條形鋼拉板、條形碳纖維板、端部節點和分布螺栓，所述條形鋼拉板為高強熱軋鋼板帶，兩層上下疊加，兩層條形鋼拉板之間夾設有條形碳纖維板，所述分布螺栓為兩排，沿條形鋼拉板長度方向間隔分布，并穿過預留在條形鋼拉板兩側的螺栓孔，緊固住該層狀構件；所述條形碳纖維板的長度與條形鋼拉板相同，寬度為兩排分布螺栓之間的距離，避免條形碳纖維板上穿孔。所述復合構件的兩端設有保證條形鋼拉板和條形碳纖維板協調工作的端部節點。本實用新型構件不但具有連接簡單施工簡單自重輕的特點，而且具有很好的工作性能以及較高的安全儲備。
【IPC分類】E04C5/08, E04C5/12
【公開號】CN204983405
【申請號】CN201520722053
【發明人】郭正興, 管東芝, 朱明亮, 錢曉軍, 丁明珉
【申請人】東南大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月17日