[发明专利]一种主承力树脂基复合材料-钢桁组合结构制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁结构，特别涉及一种主承力树脂基复合材料-钢桁组合结构制备方法。

背景技术

在本发明之前，装配式公路钢桥是一种由预制钢桁架构件为基本拼装单元，单元与单元之间以单双耳为连接方式的制式桥梁。由于该桁架主要是由钢材制备，单片装配式公路桁架片重达270Kg，由自重形成的荷载几乎占了整个承载力的1/3，极大的影响该类桥梁的承载力。同时，在一些只能通过人工进行架设和交通运输不便的地方，由于单片桁架片需要4人才能搬运，很难将其运到现场进行安装，因此严重地影响了架设桥梁的进度，甚至无法进行桥梁架设。因此单片桁架结构的自重过高成为影响该桥使用的重要因素，但如果降低单片桁架片重量，就会必然降低单片桁架片的结构强度。因此，这个难题一直难以解决。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种主承力树脂基复合材料-钢桁组合结构制备。

本发明的技术方案是：

一种主承力树脂基复合材料钢桁结构制备方法，其主要技术步骤在于：

(1)该结构是由弦杆、斜杆与竖杆组成；

(2)所述杆件包括弦杆、下弦杆、斜杆与竖杆，结构为：在树脂基复合材料管端部内部设置外径与树脂基复合材料管内径相同的金属管，然后在树脂基复合材料管连接端部外圆上设置螺纹，在金属套管内壁设置同样的螺纹，套在树脂基复合材料管上，通过高强螺栓施加预紧力将树脂基复合材料管与金属套管连接；

(3)杆件与杆件之间连接时，通过树脂基树脂基复合材料管端部的金属套筒之间进行焊接完成；

(4)在焊接处两旁进行降温；

(5)在桁架上弦杆、下弦杆的端部焊接阴头与阳头，通过阴头、阳头实现桁架与桁架之间的连接。

本发明的优点和效果在于：

(1)通过该方式制备的桁架是现有装配式公路钢桥桁架片重量的1/2。这样极大地提高了改桁架桥的承载力，同时又由于该桁架结构重量较小，便于运输和架设。

(2)树脂基复合材料在顺纤维方向的拉伸与压缩强度较高，而其他强度较低，由于树脂基桁架结构主要承受拉力与压力，可以充分发挥复合材料的优点。

(3)通过该方法制备的桁架结构由于只在杆件端部是金属其他部位都是复合材料，因此该结构的防腐性能比一般的钢桁架好。

本发明的其他具体优点和效果将在下面继续说明。

附图说明

图1——本发明中树脂基复合材料与金属套筒连接原理示意图。

图2——图1的左视图。

图3——阴头示意图。

图4——阳头示意图。

图5——本发明结构原理示意图(以三角形桁架结构为例)。

图中各标号表示各部件如下：

(树脂基)复合材料管1、金属套筒2、金属管3、螺纹4、高强螺栓5、上弦杆6、下弦杆7、斜杆8、竖杆9、阴头10、耳朵11、阳头12。

具体实施方式

本发明的技术思路是：

既要降低桁架结构(单片桁架片)的重量，又要保持桁架结构的强度，同时又有利桥梁的施工和安装。为此，本发明先从桁架结构的材料和连接方式着手。

下面是本发明的详细说明。

如图1、图2所示：

首先，杆件端部连接处采用金属与树脂基复合材料组合的结构。在树脂基复合材料管1连接处内部设置外径与树脂基复合材料管1内径相同的金属管3，以提高树脂基复合材料管1的刚度，然后在树脂基复合材料管1连接端部外圆上设置螺纹4，在金属套管2内壁设置同样的螺纹4，使金属套管2与树脂基复合材料管1上螺纹4相互咬合形成整体；杆件包括上弦杆6、下弦杆7、斜杆8、竖杆9。

如图3所示：

为了提高复合材料齿的抗剪强度，可将金属套筒2沿着耳朵11剖成三部分，分别与树脂基复合材料管1进行螺纹连接，然后用高强螺栓5加强连接；由于复合材料螺纹4的抗剪强度较低，为了提高复合材料螺纹4的抗剪强度，从而达到提高树脂基复合材料与钢材在连接处连接效率的目的，用高强螺栓5将金属套筒2与树脂基复合材料管1拧紧，使二者之间产生较大的预紧力。

在桁架结构制备中，所有杆件的部件均是指由上述方法制备出来的。

在桁架结构制备如图1、图5所示：

第一步：