[发明专利]一种复合管节点及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁、土木以及海洋工程结构中连接各构件的连接件，具体涉及连接金属管的管节点，

背景技术

在大型的土木、桥梁以及海洋工程中，经常采用空间或桁架结构体系，这些结构体系中，为了提高承载能力，各种类型的金属管被用做承载竖向与水平荷载的构件，这些金属管以管节点焊接后连接成整体。根据金属管的数量以及轴线夹角不同，管节点的连接可分为T、K、Y、X等型式。由于管节点是连接两个或多个金属管的构件且与其相连的构件是采用焊接作为连接方式，必然会在节点区域存在较大的残余应力，导致节点的刚度、延性、抗冲击性能和疲劳强度均下降。

目前，常采用钢质管节点或钢与混凝土组合管节点两种结构，其中，钢质管节点一旦达到其最大承载能力或疲劳承载能力，其延性将大幅度下降，导致结构承载能力和结构耗能能力的下降。钢与混凝土组合管节点中钢管与混凝土之间是通过施加抗剪栓钉等方式连接，抗剪栓钉又是通过焊接与钢管相连，这便加大了节点区域残余应力，使得节点的疲劳承载能力进一步下降，并且提高施工费用与难度；同时，由于混凝土抗拉承载能力很差，导致该组合管节点中的混凝土不能降低节点区域的受拉应力峰值，无法有效改善节点区域的受力状态。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种新型复合管节点，以提高目前土木、桥梁以及海洋工程结构中管节点的延性、抗冲击性和疲劳强度。

本发明的另一目的是提供上述复合管节点的生产方法，有效降低复合管节点造价和提高复合管节点的性能。

本发明复合管节点采用的技术方案是：第二金属管的一端固定连接第一金属管侧壁，第一金属管的两端开口处密封连接有第一盖板，第二金属管的非连接端开口处密封连接有第二盖板，第一、二金属管和第一、二盖板形成一个整体的密闭空腔，所述密闭空腔内填满有高分子聚合物弹性体，第一金属管上设有灌注孔，第二金属管上设有排气孔，第一、二封闭板分别封闭连接灌注孔和排气孔。

本发明复合管节点的生产方法按以下步骤：先将第一、二金属管焊接形成管节点结构；将第一、二金属管和第一、二盖板与高分子聚合物弹性体相接触的表面进行喷砂处理，使其表面粗糙度达到Sa2.5级；然后将液态多元醇、异氰酸酯、直径为10-180μm的玻璃或陶瓷微珠按体积比为1∶1∶1混合调配成高分子聚合物弹性体；将混合调配成的高分子聚合物弹性体通过灌注孔注入第一、二金属管和第一、二盖板形成的整体密闭空腔内；最后分别使用第一、二封闭板封闭灌注孔和排气孔，待高分子聚合物弹性体固化后即可。

本发明将高分子聚合物弹性体注入金属管节点空腔区域，由于高分子聚合物弹性体与金属管节点有着相近的抗压和抗拉能力，且自身能与金属表面紧密粘结，与金属表面存在粘结力，故可降低管节点区域的应力峰值，改善其受力性能。本发明无需施加其它连接件，在承受外力的过程中，管节点区域的金属管与高分子聚合物共同受力，可以大大提高管节点的延性和抗疲劳性能，提高结构的承载力、抗屈曲能力、耗能能力和稳定性，并可有效保证结构的安全。

附图说明

图1为本发明T型结构的爆炸图。

图2为图1的装配外形图。

图3为图2中金属管1与2连接结构剖视图。

图4为本发明K型结构的装配外形图。

图中：1.第一金属管；2.第二金属管；4.高分子聚合物弹性体；5-1.第一盖板；5-2.第二盖板；6.灌注孔；7.排气孔；7-1.第一排气孔；7-2.第二排气孔；8-1.第一封闭板；8-2.第二封闭板。

具体实施方式

参见图1-3，由第一金属管1和第二金属管2通过焊接或其它方式连接，将第二金属管2的一端固定连接第一金属管1侧壁，第一金属管1和第二金属管2的内腔相通，形成T型结构的管节点。在第一金属管1的两端开口处以第一盖板5-1作密封连接，第二金属管2的非连接端开口处以第二盖板5-2密封连接，这样，第一、第二金属管1、2以及第一、第二盖板5-1、5-2形成一个整体的密闭空腔，在该整体的密闭空腔内填满高分子聚合物弹性体4，高分子聚合物弹性体4通过浇注进行密闭空腔后固化形成，高分子聚合物弹性体4依靠自身粘结力与第一、第二金属管1、2相连。在第一金属管1上开有灌注孔6，在第二金属管2上开有排气孔7，灌注孔6和排气孔7的个数根据第一、第二金属管1、2的长度以及直径大小而定。第一封闭板8-1用于封闭连接灌注孔6，第二封闭板8-2用于封闭连接排气孔7。