【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桁架梁结构，具体涉及一种frp管轻质混凝土桁架梁及其施工方法。
技术介绍
1、纤维复合材料（frp）因其轻质高强、耐腐蚀性强和可设计性等优点，在土木工程的房屋、桥梁结构中的运用越来越广泛。
2、由于frp的纤维为轴向分布，frp具有优异的材料强度。当frp受沿纤维分布方向的单向轴力时，frp高强的优点将更加充分的发挥。而在桁架结构中，各杆件主要承受轴力。因此，采用frp作为桁架杆件的材料时，frp的高强特点将得到最大利用，桁架结构的整体强度也将得到提高。同时，得益于frp轻质高强的特性，使用frp材料替代传统钢材料能减轻结构自重。在沿海地区及一些高湿度的环境下，耐锈蚀的frp材料也将比钢材更加适用。
3、出于经济目的，目前桁架所使用的复合材料主要为玻璃纤维复合材料（gfrp）。然而，gfrp的弹性模量较低，仅约为钢材的1/5。这意味着使用gfrp材料作为桁架构件时，桁架的整体抗弯刚度较低。当桁架的挠度达到规范限值时，frp的极限强度仅发挥约20-30%，桁架的设计也将由刚度控制的而非强度，frp材料的超高材料强度并未得到充分发挥。因此，增加frp桁架刚度将是充分利用frp材料强度的一个关键。目前，增加frp桁架刚度的方式主要是加大桁架高度，但这不利于使结构轻量化。此外，在桁架结构中，frp构件的连接不能像金属材料一样进行焊接，因而frp构件能否高效连接也是frp应用的一个重点与难点。现阶段，frp的主要连接方式为螺栓连接、胶结连接和胶螺混合连接。但这三种连接方式的连接效率较低，frp的材料强
4、为此，公告号为“cn205100374u”的中国专利“一种基于预紧力齿连接复合材料管的空间连接结构”提出利用预紧力齿连接技术将复合材料管与金属连接器进行组合，随后将各部位的金属连接器在节点处进行焊接以完成组装。该空间连接结构连接效率高、连接简单，充分发挥了复合材料的力学性能。然而该方法存在以下问题：（1）该空间连接结构仅仅用于复合材料管和金属管之间的连接，一方面，用于提高连接效率，另一方面，提高复合材料管与金属管连接处的承载力，但并未改变复合材料管由刚度控制的整体设计思路，复合材料管强度利用不充分的问题仍然存在；（2）该空间连接结构所组成桁架的整体刚度未能从材料上进行改善，提高桁架整体刚度的方法比较依赖于增加桁架高度，不利于使结构轻量化；（3）该空间连接结构的节点处属于刚性连接，桁架的各个杆件将会承受一定的弯矩，受压的复合材料管容易发生屈曲。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种提高整体抗弯刚度，利于充分利用各frp管的强度，整体组装方便及施工效率高的frp管轻质混凝土桁架梁。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种frp管轻质混凝土桁架梁，包括三个平行且不共面的纵向梁体，分别记为第一个纵向梁体、第二个纵向梁体和第三个纵向梁体，各所述纵向梁体均由纵向frp管和连接球沿直线交替拼接组成，各所述纵向梁体的两端均为连接球，第一个纵向梁体和第二个纵向梁体的连接球一一对应布置，相对应的两个连接球通过横向frp管连接，使第一个纵向梁体和第二个纵向梁体之间围合成多个四边形区域；所述第一个纵向梁体和第二个纵向梁体所在平面设为参考平面，第三个纵向梁体的各连接球在参考平面上的投影分别位于各四边形区域内，第三个纵向梁体的连接球与对应四边形区域四角处的连接球分别通过斜向frp管连接，各所述纵向梁体、横向frp管和斜向frp管的两端均设有封堵组件，所述封堵组件通过连接组件与对应的连接球可拆卸连接，至少第一个纵向梁体和第二个纵向梁体的各纵向frp管的内部均灌注有轻质混凝土，所述轻质混凝土的两端分别抵紧于对应的封堵组件上。
4、作为上述技术方案的进一步改进：
5、所述封堵组件包括内撑体和外箍体，所述内撑体封堵于纵向frp管内，所述外箍体套设于纵向frp管外，所述纵向frp管的端部抵紧于内撑体和外箍体之间，所述内撑体或者外箍体通过连接组件与对应的连接球可拆卸连接。
6、所述内撑体与纵向frp管过盈配合。
7、所述外箍体与纵向frp管的径向预紧力通过内撑体对纵向frp管的径向外撑力形成。
8、所述内撑体呈柱状，所述外箍体呈空心的柱状。
9、所述内撑体和外箍体均为铝合金体。
10、所述连接组件包括活动接头和螺栓，所述活动接头与外箍体螺纹连接，所述螺栓一端套于活动接头内、另一端与对应的连接球螺纹连接、并拉紧于活动接头与连接球之间。
11、所述外箍体的一端设有套孔、另一端设有螺纹孔，所述套孔箍紧于纵向frp管上，所述螺纹孔与活动接头螺纹连接，所述螺栓外套设有垫圈，所述垫圈抵紧于活动接头与连接球之间。
12、所述frp管轻质混凝土桁架梁呈对称结构。
13、一种frp管轻质混凝土桁架梁的施工方法，包括如下步骤：
14、s1、制作内灌注有轻质混凝土的纵向frp管：先在纵向frp管的一端通过封堵组件封堵，再从纵向frp管的另一端向纵向frp管内灌注轻质混凝土，再通过封堵组件封堵纵向frp管的另一端，并使轻质混凝土凝固后抵紧在纵向frp管两端的封堵组件之间；
15、s2、组装形成纵向梁体：将连接球和灌注有轻质混凝土的纵向frp管通过连接组件交替连接组装形成第一个纵向梁体和第二个纵向梁体；将连接球和纵向frp管通过连接组件交替连接组装形成第三个纵向梁体；使各所述纵向梁体的两端均为连接球；
16、s3、组装前两个纵向梁体：将第一个纵向梁体和第二个纵向梁体平行布置，并使第一个纵向梁体和第二个纵向梁体的连接球一一对应布置，将相对应的两个连接球通过横向frp管连接，使第一个纵向梁体和第二个纵向梁体之间围合成多个四边形区域；所述第一个纵向梁体和第二个纵向梁体所在平面设为参考平面；
17、s4、组装第三个纵向梁体：使第三个纵向梁体的各连接球在参考平面上的投影分别位于各四边形区域内，并将第三个纵向梁体的连接球与四边形区域四角处的连接球分别通过斜向frp管连接。
18、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
19、本专利技术的frp管轻质混凝土桁架梁，第一，至少两个纵向梁体的纵向frp管内灌注轻质混凝土，轻质混凝土的两端由纵向frp管两端的封堵组件抵紧，提高了纵向frp管的整体抗弯刚度，从而可以充分利用纵向frp管的frp材料强度（不至于纵向frp管的材料强度还没发挥就已弯折）；第二，整体的结构布置及轻质混凝土灌注的增强作用，提高了桁架梁整体抗弯刚度，当桁架的挠度达到规范限值时，frp的极限强度可发挥至少60%以上，利于充分利用各frp管的强度，从而可以将桁架梁原来以frp材料管刚度控制的整体设计思路调整成以frp材料管强度控制的整体设计思路；第三，整体组装方便，提高了施工效率。
20、本专利技术的frp管轻质混凝土桁架梁的施工方法，步骤顺序设计合理，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种FRP管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：包括三个平行且不共面的纵向梁体（1），分别记为第一个纵向梁体（11）、第二个纵向梁体（12）和第三个纵向梁体（13），各所述纵向梁体（1）均由纵向FRP管（2）和连接球（3）沿直线交替拼接组成，各所述纵向梁体（1）的两端均为连接球（3），第一个纵向梁体（11）和第二个纵向梁体（12）的连接球（3）一一对应布置，相对应的两个连接球（3）通过横向FRP管（4）连接，使第一个纵向梁体（11）和第二个纵向梁体（12）之间围合成多个四边形区域（5）；所述第一个纵向梁体（11）和第二个纵向梁体（12）所在平面设为参考平面，第三个纵向梁体（13）的各连接球（3）在参考平面上的投影分别位于各四边形区域（5）内，第三个纵向梁体（13）的连接球（3）与对应四边形区域（5）四角处的连接球（3）分别通过斜向FRP管（6）连接，各所述纵向梁体（1）、横向FRP管（4）和斜向FRP管（6）的两端均设有封堵组件（8），所述封堵组件（8）通过连接组件（9）与对应的连接球（3）可拆卸连接，至少第一个纵向梁体（11）和第二个纵向梁体（12）的各纵向FRP管（2）的内部均
2.根据权利要求1所述的FRP管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：所述封堵组件（8）包括内撑体（81）和外箍体（82），所述内撑体（81）封堵于纵向FRP管（2）内，所述外箍体（82）套设于纵向FRP管（2）外，所述纵向FRP管（2）的端部抵紧于内撑体（81）和外箍体（82）之间，所述内撑体（81）或者外箍体（82）通过连接组件（9）与对应的连接球（3）可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的FRP管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：所述内撑体（81）与纵向FRP管（2）过盈配合。
4.根据权利要求3所述的FRP管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：所述外箍体（82）与纵向FRP管（2）的径向预紧力通过内撑体（81）对纵向FRP管（2）的径向外撑力形成。
5.根据权利要求4所述的FRP管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：所述内撑体（81）呈柱状，所述外箍体（82）呈空心的柱状。
6.根据权利要求4所述的FRP管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：所述内撑体（81）和外箍体（82）均为铝合金体。
7.根据权利要求2所述的FRP管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：所述连接组件（9）包括活动接头（91）和螺栓（92），所述活动接头（91）与外箍体（82）螺纹连接，所述螺栓（92）一端套于活动接头（91）内、另一端与对应的连接球（3）螺纹连接、并拉紧于活动接头（91）与连接球（3）之间。
8.根据权利要求7所述的FRP管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：所述外箍体（82）的一端设有套孔（821）、另一端设有螺纹孔（822），所述套孔（821）箍紧于纵向FRP管（2）上，所述螺纹孔（822）与活动接头（91）螺纹连接，所述螺栓（92）外套设有垫圈（93），所述垫圈（93）抵紧于活动接头（91）与连接球（3）之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的FRP管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：所述FRP管轻质混凝土桁架梁呈对称结构。
10.一种FRP管轻质混凝土桁架梁的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种frp管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：包括三个平行且不共面的纵向梁体（1），分别记为第一个纵向梁体（11）、第二个纵向梁体（12）和第三个纵向梁体（13），各所述纵向梁体（1）均由纵向frp管（2）和连接球（3）沿直线交替拼接组成，各所述纵向梁体（1）的两端均为连接球（3），第一个纵向梁体（11）和第二个纵向梁体（12）的连接球（3）一一对应布置，相对应的两个连接球（3）通过横向frp管（4）连接，使第一个纵向梁体（11）和第二个纵向梁体（12）之间围合成多个四边形区域（5）；所述第一个纵向梁体（11）和第二个纵向梁体（12）所在平面设为参考平面，第三个纵向梁体（13）的各连接球（3）在参考平面上的投影分别位于各四边形区域（5）内，第三个纵向梁体（13）的连接球（3）与对应四边形区域（5）四角处的连接球（3）分别通过斜向frp管（6）连接，各所述纵向梁体（1）、横向frp管（4）和斜向frp管（6）的两端均设有封堵组件（8），所述封堵组件（8）通过连接组件（9）与对应的连接球（3）可拆卸连接，至少第一个纵向梁体（11）和第二个纵向梁体（12）的各纵向frp管（2）的内部均灌注有轻质混凝土（7），所述轻质混凝土（7）的两端分别抵紧于对应的封堵组件（8）上。
2.根据权利要求1所述的frp管轻质混凝土桁架梁，其特征在于：所述封堵组件（8）包括内撑体（81）和外箍体（82），所述内撑体（81）封堵于纵向frp管（2）内，所述外箍体（82）套设于纵向frp管（2）外，所述纵向frp管（2）的端部抵紧于内撑体（81）和外箍体（82）之间，所述内撑体（81）或者外箍体（82）通过连接组件（9）与对应的连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋正文，何承超，方志，邹家扬，赵喜龙，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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