专利名称：Frp型材连接节点及方法
技术领域：
本发明属于土建交通技术领域，涉及一种FRP型材连接节点及方法。
背景技术：
土建交通用FRP型材是以环氧树脂为基体，以无捻纤维为增强材料，同时添加特殊要求助剂，经拉挤成型工艺制成的不同规格型材，其具有比强度、比刚度高，耐腐蚀、耐疲劳性能好及可设计性等特点。在土建交通领域，FRP型材的应用起步较晚。目前，该领域FRP型材的连接基本沿用了航空领域复合材料的节点连接方式:胶结连接、机械连接及二者的混合连接。航空领域所用型材为层铺型材，层铺型材可根据具体受力将纤维多方向铺设，以实现最有利受力的连接。然而，土建交通领域所用型材主要是拉挤型材，拉挤型材纤维方向主要沿型材长度方向，该种型材螺栓连接方式的接头效率低于30%，型材受螺栓挤压后多发生型材的剪脱破坏。另一方面，由于土建交通领域的FRP型材板面较厚，若采用胶结连接方式，为保证足够的接头效率，所需的搭接长度较大，而且更多的情况下由于构造问题不能实现足够的搭接长度。由于不能实现两种连接方式的共同受力，胶结与机械混合连接节点的接头效率并不能得到有效提闻。综上，目前土建交通领域FRP型材应用的节点连接存在接头效率低、质量无法保证等缺点，远不能满足工程需要，这也成为了 FRP型材在土建交通领域应用的瓶颈。因此，需要一种新的FRP型材连接节点以解决上述问题。
发明内容
发明目的:本发明针对现有技术中FRP型材连接节点的缺陷，提供一种连接强度高的FRP型材连接节点。技术方案:为解决上述技术问题，本发明的FRP型材连接节点采用如下技术方案: 一种FRP型材连接节点，所述FRP型材的数量为两块，两块所述FRP型材的搭接段均设
置有绑扎槽，两块所述FRP型材的搭接段交错搭接设置，两块所述FRP型材的搭接段之间设置有环氧树脂浸溃胶层，两块所述FRP型材的绑扎槽相互对应，所述绑扎槽的两侧的搭接板绕有无捻纤维。更进一步的，所述无捻纤维为浸溃了环氧树脂浸溃胶的无捻纤维。更进一步的，所述FRP型材为FRP型材板、FRP角钢、FRP槽型钢或FRP工字钢。更进一步的，所述绑扎槽为长方形槽。更进一步的，所述绑扎槽的槽边设置有半径为3mm±0.5mm的圆倒角。利于无抢纤维的受力。更进一步的，所述FRP型材的搭接段设置有凹部。所述凹部的深度为
0.5mm±0.1mm。凹部为打磨掉搭接段的防滑涂层形成，打磨时应注意控制打磨深度，以
0.5mm±0.1mm 为宜。
更进一步的，所述无捻纤维包括由芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维制作的纤维丝束或纤维纱。本发明还公开了一种FRP型材连接方法。一种FRP型材连接方法，包括以下步骤:
1)、在两块FRP型材的搭接段加工出绑扎槽；
2)、两块FRP型材的搭接段交错搭接设置，两块FRP型材的绑扎槽相互对应，并利用环氧树脂浸溃胶将两块FRP型材的搭接段粘结在一起；
3)、利用无捻纤维将绑扎槽两侧的搭接板捆绑到一起。更进一步的，步骤3)中所述无捻纤维为浸溃了环氧树脂浸溃胶的无捻纤维。更进一步的，所述无捻纤维包括由芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维制作的纤维丝束或纤维纱。有益效果:本发明的FRP型材连接节点及方法将无捻纤维引入到胶层抗剪界面，大大提高了胶层界面的抗剪强度，实现了胶结与纤维绑扎的共同受力；绑扎无捻纤维的存在大大限制了胶层劈裂正应力的发展，防止胶层在剪切应力较低的情况下，因为劈裂正应力过大而破坏；具有强度高、延性好、接头效率高等优点；FRP型材连接节点所用材料与FRP型材的基本构成相近，连接紧密且具有耐腐蚀、耐疲劳及良好的空气稳定性等优点。
图1为本发明的FRP型材的俯视 图2为本发明的设置有绑扎槽的FRP型材的俯视 图3为本发明的搭接段交错搭接设置的FRP型材连接节点的俯视 图4为本发明的搭接段交错搭接设置的FRP型材连接节点的主视 图5为本发明的绕有无捻纤维的FRP型材连接节点的俯视 图6为本发明的绕有无捻纤维的FRP型材连接节点的主视 图7为FRP型材绑扎胶结、螺栓连接、胶结连接荷载-位移曲线图。
具体实施例方式根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明的FRP型材连接节点，FRP型材I的数量为两块。其中，FRP型材I为FRP型材板、FRP角钢、FRP槽型钢或FRP工字钢。两块FRP型材I的搭接段均设置有绑扎槽4。绑扎槽4为长方形槽。绑扎槽4的槽边设置有半径为3mm±0.5mm的圆倒角。其中，FRP型材，包括一切由FRP制作的型材构件，如FRP型材板，FRP 角钢，FRP 槽型钢，FRP 工字钢等。FRP (Fiber Reinforced Polymer,简称 FRP),为纤维增强复合材料，是由纤维材料和基体材料按一定的比例混合并经过一定的工艺复合形成的高性能材料。绑扎槽是指通过专用开槽工具在FRP型材上打开的穿透整块型材板，且数目不小于I个的长方形槽。两块FRP型材I的搭接段交错搭接设置，两块FRP型材I的搭接段之间设置有环氧树脂浸溃胶层2。两块FRP型材I的绑扎槽4相互对应，绑扎槽4的两侧的搭接板绕有无捻纤维3。其中，无捻纤维3为浸溃了环氧树脂浸溃胶的无捻纤维3。FRP型材I的搭接段设置有凹部。凹部的深度为0.5mm±0.1mm0其中，凹部为打磨掉搭接段的防滑涂层形成，打磨时应注意控制打磨深度，以0.5_±0.1mm为宜。其中，无捻纤维包括由芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维制作的纤维丝束或纤维纱。本发明还公开了一种FRP型材连接方法，包括以下步骤:
1)、首先将两块FRP型材的搭接段的防滑涂层打磨掉，然后在两块FRP型材的搭接段加工出绑扎槽；
2)、两块FRP型材的搭接段交错搭接设置，两块FRP型材的绑扎槽相互对应，并利用环氧树脂浸溃胶将两块FRP型材的搭接段粘结在一起；
3)、利用无捻纤维将绑扎槽两侧的搭接板捆绑到一起。无捻纤维为浸溃了环氧树脂浸溃胶的无捻纤维。实施例1
本发明的FRP型材连接方法，具体包括以下步骤:
首先，使用打磨机将型材I搭接段防滑涂层打磨掉，打磨时应注意控制打磨深度，以
0.5mm±0.1mm 为宜。其次，将绑扎槽4所在位置及尺寸标定在型材I搭接段，用打孔机在标定的绑扎槽4上打出孔洞，然后用曲线锯或手工锯加工出绑扎槽4，之后用木锉在槽边打磨出半径3mm±0.5mm的倒角，以利于无捻纤维4的受力。第三，把环氧树脂浸溃胶涂抹在型材搭接位置，将两块FRP型材粘结在一起。第四，若采用手工缠绕，须将无捻纤维3放进环氧树脂浸溃胶内不低于60秒钟，使得无捻纤维3得到充分浸溃，在环氧树脂浸溃胶凝固之前完成缠绕过程，在满足缠绕工艺需求的前提下，无捻纤维3尽量不分段；若采用缠绕机缠绕，每缠绕一层，须充分涂抹环氧树脂浸溃胶使得所缠无捻纤维3得到充分浸溃。最后，将节点置于通风处固结硬化。与现有技术相比，本发明的优点和效果是:
(I)与传统连接方法最大的不同是，该种FRP型材连接节点成功地将纤维引入到胶层抗剪界面，大大提高了胶层界面的抗剪强度，实现了胶结与纤维绑扎的共同受力。(2)另一方面，绑扎纤维的存在大大限制了胶层劈裂正应力的发展，防止胶层在剪切应力较低的情况下，因为劈裂正应力过大而破坏。(3)项目组前期验证性试验已经证明该种FRP型材连接节点具有强度高、延性好、接头效率闻等优点。请参阅图7所不，对厚度10mm、宽度85mm的型材板，本发明可以提供闻达23t的承载力，接头效率达64%，而同等搭接长度的螺栓连接仅提供6t的承载力，胶结连接提供6.5t的承载力，传递效率不足16%。具体详见附图7。(4)该种FRP型材连接节点所用材料与FRP型材的基本构成相近，连接紧密且具有耐腐蚀、耐疲劳及良好的空气稳定性等优点。
权利要求
1.一种FRP型材连接节点，所述FRP型材的数量为两块，其特征在于:两块所述FRP型材的搭接段均设置有绑扎槽，两块所述FRP型材的搭接段交错搭接设置，两块所述FRP型材的搭接段之间设置有环氧树脂浸溃胶层，两块所述FRP型材的绑扎槽相互对应，所述绑扎槽的两侧的搭接板绕有无捻纤维。
2.如权利要求1所述的FRP型材连接节点，其特征在于，所述无捻纤维为浸溃了环氧树脂浸溃胶的无捻纤维。
3.如权利要求1所述的FRP型材连接节点，其特征在于，所述FRP型材为FRP型材板、FRP角钢、FRP槽型钢或FRP工字钢。
4.如权利要求1所述的FRP型材连接节点，其特征在于，所述绑扎槽为长方形槽。
5.如权利要求1所述的FRP型材连接节点，其特征在于，所述绑扎槽的槽边设置有半径为3mm±0.5mm的圆倒角。
6.如权利要求1所述的FRP型材连接节点，其特征在于，所述FRP型材的搭接段设置有凹部。
7.如权利要求1所述的FRP型材连接节点，其特征在于，所述无捻纤维包括由芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维制作的纤维丝束或纤维纱。
8.—种FRP型材连接方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)、在两块FRP型材的搭接段加工出绑扎槽； 2)、两块FRP型材的搭接段交错搭接设置，两块FRP型材的绑扎槽相互对应，并利用环氧树脂浸溃胶将两块FRP型材的搭接段粘结在一起； 3)、利用无捻纤维将绑扎槽两侧的搭接板捆绑到一起。
9.如权利要求8所述的FRP型材连接方法，其特征在于，步骤3)中所述无捻纤维为浸溃了环氧树脂浸溃胶的无捻纤维。
10.如权利要求8所述的FRP型材连接方法，其特征在于，步骤3)中所述无捻纤维包括由芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维制作的纤维丝束或纤维纱。
全文摘要
本发明公开了一种FRP型材连接节点及方法，FRP型材的数量为两块，两块FRP型材的搭接段均设置有绑扎槽，两块FRP型材的搭接段交错搭接设置，两块FRP型材的搭接段之间设置有环氧树脂浸渍胶层，两块FRP型材的绑扎槽相互对应，绑扎槽的两侧绕有无捻纤维。本发明将无捻纤维引入到胶层抗剪界面，大大提高了胶层界面的抗剪强度，实现了胶结与纤维绑扎的共同受力；绑扎无捻纤维的存在大大限制了胶层劈裂正应力的发展，防止胶层在剪切应力较低的情况下，因为劈裂正应力过大而破坏；具有强度高、延性好、接头效率高等优点；FRP型材连接节点所用材料与FRP型材的基本构成相近，连接紧密且具有耐腐蚀、耐疲劳及良好的空气稳定性等优点。
文档编号B29C65/48GK103104067SQ20131002830
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者吴刚 申请人:东南大学