FRP型材-钢型材槽齿胶结连接节点及施工方法与流程

本发明涉及土建交通结构技术领域，具体是一种frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点及施工方法。

背景技术：

frp型材是是由连续纤维与树脂基体按一定比例混合并经过一定成型工艺形成的高性能新型复合材料。纤维是frp型材受力的主体，树脂基体的作用是将纤维丝束联系起来形成有机的整体，协同受力，纤维和树脂的性能共同决定了frp的宏观力学性能。frp型材具有比强度和比刚度高，抗疲劳性和耐久性好及可设计性强等特点。目前应用于土木工程领域的frp型材的生产几乎均是采用拉挤成型工艺，frp型材的连接节点是其在土木工程领域应用的主要瓶颈之一。

目前frp型材与钢型材的连接节点主要有螺栓节点和胶结节点：frp型材与钢型材的螺栓节点中的螺栓多采用钢螺栓，由于frp型材抗剪强度远低于钢材，故此种节点的破坏模式均为frp型材被剪切破坏，且由于此种连接方式需要在frp型材上钻孔，使得节点连接效率较低(低于30％)，因此，frp型材与钢型材的螺栓连接节点在主要受力构件的连接中不会采用。frp型材与钢型材的胶结连接节点是采用胶粘剂连接frp型材与钢型材，此种连接方式不会对连接母材造成破坏，其破坏模式多为frp型材或钢型材的剥离破坏，破坏的本质是外力在节点中所产生剪力超过了节点的抗剪强度。因此，需要一种节点连接效率更高的frp型材与钢型材的胶结连接节点以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服frp型材连接节点这一限制frp型材推广应用的主要瓶颈问题，提供了一种frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点及施工方法。

本发明采用的技术方案为：一种frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点，包括frp型材、钢型材和胶粘剂；

所述钢型材上沿长度方向加工凹槽，且钢型材上的凹槽内设置有凸起，frp型材上设置与钢型材上凹槽对应的长条凸起，frp型材上长条凸起包括基本凸起和大凸起，将钢型材与frp型材水平搭接，基本凸起和大凸起的位置和尺寸，须通过钢型材上凹槽尺寸和胶层厚度计算计算确定，frp型材上的长条凸起嵌入到钢型材的凹槽内，frp型材和钢型材之间填充有胶粘剂。

作为优选，所述钢型材上凹槽间距为钢型材截面宽度的20-25％，凹槽数量不小于3条。

作为优选，所述钢型材上凹槽方向平行于钢型材长度方向，即平行于节点的受力方向；所述钢型材上沿长度方向的凹槽长度等于frp型材与钢型材连结节点的长度，具体长度通过计算确定。凹槽方向也可根据节点受力方向调整，与钢型材长度方向呈一定夹角，夹角小于45度。

作为优选，所述钢型材上凹槽深度为25％-45％的钢型材厚度，凹槽宽度为20％-40％的钢型材厚度，凹槽的具体深度和宽度参数可通过计算确定。

作为优选，所述钢型材上凹槽内凸起的高度为凹槽深度的30％-50％，凸起的宽度为凹槽深度的30％-50％，凸起数量不小于6个。

作为优选，所述frp型材上的长条凸起的宽度小于钢型材上凹槽的宽度，且不小于钢型材上凹槽宽的80％。

作为优选，所述frp型材与钢型材之间胶粘剂的胶层厚度不小于15％的钢型材厚度或15％的frp型材厚度，钢型材凹槽内胶粘剂的胶层厚度不小于10％的钢型材厚度或15％的frp型材厚度，且两处胶层厚度均不宜小于1.5mm。

作为优选，所述frp型材与钢型材的厚度均不小于10mm，且frp型材的抗拉强度为钢型材抗拉强度的1.5倍以上。

上述一种frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：根据钢材的种类(q234，q345等)与强度、frp型材的种类(brfp，cfrp，grfp等)和强度、连结节点受力的大小和方向等，计算确定连结节点的长度，以及钢型材上凹槽的方向和长度等。

步骤2：根据钢型材截面的宽度和钢型材厚度，计算确定钢型材上凹槽的间距、宽度、深度、以及凹槽内凸起的宽度、高度和间距等，并对钢型材进行加工，钢型材开槽方式分为两种：对于新建结构，采用线切割方式切割；对于加固结构，采用切割机切割，钢型材上凹槽加工完成后需进行清洗。

步骤3：根据钢型材上凹槽的参数，确定frp型材上长条凸起的参数并进行frp型材的加工制作，frp型材的加工采用拉挤成型工艺，长条凸起与型材一体加工。

步骤4：根据选定的胶粘剂和胶粘剂的胶层厚度，在钢型材表面均匀涂刷胶粘剂，并根据胶层厚度数值，在钢型材上放置相应直径的小钢珠控制胶层厚度，而后将frp型材对应放置于钢型材上，通过装置施加预紧力排除frp型材与钢型材之间的间隙和空气，确保二者紧密贴合。

步骤5：进行胶粘剂的养护，当胶粘剂强度达到要求时，拆除frp型材和钢型材之间的预紧力装置，完成frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点的施工。

有益效果：本发明的frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点及施工方法，具有以下有益效果：钢型材上设置有凹槽，且钢型材凹槽内有凸起，frp型材上设置有与钢型材凹槽对应的长条凸起，可以提高frp型材-钢型材胶结连接节点的抗剪承载力。解决frp型材与钢型材采用螺栓节点时frp型材的剪切破坏，及frp型材与钢型材的胶结连接节点采用胶粘剂连接时，出现的frp型材或钢型材的剥离破坏。frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点提高了节点连接效率，解决frp型材的连接节点这一瓶颈问题，且施工简单，可在新建frp型材结构和既有钢结构加固中的得到应用。

附图说明

图1为钢型材开槽平面图；

图2为frp型材上凸起平面图；

图3为frp型材-钢型材槽齿胶结连接结节点平面图；

图4为钢型材开斜槽平面图；

图5为钢型材上凹槽剖面图(图a-a)；

图6为frp型材上凸起长条剖面图(图b-b)；

图7为frp型材-钢型材槽齿胶结连接结节点剖面图(图c-c)；

图8为钢型材上凹槽剖面构造图；

图9为frp型材上凸起长条剖面构造图；

图10为frp型材-钢型材槽齿胶结连接结节点剖面构造图；

图中：1-钢型材，2-凹槽，3-凸起，4-钢型材长度方向，5-frp型材，6-长条凸起，7-大凸起，8-基本凸起，10-胶粘剂，13-胶粘剂，14-胶粘剂，15-夹角。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1-3和图5-7所示，本发明的一种frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点，包括frp型材5、钢型材1和胶粘剂10；钢型材1上沿钢型材长度方向4加工凹槽2，且钢型材上的凹槽2内设置有凸起3。frp型材5上设置与钢型材上凹槽对应的长条凸起6，frp型材5上长条凸起6包括基本凸起8和大凸起7，将钢型材1与frp型材5水平搭接，frp型材5上的长条凸起6嵌入到钢型材1的凹槽2内，frp型材5和钢型材1之间填充有胶粘剂10。

如图4所示，当钢型材1和frp型材5连结节点的受力方向与钢型材长度方向4不一致时，钢型材1上凹槽2的方向可与钢型材长度方向4有一定的夹角15，该夹角的不大于45度，钢型材上的斜向凹槽间距w5为钢型材上的竖向凹槽间距w2取值的1.1至1.4倍。

如图1-4和图8-10所示，钢型材1上沿钢型材长度方向4的凹槽长度l1等于frp型材5与钢型材1连结节点的长度，具体凹槽长度l1通过计算确定。钢板上凹槽间距w3为钢型材截面宽度w1的20-25％，凹槽数量不小于3条。

钢型材上凹槽深度h5为钢型材厚度h4的25％-45％，凹槽宽度w2为钢型材厚度h4的20％-40％，凹槽的具体深度h5和宽度w2参数可通过计算确定。

钢型材1上凹槽2内设置有凸起3，凹槽2内凸起3的高度h6为槽深度的30％-50％，凸起3的宽度t3为槽深度的30％-50％，凸起3数量不小于6个。

其中，frp型材5上设置有长条凸起6，该凸起6的宽度w4小于钢板1上凹槽2的宽度w2，且不小于钢板1上凹槽宽w2的80％。

frp型材上设置的长条凸起6包括基本凸起8和大凸起7，基本凸起8和大凸起7的位置和尺寸包括：frp型材上大凸起之间的间距t1、frp型材上大凸起之间的宽度t2、frp型材上凸起的最大高度h2、frp型材上大凸起的高度h3，须通过钢板1上凹槽2尺寸和胶层厚度计算计算确定。

其中，frp型材5与钢型材1之间胶粘剂13的厚度不小于15％的钢型材厚度或15％的frp型材厚度，钢型材1凹槽2内胶粘剂14厚度不小于10％的钢型材厚度或10％的frp型材厚度，且两处胶层厚度均不宜小于1.5mm。

其中，frp型材5的厚度h1与钢型材1的厚度h4均不小于10mm，且frp型材5的抗拉强度为钢型材1抗拉强度的1.5倍以上。

本具体实施方式还公开了对上述frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：根据钢型材1的种类(q234，q345等)与强度、frp型材5的种类(brfp，cfrp，grfp等)和强度、连结节点受力的大小和方向等，计算确定连结节点的长度l1，以及钢板1上凹槽2的方向和长度等。

步骤2：根据钢型材截面的宽度w1和钢型材厚度h4，计算确定钢型材上凹槽的间距w3、宽度w2、深度h5、以及凹槽内凸起的宽度t3、高度h6和间距t4等，并对钢型材1进行加工，钢型材1开槽方式分为两种：对于新建结构，采用线切割方式切割；对于加固结构，采用切割机切割，钢板上凹槽2加工完成后需进行清洗。

步骤3：根据钢型材上凹槽的参数，确定frp型材5上长条凸起6的参数，包括：frp型材上长条凸起宽度w4、frp型材上大凸起之间的间距t1、frp型材上大凸起之间的宽度t2、frp型材上凸起的最大高度h2、frp型材上大凸起的高度h3，并进行frp型材5的加工制作，frp型材5的加工采用拉挤成型工艺，长条凸起6与frp型材5一体加工。

步骤4：根据选定的胶粘剂10和胶层厚度，在钢型材1表面均匀涂刷胶粘剂10，并根据胶层厚度数值，在钢型材上放置相应直径的小钢珠控制胶层厚度，而后将frp型材5对应放置于钢型材1上，通过装置施加预紧力排除frp型材5与钢型材1之间的间隙和空气，确保二者紧密贴合。

步骤5：进行胶粘剂10的养护，当胶粘剂10强度达到要求时，拆除frp型材5和钢型材1之间的预紧力装置，完成frp型材-钢型材槽齿胶结连接节点的施工。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除