本發(fā)明涉及土木工程的空間結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于穹頂結(jié)構(gòu)下節(jié)點的FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向裝置。本裝置也可用于體外FRP預(yù)應(yīng)力筋或索的轉(zhuǎn)向。

背景技術(shù)：

穹頂結(jié)構(gòu)是由拉索和壓桿構(gòu)成的空間鉸接體系，并依靠拉索和壓桿之間的平衡預(yù)應(yīng)力提供剛度。具有適應(yīng)跨度大、結(jié)構(gòu)自重輕、充分利用高強材料、節(jié)約材料、現(xiàn)場裝配化程度高、施工速度快和施工環(huán)保等優(yōu)點,十分廣泛地應(yīng)用于大跨空間結(jié)構(gòu)中。

然而,由于穹頂結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力索外露于周圍環(huán)境中,預(yù)應(yīng)力索的防腐問題是值得重點注意的問題。隨著高強輕質(zhì)、耐腐蝕性能優(yōu)越的纖維增強復(fù)合材料(FRP)逐漸在土木建筑中得到推廣應(yīng)用,采用FRP索作為穹頂結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力索則可以很好的解決普通預(yù)應(yīng)力索所面臨的防腐問題。但是由于FRP材料抗剪強度低、不適于劇烈彎折,采用FRP材料作為預(yù)應(yīng)力索時的轉(zhuǎn)向問題制約著其應(yīng)用推廣,顯然常規(guī)適用于鋼索的預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向裝置不再適用于FRP索,一些研究者所提出的適用于FRP索的轉(zhuǎn)向裝置則常常面臨著預(yù)應(yīng)力損失大、對索損傷嚴(yán)重的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于穹頂結(jié)構(gòu)下節(jié)點的FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向裝置，以減少張拉時由于FRP索轉(zhuǎn)向引起的預(yù)應(yīng)力損失，并解決FRP索作為穹頂結(jié)構(gòu)環(huán)索，在撐桿下節(jié)點間轉(zhuǎn)向易發(fā)生剪切破壞的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種用于穹頂結(jié)構(gòu)下節(jié)點的FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向裝置，包括壓桿套筒、耳板、轉(zhuǎn)向套筒和索夾，其中，索夾包括上鋼夾板和下鋼夾板；所述壓桿套筒和耳板固定在上鋼夾板上，且耳板為兩塊，分別固定于壓桿套筒兩側(cè)；所述上鋼夾板和下鋼夾板相對的一面均開設(shè)有與轉(zhuǎn)向套筒弧度一致的弧形槽，轉(zhuǎn)向套筒置于該弧形槽中；上鋼夾板和下鋼夾板通過若干個緊固螺栓固定，并將轉(zhuǎn)向套筒固定于上鋼夾板和下鋼夾板之間。

所述轉(zhuǎn)向套筒的外法線面上沿外法線方向開設(shè)有槽和孔，孔為兩個，分別位于槽的兩端。

所述槽的長度不長于弧形槽的長度。

所述轉(zhuǎn)向套筒上的兩個孔位于索夾的相對的兩個端部。

所述轉(zhuǎn)向套筒的端部的內(nèi)壁處進行倒圓角處理。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供了一種用于穹頂結(jié)構(gòu)下節(jié)點的FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向裝置，由彎成特定角度并開槽的轉(zhuǎn)向套管和索夾組成。位于索夾內(nèi)部的轉(zhuǎn)向套管部分在外側(cè)面上開槽，槽的兩端打孔。轉(zhuǎn)向套管內(nèi)徑略大于FRP環(huán)索的直徑，目的是使FRP筋材能夠順利穿過開槽的鋼管，其特點是將FRP環(huán)索穿過轉(zhuǎn)向套筒后，能夠轉(zhuǎn)過設(shè)計的角度。該裝置構(gòu)造簡單、施工方便。施工過程中張拉環(huán)索時放松索夾，F(xiàn)RP環(huán)索可在鋼管中自由滑動，可減少FRP環(huán)索的預(yù)應(yīng)力損失，使整圈環(huán)索的應(yīng)力在各個下節(jié)點之間分布均勻。當(dāng)張拉到設(shè)計預(yù)應(yīng)力大小后，夾緊索夾，壓扁開槽的圓鋼管，最后夾緊FRP索，阻止鋼管和環(huán)索間的相對滑動，并增加結(jié)構(gòu)的整體性。位于索夾外的鋼管沒有開槽的原因是鋼管伸出索夾部分需要單獨承受環(huán)索張拉并轉(zhuǎn)向后的索力。本裝置解決了需要轉(zhuǎn)向的FRP筋或索在某一截面轉(zhuǎn)角過大而發(fā)生剪切破壞的技術(shù)難題。其不僅可以用于穹頂結(jié)構(gòu)的下節(jié)點中FRP索的轉(zhuǎn)向，也可以用于有較大轉(zhuǎn)角需求的體外預(yù)應(yīng)力FRP筋的轉(zhuǎn)向。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是轉(zhuǎn)向套管及下鋼板夾的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是轉(zhuǎn)向套管及FRP筋材位于索夾的位置關(guān)系示意圖；

圖4是實施例1的實際試驗?zāi)Ｐ椭械膶嵨飯D；

圖5是實施例2的實際試驗?zāi)Ｐ椭械膶嵨飯D。

圖中，1-壓桿套筒，2-耳板，3-轉(zhuǎn)向套筒，4-索夾，5-上鋼夾板，6-緊固螺栓，7-下鋼夾板，8-弧形槽，9-外法線面，10-孔，11-槽，12-FRP索。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

實施例1

參照圖1所示，可引導(dǎo)FRP環(huán)索轉(zhuǎn)向的穹頂結(jié)構(gòu)撐桿下節(jié)點。由壓桿套筒1、耳板2、轉(zhuǎn)向套筒3和索夾4組成，其中，索夾4包括上鋼夾板5和下鋼夾板7；所述壓桿套筒1和耳板2焊接在上鋼夾板5上，且耳板2為兩塊，分別焊接于壓桿套筒1兩側(cè)；所述上鋼夾板5和下鋼夾板7相對的一面均開設(shè)有與轉(zhuǎn)向套筒3弧度一致的弧形槽8，轉(zhuǎn)向套筒3置于該弧形槽8中；上鋼夾板5和下鋼夾板7通過若干個緊固螺栓6固定，并將轉(zhuǎn)向套筒3固定于上鋼夾板5和下鋼夾板7之間。

轉(zhuǎn)向套筒3的外法線面9上沿外法線方向開設(shè)有槽11和孔10，孔10為兩個，分別位于槽11的兩端。槽11的長度不長于弧形槽8的長度。轉(zhuǎn)向套筒3上的兩個孔10位于索夾4的相對的兩個端部。

轉(zhuǎn)向套筒3的端部的內(nèi)壁處經(jīng)過倒圓角處理，以防止FRP索硬接觸折斷。

轉(zhuǎn)向套筒3上外法線面進行了打孔開槽處理，并在鋼管端部與FRP索12接觸處進行了倒圓角處理，以防止FRP索硬接觸折斷，上下鋼夾板5依據(jù)轉(zhuǎn)向套筒3的形狀和弧度設(shè)置有弧形槽，以達(dá)到張拉后夾緊轉(zhuǎn)向套筒的目的。

參考圖3所示，所用FRP索為直徑為5mm的FRP索，鋼管內(nèi)徑為8mm，中心軸線弧長為210mm，彎過18°，當(dāng)FRP索穿過鋼管后,自然狀態(tài)下回轉(zhuǎn)半徑為1120mm，最大彎曲應(yīng)力為328MPa。

參考圖4所示，為該裝置應(yīng)用于實際試驗?zāi)Ｐ椭械膶嵨飯D，F(xiàn)RP索穿過套筒后已轉(zhuǎn)過18°，當(dāng)對環(huán)索進行張拉時，F(xiàn)RP環(huán)索將對套筒進行擠壓，協(xié)調(diào)變形，最終在相鄰節(jié)點之間環(huán)索轉(zhuǎn)角達(dá)到了30°。

實施例2

實施例2的裝置與實施例1基本相同，這里不再贅述。

參考圖3所示，當(dāng)FRP索的直徑為15mm時，鋼管內(nèi)徑為20mm，鋼管壁厚2.5mm，鋼管中心軸弧長268mm，彎過14°，鋼管的曲率半徑1.1m。此時，自然狀態(tài)索的回轉(zhuǎn)半徑為2807mm，相應(yīng)的彎曲應(yīng)力為460MPa。或者如果單根FRP索直徑過大造成彎曲困難，可以設(shè)置多根索的轉(zhuǎn)向，例如圖5為雙索轉(zhuǎn)向?qū)嵗?/p>

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。