專利名稱：通用型碳纖維筋夾片式錨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉土木工程錨具，尤其是中碳纖維聚合材料筋(CFRP)錨固設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
相對于鋼絞線，CFRP筋具有抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕及低松弛等突出優(yōu)點，可廣泛地 應(yīng)用于土木工程特別是橋梁工程。但CFRP筋抗剪能力差，傳統(tǒng)的鋼絞線夾片式錨具將會 使CFRP筋在錨固區(qū)受到過大的剪力作用而過早地被剪斷，其抗拉強(qiáng)度不能得到充分的發(fā) 揮，因此，它不能直接用于錨固CFRP筋；另外，CFRP筋按表面形式分，有螺紋狀、微壓紋狀及 光圓表面形式的CFRP筋，因此，急需一種可靠的，可錨固各種表面形式的通用的CFRP筋夾 片式錨具。而現(xiàn)有的CFRP筋夾片式錨具在傳統(tǒng)的鋼絞線夾片式錨具的基礎(chǔ)上對夾片進(jìn)行 了改造，并引入軟金屬套管，在一定程度上減少了錨固區(qū)CFRP筋的受剪作用，但它們存在 錨環(huán)小孔端剪力過大，可靠性差，只能適用于錨固表面粗糙度較高(對表面形狀有特殊要求 的)CFRP筋等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點，本發(fā)明的目的是設(shè)計一種新型的通用型碳纖維筋夾片 式錨具，使之能克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點。本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。通用型碳纖維筋夾片式錨具，由夾片、與夾片相套合的錨環(huán)、旋接錨環(huán)外表面的限 位固件等組成。夾片為一帶內(nèi)孔的圓錐體剖成2 4片相同大小的單元體構(gòu)成，其外表面 加工成錐面，其錐角稍大于錨環(huán)的內(nèi)孔錐角，并與錨環(huán)內(nèi)孔匹配；在夾片內(nèi)設(shè)置有軟金屬套 管，所述套管的內(nèi)表面敷設(shè)有由60 140目硬質(zhì)顆粒構(gòu)成的增摩層。本發(fā)明能為CFRP筋提供一種夾片式錨具，它能適用于錨固包括光圓CFRP筋在內(nèi) 的各種表面形式的CFRP筋，可避免CFRP筋在錨環(huán)小孔端過早進(jìn)入受剪破壞，可靠性強(qiáng)，錨 固效率系數(shù)超過95%。


圖1是本發(fā)明的單孔夾片式錨具的剖視圖； 圖2是圖1中的A-A剖視圖3是套管結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是套管橫截面示意圖； 圖5是兩種夾片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6橡膠圈示意圖； 圖7是本發(fā)明的群錨結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括錨環(huán)4、夾片3、套管2、橡膠圈7、限位固件5及墊板6。錨環(huán)4由高強(qiáng)鋼棒加工而得，中間孔道加工成錐形孔，其外表面加工有與限位固 件5匹配的螺紋 ’夾片3的材料選用高強(qiáng)鋼棒，先將其外表面加工成錐面，其錐角稍大于錨 環(huán)4內(nèi)孔錐角，并與錨環(huán)4內(nèi)孔匹配，接著通過機(jī)械加工設(shè)置圓柱體內(nèi)孔，對其小孔端端部 內(nèi)外表面作圓角處理，夾片內(nèi)壁表面設(shè)置有環(huán)繞內(nèi)孔縱軸并具有相同間距的齒痕，其齒痕 的間距為8 12mm(疏齒)，或間距為0 8 (密齒)，齒痕的深度呈隨間距的增加而加深 的規(guī)律，疏齒對應(yīng)的齒深較密齒的深，齒痕能為夾片3—套管2界面提供較大的咬合力，防 止此界面發(fā)生滑移，之后將帶內(nèi)孔的圓錐體剖成2 4片相同大小的單元體，最后對單元體 進(jìn)行熱處理，至此，夾片3a (疏齒)和夾片3b (密齒)即可按此方法加工而得；錨環(huán)4的 內(nèi)孔壁和夾片3外表面的粗糙度相同，均較光滑。加工套管2時，選擇較小硬度對應(yīng)牌號的鋁管或銅管，其長度稍大于夾片3的長 度，將其沿軸向分成兩半，中間設(shè)有一定寬度的切縫8(如圖3和圖4)，套管的內(nèi)表面敷設(shè)有 由60 140目硬質(zhì)顆粒構(gòu)成的增摩層，一般可在其內(nèi)表面涂刷環(huán)氧樹脂膠，膠體薄而均勻， 接著將60目至140目的石英砂(或其他材料)撒在膠體表面，并去除未被粘住的多余的石 英砂，石英砂能為CFRPl筋一套管2界面提供較大的摩擦力，防止此界面發(fā)生較大的滑移， 待膠體干后，涂砂套管2即可制成。橡膠圈7 (圖6)可按設(shè)計要求直接從市場上購得；限位固件5為普通的螺母，需與 錨環(huán)4匹配；墊板6由普通鋼板按設(shè)計尺寸加工而成。如圖1所示，將CFRP筋1的端部穿過錨環(huán)4的錐形孔，將套管2套在CFRP筋1的 錨固區(qū)，接著將夾片3塞入錨環(huán)4錨孔，將橡膠圈7套在夾片3端部凹槽內(nèi)，沿CFRP筋1軸 向調(diào)節(jié)夾片3與套管2的相對位置，將夾片3置于套管2中部，之后將CFRP筋1、套管2及 夾片3整體結(jié)構(gòu)與錨環(huán)4塞緊，接著用千斤頂對夾片3的頂部(橫截面最大處)施加預(yù)緊 力至設(shè)計噸位，使CFRP筋1、套管2、夾片3及錨環(huán)4之間相互緊貼，并形成一個整體結(jié)構(gòu)， 將限位固件5旋至錨環(huán)4中部，并將限位固件5抵靠在墊板6上，待CFRP筋另一端按相同 的方法組裝完并在其軸向施加至設(shè)計預(yù)應(yīng)力時，旋轉(zhuǎn)CFRP筋另一端的限位固件5并緊貼在 墊板6上，至此，即可完成本發(fā)明錨具裝置應(yīng)用。上述CFRP筋1可為各種表面形式的CFRP 筋。圖7為多孔夾片式群錨，每個孔對應(yīng)的組件同上述單孔夾片式錨具，其組裝方法 同上述施工工藝，此錨具可適用于需錨固多跟CFRP筋1的結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，CFRP筋的端部穿過錨環(huán)的錐形孔，錨環(huán)大孔端緊挨CFRP筋端 部，CFRP筋與錨環(huán)間有2 4片外表面為錐形的夾片，夾片橫截面最小的端部緊挨錨環(huán)小 孔端，夾片外表面的錐角大于錨環(huán)內(nèi)孔錐角，CFRP筋與夾片間設(shè)置軟金屬套管(銅套管或 鋁套管)，軟金屬套管內(nèi)表面(與CFRP筋接觸的面)涂有石英砂(或其他材料)，石英砂目 數(shù)為60目至140目，錨環(huán)的外側(cè)設(shè)有限位固件(螺母)，若將CFRP筋作為預(yù)應(yīng)力筋使用時， 施加完預(yù)應(yīng)力后，調(diào)節(jié)限位固件至相應(yīng)的位置，并將限位固件置于支撐座上，從而保持預(yù)加 力。與現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明錨具具有如下優(yōu)點
1.由于夾片外表和錨環(huán)內(nèi)表面存在傾角差(不同的傾角)，夾片式錨具受力時，其錨固端CFRP筋表面所受的縱向剪力從錨環(huán)小孔端至大孔端逐漸變大，減少錨環(huán)小孔端CFRP筋 表面的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而避免CFRP筋在錨環(huán)小孔端過早進(jìn)入受剪破壞；
2.本錨具能錨固包括光圓CFRP筋在內(nèi)的各種表面形式的CFRP筋，這是由于軟金屬套 管內(nèi)表面涂有石英砂(或其他材料)，而相近的夾片式錨具要求CFRP筋的表面需具有較高 的粗糙度，不能很好地錨固光圓表面形式的CFRP筋，本夾片式錨具CFRP筋一套管界面具備 很高的抗滑移能力，避免CFRP筋滑脫，本錨具受極限力時其抗滑移安全系數(shù)達(dá)到2 3，可 使CFRP筋得到可靠地錨固，較高目數(shù)的石英砂幾乎不對CFRP筋表層造成損害，從而使得本 錨具備很高錨固效率系數(shù)，經(jīng)試驗驗證，各種表面形式的CFRP筋對應(yīng)的本錨具錨固效率系 數(shù)均超過95%，且性能穩(wěn)定；
3.經(jīng)疲勞試驗驗證，本夾片式錨具的疲勞性能優(yōu)異，能完全滿足動載作用下的受力要
求；
4.本夾片式錨具具有組裝簡單方便，張力或加載工藝簡單，易于施工，輕巧及組裝完 成后即可投入使用等優(yōu)點。
權(quán)利要求
一種通用型碳纖維筋夾片式錨具，由夾片、與夾片相套合的錨環(huán)、旋接錨環(huán)外表面的限位固件等組成，其特征在于，夾片為一帶內(nèi)孔的圓錐體剖成2～4片相同大小的單元體構(gòu)成，其外表面加工成錐面，其錐角稍大于錨環(huán)的內(nèi)孔錐角，并與錨環(huán)內(nèi)孔匹配；在夾片內(nèi)設(shè)置有軟金屬套管，所述套管的內(nèi)表面敷設(shè)有由60～140目硬質(zhì)顆粒構(gòu)成的增摩層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之通用型碳纖維筋夾片式錨具，其特征在于，所述夾片內(nèi)壁表 面設(shè)置有環(huán)繞內(nèi)孔縱軸并具有相同間距的齒痕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之通用型碳纖維筋夾片式錨具，其特征在于，所述增摩層由環(huán) 氧樹脂膠膠接石英砂構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述之通用型碳纖維筋夾片式錨具，其特征在于，所述齒痕之間的 間距為0 12mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述之通用型碳纖維筋夾片式錨具，其特征在于，所述齒痕的深度 呈隨間距的增加而加深的規(guī)律。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通用型碳纖維筋夾片式錨具，由夾片、夾片內(nèi)側(cè)的增摩套管、與夾片相套合的錨環(huán)、旋接錨環(huán)外表面的限位固件等組成。夾片為一帶內(nèi)孔的圓錐體剖成2～4片相同大小的單元體構(gòu)成，其外表面加工成錐面，其錐角稍大于錨環(huán)的內(nèi)孔錐角，并與錨環(huán)內(nèi)孔匹配；在夾片內(nèi)設(shè)置有軟金屬套管，所述套管的內(nèi)表面敷設(shè)有由60～140目硬質(zhì)顆粒構(gòu)成的增摩層。本發(fā)明夾片式錨具具備很高的抗滑移能力，避免CFRP筋滑脫，而錨固時對CFRP筋的損傷又極小，受極限力時其抗滑移安全系數(shù)達(dá)到2～3，可使各種表面形式的CFRP筋得到可靠地錨固。
文檔編號E04C5/12GK101967867SQ20101052151
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者任偉平, 侯蘇偉, 劉明虎, 葉華文, 強(qiáng)士中, 徐勛, 徐國平, 李永樂, 李翠娟, 肖林, 諸葛萍 申請人:西南交通大學(xué)