專(zhuān)利名稱(chēng)：一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種錨具，尤其是涉及一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具。
背景技術(shù)：
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(fiber reinforced polymer,簡(jiǎn)稱(chēng)FRP)是由纖維復(fù)合材料與基體材料按一定比例混合并經(jīng)過(guò)一定工藝復(fù)合形成的高性能新型材料。近年來(lái)，F(xiàn)RP以其高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)始在土木與建筑工程結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用，并受到工程界的廣泛關(guān)注。FRP可作為拉索和吊索應(yīng)用于大跨索支撐結(jié)構(gòu)和吊拉結(jié)構(gòu)，也可作為主纜和吊索應(yīng)用于懸索結(jié)構(gòu)，在土木工程中獲得較為廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的用于FRP筋/索的錨具大部分采用內(nèi)錐式錨筒對(duì)FRP筋/索進(jìn)行錨固，所 述的內(nèi)錐式錨筒同軸開(kāi)設(shè)有錐形通孔，錐形通孔為錨具的錨固區(qū)，該類(lèi)錨具在組裝時(shí)，先將FRP筋/索放進(jìn)所述的錐形通孔內(nèi)，接著往所述的錐形通孔中灌注粘結(jié)介質(zhì)，使得FRP筋/索、內(nèi)錐式錨筒與粘結(jié)介質(zhì)固定粘結(jié)成型，最后再連接有關(guān)附屬的裝置從而完成組裝，錨具靠?jī)?nèi)部FRP筋/索與粘結(jié)介質(zhì)間界面的粘結(jié)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)對(duì)FRP筋/索的錨固。但該類(lèi)錨具的錐形通孔的孔徑由錨筒的受荷端至自由端呈從小到大分布，使得錨固區(qū)FRP筋/索表面壓應(yīng)力由自由端(對(duì)應(yīng)錐形通孔的大口徑端)至受荷端(對(duì)應(yīng)錐形通孔的小口徑端)呈從小到大分布，造成錨固區(qū)的粘結(jié)力主要分布在錨固體系的前面部分(靠近受荷端的部分)，如此以來(lái)受荷端的FRP筋/索表面出現(xiàn)壓應(yīng)力集中的現(xiàn)象很普遍，容易造成受荷端的FRP筋/索過(guò)早受損而導(dǎo)致FRP筋/索提前進(jìn)入破壞狀態(tài)現(xiàn)象的發(fā)生，從而不能使FRP筋/索的設(shè)計(jì)強(qiáng)度獲得成分發(fā)揮，故該類(lèi)錨具存在內(nèi)部受力不合理、錨固效率偏低的問(wèn)題；且現(xiàn)有的錨具由于錨固區(qū)FRP筋/索受力的不合理性，導(dǎo)致其體積過(guò)大，造成生產(chǎn)成本增加，不利于組裝，后期維護(hù)成本高；另外，現(xiàn)有的錨具均未有防腐功能，導(dǎo)致錨固體系的耐久性不好。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種體積小，內(nèi)部受力合理，可有效提高錨固效率的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，包括用于錨固FRP筋/索的錨筒，所述的錨筒內(nèi)同軸開(kāi)設(shè)有錐形通孔，所述的錐形通孔內(nèi)嵌設(shè)有與所述的錐形通孔相適配的裝設(shè)有FRP筋/索的套管組件，所述錨筒的端部固定設(shè)置有封蓋，所述錐形通孔的孔徑由所述錨筒的自由端至受荷端呈從小到大分布。所述的套管組件包括管壁上軸向開(kāi)設(shè)有至少三條結(jié)構(gòu)相同的分割槽的套管，所述的FRP筋/索通過(guò)粘結(jié)介質(zhì)固定設(shè)置在所述的套管內(nèi)，所述的分割槽由所述的套管的后端面一直延伸至所述的套管的前端部，所述的套管伸入所述的錐形通孔中并與所述的錐形通孔過(guò)盈配合，所述的套管的后端部伸出所述錨筒的自由端，所述的套管的后端部上螺接有后封蓋，所述的后封蓋的端面壓在所述的錨筒的后端面上，所述錨筒的受荷端上螺接有前封蓋，所述的FRP筋/索穿過(guò)所述的前封蓋，當(dāng)整個(gè)錨固體系受較大的外拉力作用時(shí)，套管與錨筒之間會(huì)發(fā)生相互脫離的趨勢(shì)，前封蓋能有效防止這種相互脫離的發(fā)生，后封蓋也起到一定的阻止套管與錨筒之間相互脫離的作用。所述套管的內(nèi)壁上間隔開(kāi)設(shè)有多個(gè)環(huán)形凹槽，它可有效阻止粘結(jié)介質(zhì)與套管間發(fā)生相互脫離，從而使得受荷端的FRP筋/索表面不會(huì)發(fā)生壓應(yīng)力集中現(xiàn)象，進(jìn)而避免了受荷端的FRP筋/索受損現(xiàn)象的發(fā)生。所述錨筒的受荷端上設(shè)置有環(huán)形擋面，所述的前封蓋的端面壓在所述的環(huán)形擋面上，使得前封蓋能更有效地防止套管與錨筒之間相互脫離現(xiàn)象的發(fā)生，所述的FRP筋/索與所述的前封蓋之間設(shè)置有塑料套圈，避免了因FRP筋/索與前封蓋間的摩擦造成的FRP筋/索表面受損現(xiàn)象的發(fā)生。所述的前封蓋上開(kāi)設(shè)有凹槽，所述的凹槽內(nèi)填充有防腐材料，所述的套管的后端部?jī)?nèi)填充有防腐材料，可較大程度地減少外部不利環(huán)境因素(如雨水、酸或堿性物質(zhì)、凍融循環(huán)作用、干濕循環(huán)作用及濕熱作用等)對(duì)錨固區(qū)內(nèi)粘結(jié)介質(zhì)與FRP筋/索的粘結(jié)界面的腐 蝕作用，從而有效地提高了錨固體系的耐久性。所述的防腐材料采用高密度聚乙烯。所有分割槽的寬度之和為S，所述的套管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，所述的錐形通孔的內(nèi)錐角為Θ，則 S 彡 2 31 Litg Θ。所述的FRP筋/索的外徑為Cl1，所述的錐形通孔的最大孔徑為d2，所述的錨筒的外徑為 d3，則 d2 彡 I. 2 (屯+21^8 Θ )，I. 2d2 彡 d3 彡 I. 4d2。所述的錐形通孔的內(nèi)錐角Θ滿(mǎn)足0.5° ( Θ <1.5°，所述的錨筒的長(zhǎng)度匕滿(mǎn)足 120mm < L2 < 350mm。所述的粘結(jié)介質(zhì)采用環(huán)氧樹(shù)脂膠或環(huán)氧樹(shù)脂砂漿。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于由于錐形通孔內(nèi)嵌設(shè)有與錐形通孔相適配的裝設(shè)有FRP筋/索的套管組件，錨筒的端部固定設(shè)置有封蓋，錐形通孔的孔徑由錨筒的自由端至受荷端呈從小到大分布(與現(xiàn)有錨筒相反)，錨固區(qū)的受力發(fā)生了根本性變化，受力更趨合理，使得錨固區(qū)內(nèi)FRP筋/索表面壓應(yīng)力由受荷端至自由端呈從小到大分布，使得錨固區(qū)的粘結(jié)力主要分布在錨固體系的后面部分(即靠近自由端的部分)，粘結(jié)力的峰值出現(xiàn)在自由端，避免了受荷端的FRP筋/索表面應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而有效避免了由于受荷端的FRP筋/索的過(guò)早受損而導(dǎo)致整根FRP筋/索提前進(jìn)入破壞狀態(tài)現(xiàn)象的發(fā)生，大大提高了錨固效率，使得錨具的錨固效率系數(shù)達(dá)到100%;另外，由于錨固區(qū)受力較現(xiàn)有錨具有了根本性的改變，且受力的合理性有較大幅度的提高，使得錨筒的長(zhǎng)度相對(duì)于同類(lèi)裝置可以縮短3(Γ50%，錨筒的外徑相對(duì)于同類(lèi)裝置可以縮小2(Γ30%，錨具的體積相對(duì)于同類(lèi)裝置可以減少559Γ75%，降低了生產(chǎn)成本，便于組裝操作，也有利于后期維護(hù)成本的降低。

圖I為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中A-A處的剖視圖；圖3為本實(shí)用新型中套管組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中B-B處的剖視圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖所示，一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，包括用于錨固FRP筋/索I的錨筒2，錨筒2內(nèi)同軸開(kāi)設(shè)有錐形通孔21，錐形通孔21內(nèi)嵌設(shè)有與錐形通孔21相適配的裝設(shè)有FRP筋/索I的套管組件，錐形通孔21的孔徑由錨筒2的自由端23至受荷端24呈從小到大分布，套管組件包括沿軸向開(kāi)設(shè)有四條結(jié)構(gòu)相同的分割槽311的套管31，分割槽311均勻分布在套管31的管壁上，套管31的內(nèi)壁上間隔開(kāi)設(shè)有多個(gè)環(huán)形凹槽312，F(xiàn)RP筋/索I通過(guò)粘結(jié)介質(zhì)32固定設(shè)置在套管31內(nèi)，粘結(jié)介質(zhì)32采用環(huán)氧樹(shù)脂膠或環(huán)氧樹(shù)脂砂漿，分割槽311由套管31的后端面315 —直延伸至套管31的前端部314，套管31伸入錐形通孔21中并與錐形通孔21過(guò)盈配合，套管31的后端部313伸出錨筒2的自由端23，套管31的后端部313內(nèi)填充有高密度聚乙烯4，套管31的后端部313上螺接有后封蓋5，后封蓋5的端面壓在錨筒2的后端面上，錨筒2的受荷端24上螺接有前封蓋6，錨筒2的受荷端24上設(shè)置有環(huán)形擋面22，前封蓋6的端面壓在環(huán)形擋面22上，前封蓋6上開(kāi)設(shè)有凹槽61，凹槽61內(nèi)填充有高密度聚乙烯4，F(xiàn)RP筋/索I穿過(guò)前封蓋6，F(xiàn)RP筋/索I與前封蓋6之間設(shè)·置有塑料套圈7，所有分割槽311的寬度之和為S，套管31的長(zhǎng)度SL1，錐形通孔21的內(nèi)錐角為Θ，則S彡2 π Qtg Θ，F(xiàn)RP筋/索I的外徑為Cl1，錐形通孔21的最大孔徑為d2，錨筒2的外徑為d3，則d2彡I. 2 (dpLitg Θ )，I. 2 W I. 4d2，錐形通孔21的內(nèi)錐角Θ滿(mǎn)足
0.5。彡Θ彡I. 5。，錨筒2的長(zhǎng)度L2滿(mǎn)足120mm彡L2彡350mm。上述實(shí)施例中的分割槽311的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求也可以為三條、五條或更多。本實(shí)用新型纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具的組裝流程先將FRP筋/索I放進(jìn)套管31內(nèi)，接著往套管31中灌注粘結(jié)介質(zhì)32形成套管組件，通過(guò)千斤頂將事先預(yù)制好套管組件頂至錐形通孔21內(nèi)，然后在錨筒2的受荷端24上螺接填充有高密度聚乙烯4的前封蓋6，在套管31的后端部313內(nèi)填充高密度聚乙烯4，在套管31的后端部313上螺接后封蓋5，最后在錨筒2的外表面上旋接上傳力螺母，即可完成組裝，實(shí)現(xiàn)了模塊化組裝，組裝方便。
權(quán)利要求1.一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，包括用于錨固FRP筋/索的錨筒，所述的錨筒內(nèi)同軸開(kāi)設(shè)有錐形通孔，其特征在于所述的錐形通孔內(nèi)嵌設(shè)有與所述的錐形通孔相適配的裝設(shè)有FRP筋/索的套管組件，所述錨筒的端部固定設(shè)置有封蓋，所述的錐形通孔的孔徑由所述錨筒的自由端至受荷端呈從小到大分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，其特征在于所述的套管組件包括管壁上軸向開(kāi)設(shè)有至少三條結(jié)構(gòu)相同的分割槽的套管，所述的FRP筋/索通過(guò)粘結(jié)介質(zhì)固定設(shè)置在所述的套管內(nèi)，所述的分割槽由所述的套管的后端面一直延伸至所述的套管的前端部，所述的套管伸入所述的錐形通孔中并與所述的錐形通孔過(guò)盈配合，所述的套管的后端部伸出所述錨筒的自由端，所述的套管的后端部上螺接有后封蓋，所述的后封蓋的端面壓在所述的錨筒的后端面上，所述錨筒的受荷端上螺接有前封蓋，所述的FRP筋/索穿過(guò)所述的前封蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，其特征在于所述套管的內(nèi)壁上間隔開(kāi)設(shè)有多個(gè)環(huán)形凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，其特征在于所述錨筒的受荷端上設(shè)置有環(huán)形擋面，所述的前封蓋的端面壓在所述的環(huán)形擋面上，所述的FRP筋/索與所述的前封蓋之間設(shè)置有塑料套圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，其特征在于所述的前封蓋上開(kāi)設(shè)有凹槽，所述的凹槽內(nèi)填充有防腐材料，所述的套管的后端部?jī)?nèi)填充有防腐材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，其特征在于所述的防腐材料采用高密度聚乙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，其特征在于所有分割槽的寬度之和為S，所述的套管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，所述的錐形通孔的內(nèi)錐角為Θ，則S ^ 2 L^g Θ。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，其特征在于所述的FRP筋/索的外徑為Cl1，所述的錐形通孔的最大孔徑為d2，所述的錨筒的外徑為d3，則d2 彡 I. 2 (d^SI^tg Θ ), I. 2d2 ^ d3 ^ I. 4d2。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，其特征在于所述的錐形通孔的內(nèi)錐角Θ滿(mǎn)足O. 5° ( Θ <1.5°，所述的錨筒的長(zhǎng)度L2滿(mǎn)足1 20mm ^ L2 ^ 350mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，其特征在于所述的粘結(jié)介質(zhì)采用環(huán)氧樹(shù)脂膠或環(huán)氧樹(shù)脂砂漿。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋/索錨具，包括用于錨固FRP筋/索的錨筒，錨筒內(nèi)同軸開(kāi)設(shè)有錐形通孔，特點(diǎn)是錐形通孔內(nèi)嵌設(shè)有與錐形通孔相適配的裝設(shè)有FRP筋/索的套管組件，錨筒的端部固定設(shè)置有封蓋，錐形通孔的孔徑由錨筒的自由端至受荷端呈從小到大分布；優(yōu)點(diǎn)是錨固區(qū)的受力發(fā)生了根本性變化，受力更趨合理，大幅度地縮小了錨具的體積，錨固區(qū)FRP筋/索表面的壓應(yīng)力大小由受荷端至自由端呈從小到大分布，受荷端的FRP筋/索表面不會(huì)出現(xiàn)壓應(yīng)力集中帶來(lái)的受損現(xiàn)象，錨固區(qū)內(nèi)粘結(jié)介質(zhì)與FRP筋/索的粘結(jié)界面的粘結(jié)力峰值出現(xiàn)在自由端，大大提高了錨固效率，錨固效率系數(shù)達(dá)到100%，具備了良好的耐久性。
文檔編號(hào)E04C5/12GK202718292SQ20122032757
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者諸葛萍, 丁勇, 鄭榮躍, 布占宇, 朱劍鋒, 蕭寒, 祝會(huì)兵 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)