用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的螺旋摩擦式錨具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的螺旋摩擦式錨具，包括兩塊帶螺旋槽的蓋板A和蓋板B、一個(gè)帶螺旋槽的柱芯、一個(gè)拉索緊固器；其中蓋板和柱芯中的螺旋槽截面均為直徑相同的半圓，兩塊蓋板和柱芯中的螺旋槽相互配合形成一截面為圓的空間螺旋槽；蓋板A在螺旋槽的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別開有進(jìn)入孔和輸出孔，和螺旋槽截面相同直徑的FRP筋拉索穿過蓋板A的進(jìn)入孔、纏繞在柱芯中的螺旋槽內(nèi)，并穿過蓋板A的輸出孔，F(xiàn)RP筋拉索被蓋板和柱芯形成的空間旋轉(zhuǎn)槽曲面所包裹，F(xiàn)RP筋拉索末端由安裝在蓋板A上的拉索緊固器固定。蓋板A、蓋板B、帶螺旋槽的柱芯三者通過兩端的定位銷連接固定本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，性能可靠、持久耐用。
【專利說明】用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的螺旋摩擦式錨具
[0001]本申請是申請?zhí)?201310278641.9、申請日“2013.7.4”、名稱“應(yīng)用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的可調(diào)預(yù)緊力摩擦式錨具”的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種土木工程和交通工程中的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)筋拉索錨固裝置，是一種應(yīng)用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的可調(diào)預(yù)緊力摩擦式錨具。

【背景技術(shù)】
[0003]目前世界上斜拉橋主跨最大已達(dá)到1088m (蘇通大橋)，采用的鋼纜拉索已漸近其使用極限。因?yàn)殡S著跨度的繼續(xù)大幅度增加，鋼纜拉索的重量在橋的荷載中的比重將明顯增加，這時(shí)鋼纜拉索已不能勝任。超大跨度懸索橋也有同樣的問題。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)筋具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐疲勞、低松弛、電磁絕緣性佳及減震性能好等優(yōu)點(diǎn)，作為斜拉橋和懸索橋的強(qiáng)力拉索有很好的應(yīng)用前景。作為主要受力構(gòu)件的CFRP筋拉索，其承載力主要由錨固性能控制，而不是由CFRP筋本身的強(qiáng)度控制。這是因?yàn)镃FRP筋的橫向抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度較低，傳統(tǒng)的鋼纜拉索錨具將不再適合CFRP拉索的錨固，否則由于CFRP筋的較低的抗剪靜力強(qiáng)度和更低的抗剪疲勞強(qiáng)度，將導(dǎo)致其在錨固區(qū)的過早失效。這也是CFRP筋拉索現(xiàn)在沒有能在橋梁工程和一般土木工程中達(dá)到廣泛應(yīng)用的重要原因之一。因此要將CFRP筋拉索應(yīng)用到超大跨度及特大跨度斜拉橋和懸索橋上,可靠有效的強(qiáng)力錨具的研制是一個(gè)急需解決的問題?，F(xiàn)在各國一直在進(jìn)行CFRP筋專用錨具的研究和開發(fā)，按照這些錨具的受力工作原理，它們基本上可以分為機(jī)械夾持式和粘結(jié)式錨具兩大類。機(jī)械夾持式錨具存在著夾持區(qū)中施壓應(yīng)力均勻性的問題；當(dāng)拉索張力方向不斷變化時(shí)，機(jī)械夾持式錨具還存在加持區(qū)端部彎折和剪切疲勞等問題，粘結(jié)式錨具也存在粘結(jié)區(qū)端部彎折和剪切疲勞等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，性能可靠、持久耐用的應(yīng)用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的可調(diào)預(yù)緊力摩擦式錨具。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種應(yīng)用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的可調(diào)預(yù)緊力摩擦式錨具，其特征是:包括兩塊帶螺旋槽的蓋板A和蓋板B、一個(gè)帶螺旋槽的柱芯、一個(gè)拉索緊固器；其中蓋板和柱芯中的螺旋槽截面均為直徑相同的半圓，兩塊蓋板和柱芯中的螺旋槽相互配合形成一截面為圓的空間螺旋槽；蓋板A在螺旋槽的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別開有進(jìn)入孔和輸出孔，和螺旋槽截面相同直徑的FRP筋拉索穿過蓋板A的進(jìn)入孔、纏繞在柱芯中的螺旋槽內(nèi)，并穿過蓋板A的輸出孔，F(xiàn)RP筋拉索被蓋板和柱芯形成的空間旋轉(zhuǎn)槽曲面所包裹，F(xiàn)RP筋拉索末端由安裝在蓋板A上的拉索緊固器固定。
[0006]蓋板A、蓋板B、帶螺旋槽的柱芯三者通過兩端的定位銷連接固定。
[0007]蓋板A、蓋板B設(shè)有裙邊，蓋板A、蓋板B通過固定裙邊上的固定螺栓、螺母連接。
[0008]蓋板A和蓋板B之間留有間隙，可以調(diào)節(jié)固定螺栓螺母，使螺旋槽和FEP筋拉索間產(chǎn)生預(yù)緊壓力。
[0009]進(jìn)入孔和輸出孔的曲面和螺旋槽的曲面過渡連續(xù)光滑。
[0010]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，并具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、可對承受巨大拉力的CFRP筋拉索進(jìn)行錨固。傳統(tǒng)的夾片式或粘結(jié)式錨具需增長夾片長度或粘結(jié)區(qū)域長度來提高對纖維拉索的夾持力，夾持力增加有限。而本發(fā)明錨具是利用CFRP筋拉索的螺旋摩擦來平衡拉索的拉力，由歐拉柔索摩擦公式知，拉索的摩擦力與旋轉(zhuǎn)圈數(shù)成幾何級數(shù)增長關(guān)系。
[0011]2、FRP筋拉索在傳統(tǒng)的夾片式或粘結(jié)式錨具的錨固區(qū)迎力端部極易受到橫向壓力和剪力的作用，而FRP筋拉索的橫向抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度較低，在使用過程中易發(fā)生橫向剪切疲勞破壞。在本發(fā)明錨具中，F(xiàn)RP筋拉索纏繞在兩塊蓋板和柱芯的螺旋槽內(nèi)，可以基本消除橫向剪力的作用。只要根據(jù)FRP筋拉索直徑，確定適當(dāng)?shù)闹緝?nèi)外直徑和蓋板內(nèi)外直徑，加工出柱芯和蓋板A、蓋板B，并逐個(gè)分段高精度加工出空間位置精確，配合嚴(yán)絲合縫的螺旋槽，就可以保證FRP筋拉索可充分地包裹在錨具的空間螺旋槽內(nèi)。
[0012]3、本發(fā)明錨具可以通過調(diào)節(jié)兩蓋板之間的固定螺栓螺母來調(diào)節(jié)螺旋槽和FRP筋拉索之間的預(yù)緊力，進(jìn)一步增大FRP筋拉索所受旋轉(zhuǎn)摩擦力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1的另一角度示意圖。
[0016]圖3是圖1的左視圖。
[0017]圖4是圖3的左視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]一種應(yīng)用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的可調(diào)預(yù)緊力摩擦式錨具，包括兩塊帶螺旋槽的蓋板(A)I和蓋板(B)2、一個(gè)帶螺旋槽的柱芯3、一個(gè)拉索緊固器4;其中蓋板和柱芯中的螺旋槽截面均為直徑相同的半圓，兩塊蓋板和柱芯中的螺旋槽相互配合形成一截面為圓的空間螺旋槽；蓋板A在螺旋槽的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別開有進(jìn)入孔和輸出孔，和螺旋槽截面相同直徑的FRP筋拉索5穿過蓋板A的進(jìn)入孔、纏繞在柱芯中的螺旋槽內(nèi)，并穿過蓋板A的輸出孔，F(xiàn)RP筋拉索被蓋板和柱芯形成的空間旋轉(zhuǎn)槽曲面所包裹，F(xiàn)RP筋拉索末端由安裝在蓋板A上的拉索緊固器4固定。蓋板和柱芯均由高強(qiáng)度鋼制成，具有較高的材料強(qiáng)度。
[0019]蓋板A、蓋板B、帶螺旋槽的柱芯三者通過兩端的定位銷6連接固定。
[0020]蓋板A、蓋板B設(shè)有裙邊7，蓋板A、蓋板B通過固定裙邊上的固定螺栓、螺母8連接。
[0021 ] 蓋板A和蓋板B之間留有間隙，可以調(diào)節(jié)固定螺栓螺母，使螺旋槽和FEP筋拉索間產(chǎn)生預(yù)緊壓力。
[0022]進(jìn)入孔和輸出孔的曲面和螺旋槽的曲面過渡連續(xù)光滑。
【權(quán)利要求】
1.一種用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的螺旋摩擦式錨具，其特征是:包括兩塊帶螺旋槽的蓋板A和蓋板B、一個(gè)帶螺旋槽的柱芯、一個(gè)拉索緊固器；其中蓋板和柱芯中的螺旋槽截面均為直徑相同的半圓，兩塊蓋板和柱芯中的螺旋槽相互配合形成一截面為圓的空間螺旋槽；蓋板A在螺旋槽的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別開有進(jìn)入孔和輸出孔，和螺旋槽截面相同直徑的FRP筋拉索穿過蓋板A的進(jìn)入孔、纏繞在柱芯中的螺旋槽內(nèi)，并穿過蓋板A的輸出孔，F(xiàn)RP筋拉索被蓋板和柱芯形成的空間螺旋槽曲面所包裹，F(xiàn)RP筋拉索末端由安裝在蓋板A上的拉索緊固器固定；蓋板A和蓋板B之間留有間隙，可以調(diào)節(jié)固定螺栓螺母，使螺旋槽和FEP筋拉索間產(chǎn)生預(yù)緊壓力；進(jìn)入孔和輸出孔的曲面和螺旋槽的曲面過渡連續(xù)光滑；蓋板A、蓋板B、帶螺旋槽的柱芯三者通過兩端的定位銷連接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的螺旋摩擦式錨具，其特征是:根據(jù)FRP筋拉索直徑，確定適當(dāng)?shù)闹緝?nèi)外直徑和蓋板內(nèi)外直徑，加工出柱芯和蓋板A、蓋板B，并逐個(gè)分段加工出空間位置，配合螺旋槽，保證FRP筋拉索可充分地包裹在錨具的空間螺旋槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋拉索的螺旋摩擦式錨具，其特征是:通過調(diào)節(jié)兩蓋板之間的固定螺栓螺母來調(diào)節(jié)螺旋槽和FRP筋拉索之間的預(yù)緊力，進(jìn)一步增大FRP筋拉索所受旋轉(zhuǎn)摩擦力。
【文檔編號】E04C5/12GK104233955SQ201410506682
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】金江, 曹小建, 蔣泉, 丁華建 申請人:南通大學(xué)