桿體連接裝置、錨桿及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種桿體連接裝置，用于桿體之間的連接，包括第一桿體、第二桿體、緊固件、套管、法蘭及填充材料，該第一桿體及該第二桿體的一端分別插入該緊固件中，并均與該緊固件形成過盈配合；該第一桿體、該第二桿體及該緊固件均水平置于該套管內(nèi)，該緊固件置于該套管的中部，該法蘭分別設于該套管的兩端，并與該套管相配合，該填充材料注入該套管中。本發(fā)明不僅提高了桿體拼接端的連接強度，保證拼接后桿體的抗拉強度的一致，而且由于所用材質(zhì)的多元化，技術人員可以使用不同材質(zhì)的桿體、緊固件及填充材料拼接出各種強度指標及特殊性能要求的長錨桿。本發(fā)明還提供一種錨桿及其制作方法。
【專利說明】桿體連接裝置、錨桿及其制作方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工程建材領域，特別是涉及一種復合材料桿體的連接裝置，另外本發(fā)明還涉及一種錨桿及其制作方法。

【背景技術】
[0002]近年來，我國不斷加快基礎設施的建設步伐，錨桿作為一種廣泛應用于工業(yè)、民用工程、地下結構、礦井巷道等巖土錨固工程的基礎構件，通過將其錨入巖土中承受拉力以平衡巖土的滑動推力，從而提高了巖土工程的穩(wěn)定性，對解決復雜巖土問題具有重要的意義。目前使用的錨桿主要有兩種，一種為普通砂漿錨桿，這種錨桿的注漿質(zhì)量難以保證，錨桿的承載力不可靠。另外一種就是鋼錨桿，目前混凝土結構一般都是以鋼錨桿作為增強材料，廣泛應用于各種實際工程中，但鋼錨桿應用于具有侵蝕性(例如嚴寒地區(qū)采用冰鹽化雪的公路橋梁或者海邊的港工結構等或者腐蝕性(比如暴露在含腐蝕性的氣液中))的環(huán)境時，在適宜的溫度和濕度條件下，鋼錨桿的表面鈍化膜會被破壞并開始腐蝕，最終導致混凝土結構承載能力下降甚至完全消失，埋下重大的安全隱患，所以鋼錨桿的腐蝕問題是制約鋼錨桿使用的重要因素，可能會造成嚴重的生命和財產(chǎn)損失。此外，鋼錨桿應用于高頻電磁場環(huán)境時，鋼筋的偶流效應產(chǎn)生的熱量會形成熱應力從而使得混凝土開裂，且鋼錨桿重量大，制造和運輸安裝都比較困難。鋼錨桿存在的這些種種不足嚴重影響了部分工程結構的質(zhì)量和壽命。
[0003]為此，工程技術人員開展了很多探索和研究。自從上世紀80年代中期以來，歐美及日本的技術人員開始采用FRP (纖維增強聚合物)這種新型人工纖維材料代替鋼筋，在工程應用領域取得了很大的進步。用FRP筋制成的FRP錨桿憑借較強的可設計性、較高的抗拉強度、優(yōu)良的耐腐蝕性、優(yōu)良的抗電磁性以及安裝的便捷性等諸多性能，在煤礦巷道支護等多個工程【技術領域】中得到越來越廣泛的使用。
[0004]但目前的FRP錨桿仍然存在著一定的缺陷，主要有幾個問題:
[0005]1、由于FRP屬于脆性材料，且各向異性，F(xiàn)RP錨桿的強度難以保證，在FRP內(nèi)部往往會形成弱纖維，而FRP錨桿的最終強度也往往取決于這類弱纖維。
[0006]2、FRP錨桿的抗剪強度和彈性模量均較小，一般不適合預應力很大的混凝土結構。
[0007]另外，在實際工程實踐中，在施工現(xiàn)場需要將幾段FRP錨桿加長拼接，而拼接后的錨桿抗拉強度難以保證。FRP錨桿拼接的方法不同于鋼錨桿的拼接方法，不能焊接，傳統(tǒng)的做法是通過環(huán)氧樹脂進行粘接，此方法使用大量的環(huán)氧樹脂作為粘結劑，既不經(jīng)濟又造成環(huán)境污染，同時由于對FRP本體的破壞，而不能保證FRP錨桿拼接后抗拉強度的一致性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明主要解決的技術問題是現(xiàn)有FRP錨桿的抗剪強度及彈性模量較小，如在施工現(xiàn)場拼接無法保證長錨桿的強度尤其是拼接端的抗拉強度，提供一種桿體連接裝置、錨桿及其制作方法，能夠有效解決上述技術問題。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是:提供一種桿體連接裝置，用于桿體之間的連接，其特征在于，包括:第一桿體；第二桿體；緊固件，所述第一桿體及所述第二桿體的一端分別插入所述緊固件中，并均與所述緊固件形成過盈配合；套管，所述第一桿體、所述第二桿體及所述緊固件均水平置于所述套管內(nèi)，所述緊固件置于所述套管的中部；法蘭，所述法蘭分別設于所述套管的兩端，并與所述套管相配合；填充材料；其中，所述套管的外管壁上設有透孔，所述填充材料從所述透孔注入所述套管中，將所述第一桿體、所述緊固件及所述第二桿體與所述套管及所述法蘭緊密粘結為一體。
[0010]優(yōu)選地，所述第一桿體與所述第二桿體在所述緊固件內(nèi)處于同一水平面上，且相鄰面的距離小于40mm。
[0011]優(yōu)選地，所述第一桿體及所述第二桿體均為FRP (Fiber Reinforced Polymer纖維增強聚合物)材質(zhì)，所述第一桿體及所述第二桿體的外表面粗糙，并設有規(guī)則的連續(xù)狀螺紋。
[0012]優(yōu)選地，所述緊固件的內(nèi)表面粗糙，外表面光滑；所述緊固件的外表面與所述套管的內(nèi)表面的直線距離大于O。
[0013]優(yōu)選地，所述緊固體采用PVC、尼龍或鋼等材質(zhì)；所述套管為金屬材質(zhì)，其內(nèi)表面設有內(nèi)螺紋。
[0014]優(yōu)選地，所述法蘭為螺紋法蘭，所述法蘭的頸部的外表面設有外螺紋，所述外螺紋與所述套管的內(nèi)螺紋相咬合。
[0015]優(yōu)選地，所述透孔的數(shù)量為兩個，對稱分布于所述套管的外管壁的同側(cè)。
[0016]優(yōu)選地，所述填充材料采用樹脂或砂漿等材質(zhì)。
[0017]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是:提供一種一種錨桿，所述錨桿配備有上述的桿體連接裝置。
[0018]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是:提供上述錨桿的制作方法，所述方法包括如下步驟:
[0019]SlOl:將第一 FRP桿體的一端沿水平方向穿設于第一法蘭及套筒的一端，將第二FRP桿體的一端沿水平方向穿設于第二法蘭及所述套筒的另一端，再將所述第一 FRP桿體的一端及所述第二 FRP桿體的一端分別插入緊固件的兩端并相固定，使得所述第一 FRP桿體、所述第二 FRP桿體在所述緊固件內(nèi)處于同一水平面上，且相鄰面的距離小于40mm ；
[0020]S102:將所述第一法蘭及所述第二法蘭分別與所述套筒相配合以封閉所述套筒，使得所述第一 FRP桿體、所述第二 FRP桿體及所述緊固件保持水平狀態(tài)，所述緊固件置于所述套筒的中部，所述緊固件的外表面與所述套管的內(nèi)表面的直線距離大于O ;
[0021]S103:將填充材料從所述套筒的外管壁上的注漿口注入所述套筒中，使得所述填充材料填滿由所述套筒、所述第一 FRP桿體、所述第二 FRP桿體、所述緊固件、所述第一法蘭及所述第二法蘭組成的封閉空間，以保證所述套筒、所述所述第一 FRP桿體、所述第二FRP桿體、所述緊固件、所述第一法蘭及所述第二法蘭緊密粘結成一體，待注滿后用注漿塞封閉所述注漿口；
[0022]S104:重復步驟SlOl?S103，將更多的FRP桿體按照上述步驟拼接在一起，從而得到滿足工程需要的預設長度的錨桿。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術的情況，本發(fā)明的桿體連接裝置利用緊固件將兩根桿體進行拼接，并將拼接后的桿體連通緊固件一起插入套管內(nèi)，接著用法蘭對套管的兩端進行封閉，然后通過套管上的注漿孔向套管內(nèi)注入填充材料，使得套筒、桿體、緊固件及法蘭緊密粘結成一個整體，不僅提高了桿體拼接端的抗拉強度，保證拼接后桿體的抗拉強度的一致，而且由于錨桿桿體、緊固件以及填充材料的材質(zhì)多元化，技術人員可以使用不同材質(zhì)的桿體、緊固件及填充材料拼接出各種強度指標及特殊性能要求的長錨桿，因此本發(fā)明具有良好的可設計性。同時，本發(fā)明的錨桿具有粘接強度大、穩(wěn)定性好、成本較低、安裝方便等優(yōu)點，能夠滿足大型錨固工程所需的長錨桿運輸，降低了運輸成本，減少了工作現(xiàn)場的加工安裝時間，大大便利了施工，不僅適用于普通環(huán)境下的橋梁、隧道等一般建筑工程，還適用于腐蝕性環(huán)境、嚴寒環(huán)境以及有高頻電磁場環(huán)境下的結構工程，具有廣闊的應用領域和應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明桿體連接裝置的正面剖視圖；以及
[0025]圖2-圖3是本發(fā)明的桿體連接裝置的安裝示意圖。

【具體實施方式】
[0026]請參閱圖1，本發(fā)明提供一種桿體連接裝置，用于桿體之間的連接，包括第一桿體1、第二桿體2、緊固件3、套管4、法蘭5及填充材料6，第一桿體I及第二桿體2具有相同的材質(zhì)，第一桿體I及第二桿體2的一端分別插入緊固件3中，并均與緊固件3形成過盈配合。第一桿體I與第二桿體2在緊固件3內(nèi)處于同一水平面上，且相鄰面的距離小于40mm ;第一桿體1、第二桿體2及緊固件3均水平置于套管4內(nèi)，緊固件3置于套管4的中部；法蘭5分別設于套管4的兩端，并與套管4相配合；其中，套管4的外管壁上設有透孔401，填充材料6從透孔401注入套管4中，將第一桿體1、緊固件3及第二桿體2與套管4及法蘭5緊密粘結為一體。
[0027]具體地，第一桿體I及第二桿體2均為FRP (Fiber Reinforced Polymer纖維增強聚合物)材質(zhì)，F(xiàn)RP材質(zhì)包括GERP、CFRP、AFRP等，優(yōu)選玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、玄武巖纖維、碳纖維、亞麻纖維等中的任意一種。第一桿體I及第二桿體2具有相同的橫截面尺寸，第一桿體I及第二桿體2的外表面粗糙，并設有規(guī)則的連續(xù)狀螺紋(圖中未標示)，其通過牽引機縱向拉動及旋轉(zhuǎn)纏繞機頭徑向纏繞的共同作用下將帶狀物聚丙烯纏繞在拉擠成型的FRP桿體上，從而在FRP桿體上形成連續(xù)狀螺紋。
[0028]其中，緊固件3采用PVC、尼龍或鋼等材質(zhì)，緊固件3與第一桿體1、第二桿體2具有相同的橫截面形狀，優(yōu)選為管狀的圓柱體。緊固件3的內(nèi)表面粗糙、，并經(jīng)過噴砂等工序處理，緊固件3的外表面光滑，緊固件3的外表面與套管4的內(nèi)表面的直線距離大于0，從而保證緊固件3不與套管4的內(nèi)表面接觸。
[0029]請繼續(xù)參閱圖1，本實施例的套管4為金屬材質(zhì)，優(yōu)選為鋼制材質(zhì)，也可以采用強度較高的工程材料作為其材質(zhì)。套管4的內(nèi)表面粗糙，優(yōu)選設置為內(nèi)螺紋402，內(nèi)螺紋貫402穿于整個套管4的內(nèi)表面。其中，套管4的內(nèi)徑比第一桿體I及第二桿體2的外徑大2?1mm,以方便第一桿體I及第二桿體2插入套管4中。實際操作中可根據(jù)桿件的長度及直徑，套管4的厚度及長度可在經(jīng)驗范圍內(nèi)選擇。套管4上的透孔401的數(shù)量為兩個，對稱分布于套管4的外管壁的同側(cè)，透孔401可以作為兩個注漿孔使用，也可以為一個注漿孔一個排氣孔，具體視注漿料的用量及效率而定。
[0030]在本實施例中，法蘭5選用螺紋法蘭，包括第一法蘭501及第二法蘭502，第一法蘭501及第二法蘭502的頸部的外表面分別設有第一外螺紋50101及第二外螺紋50201，其中，第一外螺紋50101及第二外螺紋50201分別與套管4上的內(nèi)螺紋402相咬合，從而將第一法蘭501及第二法蘭502分別固定于套管4的兩端。
[0031]填充材料6具有良好的粘結及抗腐蝕性能，優(yōu)先采用樹脂或砂漿等材質(zhì)，也可以采用水泥和水混合的凝固體，填充材料6的膨脹作用使得第一桿體1、第二桿體2及緊固件
3與套管4緊固在一起。
[0032]本發(fā)明還提供一種錨桿，該錨桿配備有上述的桿體連接裝置。
[0033]本發(fā)明進一步提供一種錨桿的制作方法，該方法包括以下步驟:
[0034]SlOl:將第一 FRP桿體I的一端沿水平方向穿設于第一法蘭501及套筒4的一端，將第二 FRP桿體2的一端沿水平方向穿設于第二法蘭502及套筒4的另一端，再將第一 FRP桿體I的一端及第二 FRP桿體2的一端分別插入緊固件3的兩端并相固定，使得第一 FRP桿體1、第二 FRP桿體2在緊固件3內(nèi)處于同一水平面上，且相鄰面的距離小于40mm，如圖2所示；
[0035]S102:將第一法蘭501及第二法蘭502分別與套筒4相配合以封閉套筒4，使得第一 FRP桿體1、第二 FRP桿體2及緊固件3保持水平狀態(tài)，緊固件3置于套筒4的中部，緊固件3的外表面與套管4的內(nèi)表面的直線距離大于0，如圖3所示；
[0036]S103:將填充材料6從套筒4的外管壁上的注漿口 401注入套筒4中，使得填充材料6填滿由套筒4、第一 FRP桿體1、第二 FRP桿體2、緊固件3、第一法蘭501及第二法蘭502組成的封閉空間，以保證套筒4、第一 FRP桿體1、第二 FRP桿體2、緊固件3、第一法蘭501及第二法蘭502緊密粘結成一體，待注滿后用注漿塞封閉注漿口 401 ；
[0037]S104:重復步驟SlOl?S103，將更多的FRP桿體按照上述步驟拼接在一起，從而得到滿足工程需要的預設長度的錨桿.
[0038]本發(fā)明的桿體連接裝置利用緊固件將兩根桿體進行拼接，并將拼接后的桿體連通緊固件一起插入套管內(nèi)，接著用法蘭對套管的兩端進行封閉，然后通過套管上的注漿孔向套管內(nèi)注入填充材料，使得套筒、桿體、緊固件及法蘭緊密粘結成一個整體，不僅提高了桿體拼接端的連接強度，保證拼接后桿體的抗拉強度的一致，而且由于錨桿桿體、緊固件以及填充材料的材質(zhì)多元化，技術人員可以使用不同材質(zhì)的桿體、緊固件及填充材料拼接出各種強度指標及特殊性能要求的長錨桿，因此本發(fā)明具有良好的可設計性。同時，本發(fā)明的錨桿具有粘接強度大、穩(wěn)定性好、成本較低、安裝方便等優(yōu)點，能夠滿足大型錨固工程所需的長錨桿運輸，降低了運輸成本，減少了工作現(xiàn)場的加工安裝時間，大大便利了施工，不僅適用于普通環(huán)境下的橋梁、隧道等一般建筑工程，還適用于腐蝕性環(huán)境、嚴寒環(huán)境以及有高頻電磁場環(huán)境下的結構工程，具有廣闊的應用領域和應用前景。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種桿體連接裝置，用于桿體之間的連接，其特征在于，包括: 第一桿體； 第二桿體； 緊固件，所述第一桿體及所述第二桿體的一端分別插入所述緊固件中，并均與所述緊固件形成過盈配合； 套管，所述第一桿體、所述第二桿體及所述緊固件均水平置于所述套管內(nèi)，所述緊固件置于所述套管的中部； 法蘭，所述法蘭分別設于所述套管的兩端，并與所述套管相配合； 填充材料； 其中，所述套管的外管壁上設有透孔，所述填充材料從所述透孔注入所述套管中，將所述第一桿體、所述緊固件及所述第二桿體與所述套管及所述法蘭緊密粘結為一體。
2.根據(jù)權利要求1所述的桿體連接裝置，其特征在于，所述第一桿體與所述第二桿體在所述緊固件內(nèi)處于同一水平面上，且相鄰面的距離小于40mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一桿體及所述第二桿體均為FRP (Fiber Reinforced Polymer纖維增強聚合物)材質(zhì),所述第一桿體及所述第二桿體的外表面粗糙，并設有規(guī)則的連續(xù)狀螺紋。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述緊固件的內(nèi)表面粗糙，外表面光滑；所述緊固件的外表面與所述套管的內(nèi)表面的直線距離大于O。
5.根據(jù)權利要求1所述的桿體連接裝置，其特征在于，所述緊固體采用PVC、尼龍或鋼等材質(zhì)；所述套管為金屬材質(zhì)，其內(nèi)表面設有內(nèi)螺紋。
6.根據(jù)權利要求5所述的桿體連接裝置，其特征在于，所述法蘭為螺紋法蘭，所述法蘭的頸部的外表面設有外螺紋，所述外螺紋與所述套管的內(nèi)螺紋相咬合。
7.根據(jù)權利要求1所述的桿體連接裝置，其特征在于，所述透孔的數(shù)量為兩個，對稱分布于所述套管的外管壁的同側(cè)。
8.根據(jù)權利要求1所述的桿體連接裝置，其特征在于，所述填充材料采用樹脂或砂漿等材質(zhì)。
9.一種錨桿，其特征在于，所述錨桿配備有根據(jù)權利要求1-8中任意一項權利要求所述的桿體連接裝置。
10.一種如權利要求9所述的錨桿的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 5101:將第一FRP桿體的一端沿水平方向穿設于第一法蘭及套筒的一端，將第二FRP桿體的一端沿水平方向穿設于第二法蘭及所述套筒的另一端，再將所述第一 FRP桿體的一端及所述第二 FRP桿體的一端分別插入緊固件的兩端并相固定，使得所述第一 FRP桿體、所述第二 FRP桿體在所述緊固件內(nèi)處于同一水平面上，且相鄰面的距離小于40mm ； 5102:將所述第一法蘭及所述第二法蘭分別與所述套筒相配合以封閉所述套筒，使得所述第一 FRP桿體、所述第二 FRP桿體及所述緊固件保持水平狀態(tài)，所述緊固件置于所述套筒的中部，所述緊固件的外表面與所述套管的內(nèi)表面的直線距離大于O ; S103:將填充材料從所述套筒的外管壁上的注漿口注入所述套筒中，使得所述填充材料填滿由所述套筒、所述第一 FRP桿體、所述第二 FRP桿體、所述緊固件、所述第一法蘭及所述第二法蘭組成的封閉空間，以保證所述套筒、所述所述第一 FRP桿體、所述第二 FRP桿體、所述緊固件、所述第一法蘭及所述第二法蘭緊密粘結成一體，待注滿后用注漿塞封閉所述注漿口 ； S104:重復步驟SlOl?S103，將更多的FRP桿體按照上述步驟拼接在一起，從而得到滿足工程需要的預設長度的錨桿。
【文檔編號】F16B7/08GK104514572SQ201310463819
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】李明, 李品鈺, 何唯平 申請人:深圳海川工程科技有限公司, 深圳市海川實業(yè)股份有限公司, 深圳海川新材料科技有限公司