CN102002911B - 碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，在套管外侧设置有加劲螺纹钢筋，套管具有轴向楔形镂空槽，镂空槽的楔尖朝向所述锚环锥形孔的小孔端。采用本发明锚具可改善CFRP索股在横向及纵向受力不均的状况，可对锚具进行预紧，使所有CFRP丝均能同时发挥极限承载能力，提高锚固效率，锚固效率系数可达100％，具有优异的静力和动力性能，且造价低廉，组装简单方便易于施工。

Description

碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具

所属技术领域

本发明涉及土木工程锚具，尤其是碳纤维聚合材料筋(CFRP)锚固设备技术领域。

背景技术

相对于钢绞线，CFRP筋具有抗拉强度高、耐腐蚀及低松弛等突出优点，可广泛地应用于土木工程特别是桥梁缆索。CFRP缆索股的锚具一般为粘结型锚具，由于粘结型锚具所锚固的CFRP丝众多，锚具内部CFRP丝受力不均匀，主要表现在横向和纵向上：横向上，以外缘CFRP丝受力最为不利，在中心CFRP丝未达到极限强度之前提前破坏，不能发挥所有CFRP丝的极限强度；纵向上，索股受到的径向挤压应力不均匀，应力集中现象严重，导致索股在高挤压应力区被剪坏。以上不利因素导致现行的一些锚具的锚固性能较差，另外一些锚具虽然锁固性能较好的但构造复杂，给制作及组装带来诸多不便，因此，急需一种高效率的、便于制作和组装的新型粘结型锚具。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是设计一种碳纤维聚合材料筋(CFRP)锚固设备，使之能克服现有技术的以上缺点。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，由具有内锥形孔的锚环1、置于锚环内用于包裹住CFRP索股的套管3等组成，锚环1的外螺纹7上套接限位固件螺母5。在套管外侧设置有加劲螺纹钢筋8。所述套管3具有轴向楔形镂空槽13，镂空槽的楔尖朝向所述锚环锥形孔的小孔端。所述加劲螺纹钢筋8的一端呈楔形结构，锚环1上设置有排气孔9和灌胶孔6。锚环锥形孔的大孔端及小孔端分别设置有用于固定CFRP索股的索股定位端堵10及13。

采用本发明的结构，为解决工程问题带来了明显的便利：安装施工时，在内锥形锚环内部置入具有轴向楔形镂空槽(多条纵向切缝的钢制套管，切缝沿纵向宽度不等，切缝宽度以锚环小孔端为最小，向内逐渐增大)的套管，套管包裹住锚具内部的CFRP索股，套管外靠近大孔端设置的纵向加劲螺纹钢筋与套管端部平齐，灌注粘结剂后，对锚具进行预紧处理，预紧后锚环对CFRP索股产生径向挤压应力，增大粘结力。套管等增大了粘结剂中心部位的刚度，横截面的变形量减小，改善索股横向上受力不均匀的状况。制造时，楔形镂空槽的切缝宽度沿纵向渐变，套管横向收缩能力由小孔端向内逐渐增大，小孔端套管横向收缩能力最小，降低了小孔端径向挤压应力的集中程度，避免索股被剪坏，索股受到的挤压应力沿纵向的不均匀程度降低，达到了提高锚固效率的目的。

与现有相近技术比，本发明有益效果是：

1.由于内锥形锚环内部置入套管及加劲钢筋，起到劲性骨架作用，可对锚具预紧。预紧后，粘结剂对CFRP索股产生径向压力，从而使锚具未承载之前对索股提供较大粘结力；

2.锚具预紧，粘结剂在锚具投入使用之前被挤出，减小了索股不可知滑移量；

3.改善了CFRP索股在横向及纵向受力不均的状况，使所有CFRP丝均能同时发挥极限承载能力，提高锚固效率。经静载试验验证本锚具对CFRP索股的锚固效率系数可达100％，且性能稳定；经疲劳试验验证，本锚具的疲劳性能优异，能完全满足动载作用下的受力要求；

4.本碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具具有造价低廉，组装简单方便，张力或加载工艺简单，易于施工，组装完成后即可投入使用等优点。

附图说明

图1是本发明碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具纵断面图；

图2是图1中的A-A剖面图；

图3是图1中的B-B剖面图；

图4是套管侧视图；

图5是图4中的C-C剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，由具有内锥形孔的锚环1、置于锚环内用于包裹住CFRP索股4的套管3等组成，锚环的外螺纹7上套接限位固件螺母5，在套管3外侧设置有加劲螺纹钢筋8；锚环上设置有排气孔9和灌胶孔6。锚环锥形孔的大孔端及小孔端设置有用于固定CFRP索股的索股定位端堵10。套管具有轴向楔形镂空槽14，镂空槽的楔尖朝向所述锚环锥形孔的小孔端；所述加劲螺纹钢筋8的一端呈楔形结构。图中13和12分别为小孔端的端堵和套管定位垫块。

套管上的轴向楔形镂空槽14设置有三条或三条以上。楔形镂空槽的楔尖可延伸至套管的端部(相当于套管的一端被剖开，镂空槽的一端为通缝)，也可与所述端部保持一定距离(相当于套管的两个端部都保持连接)。

楔形镂空槽还可设置为：使其最宽处在套管中心部，在中心部至锚环锥形孔的大孔端方向的槽段为等宽。如图1、2、3所示，在本实施例中设置了八条楔形镂空槽14将套管3切割成了八等份。楔形镂空槽切缝宽度由一端向中间部位逐渐增大，之后等宽度切割直到套管3另一端5～20mm处，镂空槽切缝最多只能有一条通缝，即套管在端部是连接的，套管仍然为一个整体。

如图4、5所示，套管3是由钢管加工而成，套管的内表面和外表面均设置有旨在增加接触摩擦力的粗糙构造。在本实施例中采用环形槽。制作时，先在其内外表面每隔5～12mm刻一道环形槽15，再沿纵向将套管切割成若干等份。

安装使用时，套管外表面沿纵向绑扎若干加劲螺纹钢筋8，加劲螺纹钢筋对称设置二个或二个以上，在本实施例中设置了四个，加劲螺纹钢筋一端与套管无切缝端对齐，另一端削尖处理构成楔形结构。将绑扎(或采用其他连接方式：如焊接、插接等)了加劲螺纹钢筋的套管置入锚环1内，切缝起始端与锚环小孔端对齐，另一端与锚环大孔端对齐；用套管定位垫块11及12将套管位置调整至锚环的中心位置，套管定位垫块可为长方形块，材质应和粘结剂材质相同为环氧树脂，套管定位垫块主要作用是为套管定位，形状和大小要求不严格；将CFRP丝穿过大孔端索股定位端堵10，经由套管内部再从小孔端穿出，之后再穿进另一端的锚具中，索股所有CFRP丝布置完毕后，用玻璃胶将端堵密封，玻璃胶凝固后，将调配好的粘结剂2从灌胶孔6注入锚具锥形孔内，粘结剂材料为环氧树脂胶，常温下放置7～8天，粘结剂凝固后，将大孔端索股定位端堵10取下，并将超出大孔端面的CFRP丝锯断并打磨使大孔端面平顺，最后对锚具预紧，至此，即可完成本发明锚具构件的现场安装。

Claims (7)

1.碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，由具有内锥形孔的锚环(1)、置于锚环内用于包裹住CFRP索股的套管(3)组成，锚环(1)的外螺纹(7)上套接限位固件螺母(5)，其特征在于，在套管外侧设置有加劲螺纹钢筋(8)；所述套管(3)具有轴向楔形镂空槽(14)，镂空槽的楔尖朝向所述锚环锥形孔的小孔端；所述加劲螺纹钢筋(8)的一端呈楔形结构，锚环(1)上设置有排气孔(9)和灌胶孔(6)；锚环锥形孔的大孔端及小孔端设置有用于固定CFRP索股的索股定位端堵(10，13)；镂空槽切缝最多只能有一条通缝。

2.根据权利要求1所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述套管上的轴向楔形镂空槽(14)设置有三条以上。

3.根据权利要求1所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述加劲螺纹钢筋(8)对称设置有二个以上。

4.根据权利要求1所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述套管的内表面和外表面均设置有旨在增加接触摩擦力的粗糙构造。

5.根据权利要求1或2所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述楔形镂空槽(14)的楔尖延伸至套管的端部。

6.根据权利要求5所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述楔形镂空槽(14)的最宽处在套管中心部，在中心部至锚环锥形孔的大孔端方向的槽段为等宽。

7.根据权利要求4所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述粗糙构造为环形槽。

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