CN104005513A - 用于弦支结构的cfrp拉索 - Google Patents

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CN104005513A CN201410252474.5A CN201410252474A CN104005513A CN 104005513 A CN104005513 A CN 104005513A CN 201410252474 A CN201410252474 A CN 201410252474A CN 104005513 A CN104005513 A CN 104005513A
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韩庆华
王力晨
徐杰
张为
芦燕
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    • D07B1/02—Ropes built-up from fibrous or filamentary material, e.g. of vegetable origin, of animal origin, regenerated cellulose, plastics
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D07B2205/3007—Carbon

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Abstract

本发明公开了一种用于弦支结构的CFRP拉索，该拉索包括由若干根CFRP筋捻制而成的拉索主体以及设置在所述拉索主体外部的编织套管，所述的CFRP筋由连续的碳纤维长丝浸入树脂基体热固而成。其优点是：有效发挥了CFRP材料轻质高强、耐腐蚀性强的特性，从而保证拉索的承载能力；以具有良好韧性并降低含量的树脂作为基体材料对构成拉索主体的CFRP筋热固定型，并采用编织套管对所述的拉索主体定型，从而改善了拉索的弯曲性能，使其在一定的弯折角度内得以正常使用；采用有较高热变形温度的树脂基体热固CFRP筋，并在该树脂基体材料中加入阻燃剂，从而获得更好的耐火性能，提高了CFRP拉索在弦支结构中的应用性。

Description

用于弦支结构的CFRP拉索
技术领域
本发明涉及一种用于弦支结构的CFRP(CarbonFiberReinforcedPolymer，碳纤维增强复合材)拉索，更具体地说，本发明涉及一种在弦支结构中承受拉力的预应力索构件。
背景技术
拉索构件是弦支结构的主要受力构件，工程中以钢制索构件最为常用。但在实际应用中，由于钢制索的耐腐蚀性能较差，往往出现因锈蚀而导致其丧失承载能力继而造成结构整体破坏的情况。为解决这个问题，本领域技术人员拟用耐腐蚀性能好、轻质高强的碳纤维增强复合材料(CFRP)来替代弦支结构中的钢制索，但实验发现，CFRP材料的横向受力较弱，而当前已有的CFRP拉索又存在不易弯曲、耐火性能差的缺陷，不适合应用于弦支结构。
发明内容
本发明的目的就是解决前述公知技术中存在的技术问题，并为此提供一种用于弦支结构的CFRP拉索，该拉索有效发挥了CFRP材料的优越特性，不仅可以在一定的弯折角度内正常使用，而且具有良好的耐火性能，非常适合弦支结构的应用特点。
本发明的技术方案是：
一种用于弦支结构的CFRP拉索，包括拉索主体，所述的拉索主体由若干根CFRP筋捻制而成，所述拉索主体的外部设置有编织套管。
所述拉索主体的形状为绞线状；所述的编织套管采用连续的碳纤维长丝二维编织在所述拉索主体的外部；所述编织套管的直径小于所述拉索主体的公称直径0.5mm。
所述的CFRP筋由连续的碳纤维长丝浸入树脂基体热固而成。
所述CFRP筋的截面为圆形。
所述CFRP筋中的碳纤维含量≧70％，树脂基体含量≦30％。
热固所述CFRP筋时所采用的树脂基体为改性环氧树脂或双马来酰亚胺树脂，所述的树脂基体中加入阻燃剂。
所述拉索主体的捻距为14D至16D。
本发明与现有技术相比，其有益效果如下：
(1)有效的发挥了CFRP材料轻质高强、耐腐蚀性强的优越特性，从而保证了拉索的承载能力，避免了现有技术采用钢制索时因锈蚀而导致承载能力丧失继而造成结构整体破坏的情况。
(2)在保证刚度的情况下，以具有良好韧性并降低含量的树脂作为基体材料对CFRP筋热固定型，对以若干根CFRP筋捻制而成的绞线状拉索主体则采用设置在其外部的编织套管定型，从而改善了拉索的弯曲性能，克服了现有的CFRP索不易弯曲的缺陷，使其在一定的弯折角度内得以正常使用。
(3)热固CFRP筋时所采用的树脂基体具有较高的热变形温度，而在该树脂基体材料中加入阻燃剂，可使其获得更好的耐火性能，从而克服现有的CFRP材料耐火性能差的缺陷，提高CFRP拉索在弦支结构中的应用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中拉索主体的示意图；
图3为图1中编织套管的示意图；
图4为图1的截面图示意。
图中标记：1--拉索主体；2--编织套管；3--CFRP筋。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更便于清楚理解，下面结合附图和具体实施例作以详细说明：
参见图1、图2、图3、图4，本发明用于弦支结构的CFRP拉索，包括拉索主体1以及设置在所述拉索主体1外部的编织套管2；所述的拉索主体1由若干根CFRP筋3捻制而成，所述的CFRP筋3由连续的碳纤维长丝浸入树脂基体热固而成。
为了改善现有CFRP拉索的弯曲性能，克服其不易弯曲的缺陷，本发明将所述的拉索主体1设置为公称直径为D且以数根直径为d的CFRP筋3捻制而成的绞线状，并确定其捻距为14D至16D，同时在保证其刚度的基础上，降低所述CFRP筋3中的树脂基体含量，使其碳纤维含量不小于70％，树脂基体含量不大于30％。
为了使本发明的CFRP拉索较之现有技术具备更好的弯曲性能并可以达到在一定的弯折角度内得以正常使用的技术目的，本发明对以数根CFRP筋3捻制而成的绞线状拉索主体1不再进行二次热固成型，而是采用在所述拉索主体1的外部设置编制套管2的方式进行拉索的定型，所述的编织套管2以连续的碳纤维长丝通过二维编织的方式直接在所述的拉索主体1上编织成型。
为了使所述的拉索主体1和所述的编织套管2之间具有可靠结合的牢固程度，本发明设置所述编织套管2的直径略小于所述拉索主体1的公称直径(本实施例中的这个数值为0.5mm)，以便所述的拉索主体1对所述的编织套管2产生一定的表面张力。
为了使本发明的CFRP拉索较之现有技术具备更好的耐火性能，本发明采用具有较高热变形温度和良好韧性的改性环氧树脂或双马来酰亚胺树脂制作所述CFRP筋3的材料基体，并且在所述的基体内加入阻燃剂。
本发明的技术方案，有效的发挥了CFRP材料的优越特性，不仅克服了现有的钢制拉索耐腐蚀性能较差的缺陷，而且解决了现有的CFRP拉索存在的不易弯曲、耐火性能差等诸多问题。
本发明的CFRP拉索，可根据工程的实际需要，按照不同的捻制参数制作成多种规格，以应用于各种拉力状态的弦支结构，具有很好的实用性。
以上参照附图和具体实施方式对本发明用于弦支结构的CFRP拉索进行了示意性描述，该描述没有限制性。本领域的普通技术人员应能理解，在实际应用中，本发明中所述拉索主体的形状以及其外部编织套管的形成方式均可能发生某些细微改变，而其他人员在其启示下也可能做出相似设计。特别需要指出的是，只要不脱离本发明的设计宗旨，所有显而易见的改变均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于弦支结构的CFRP拉索，包括拉索主体，其特征在于：所述的拉索主体由若干根CFRP筋捻制而成，所述拉索主体的外部设置有编织套管。
2.根据权利要求1所述的用于弦支结构的CFRP拉索，其特征在于：所述拉索主体的形状为绞线状。
3.根据权利要求1所述的用于弦支结构的CFRP拉索，其特征在于：所述的编织套管采用连续的碳纤维长丝二维编织在所述拉索主体的外部。
4.根据权利要求1所述的用于弦支结构的CFRP拉索，其特征在于：所述编织套管的直径小于所述拉索主体的公称直径0.5mm。
5.根据权利要求1所述的用于弦支结构的CFRP拉索，其特征在于：所述的CFRP筋由连续的碳纤维长丝浸入树脂基体热固而成。
6.根据权利要求1所述的用于弦支结构的CFRP拉索，其特征在于：所述CFRP筋的截面为圆形。
7.根据权利要求1所述的用于弦支结构的CFRP拉索，其特征在于：所述CFRP筋中的碳纤维含量≧70％，树脂基体含量≦30％。
8.根据权利要求1所述的用于弦支结构的CFRP拉索，其特征在于：热固所述CFRP筋时所采用的树脂基体为改性环氧树脂或双马来酰亚胺树脂，所述的树脂基体中加入阻燃剂。
9.根据权利要求1所述的用于弦支结构的CFRP拉索，其特征在于：所述拉索主体的捻距为14D至16D。
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