CN107974938B - 碳纤维抗剪索体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳纤维抗剪索体，解决了现有的锚索采用钢绞线作为索体，重量比较大，安装搬运不方便，张拉后需抵消自身重力，张拉效果下降的缺陷，包括多股螺旋扭合而成的碳纤维棒，外部包覆有环氧树脂层，索体内复合有高强抗剪钢丝。采用碳纤维棒螺旋扭合成索体，减轻索体的重量，方便搬运及安装；索体内复合高强抗剪钢丝，通过高强抗剪钢丝来增强索体的抗剪性能，从而使得碳纤维适应索体复杂的工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种索体，尤其是一种碳纤维抗剪索体。
背景技术
吊桥中在边孔将主缆进行锚固时，要将主缆分为许多股钢束分别锚于锚锭内，这些钢束便称之为锚索。
现有的锚索主要采用钢绞线作为索体，钢绞线的重量比较，张拉预应力较大时，钢绞线索体的重量会成倍增长，重量增长会带来一系列问题，搬运不太方便，不管是运输，还是现场安装张拉都不太方便。重量增长造成张拉后锚索需要抵消一部分自身的重力，使得张拉效果下降。
而且采用钢绞线作为索体，钢绞线的最大拉力有其限定值，为了提高最大拉力，需要增大钢绞线的直径，钢绞线的直径增大后，锚索的重量也上升，进而带来了一系列问题。
碳纤维重量轻，且具有强度高，寿命长、耐腐蚀、低密度等优点，如果能将碳纤维用作索体结构，则会大大降低索体的重量，但是碳纤维制成索体后，由于碳纤维的特性，碳纤维抗剪的性能较低，造成碳纤维索体无法推广使用。
发明内容
本发明解决了现有的锚索采用钢绞线作为索体，重量比较大，安装搬运不方便，张拉后需抵消自身重力，张拉效果下降的缺陷，提供一种碳纤维抗剪索体，采用碳纤维棒扭转合成索体，并在外部包覆环氧树脂胶，减轻锚索的重量，方便搬运及安装，索体复合高强抗剪材料，提高索体的整体抗剪性能，从而适应索体复杂的工作环境。
本发明还解决了目前不能整根索体进行实时监控的缺陷，提供一种碳纤维抗剪索体，采用碳纤维棒扭转合成索体，碳纤维棒芯内植入光纤监测传感器，通过光纤监测传感器可实时监控碳纤维棒的工作状态，进而反应整根索体的工作状况。
本发明的具体技术方案为：一种碳纤维抗剪索体，其特征在于索体包括多股螺旋扭合而成的碳纤维棒，外部包覆有环氧树脂层，索体内复合有高强抗剪钢丝。采用碳纤维棒螺旋扭合成索体，减轻索体的重量，方便搬运及安装；索体内复合高强抗剪钢丝，通过高强抗剪钢丝来增强索体的抗剪性能，从而使得碳纤维适应索体复杂的工作环境。
作为优选，高强抗剪钢丝植入到碳纤维棒内，或者高强抗剪钢丝处于碳纤维棒的外部随同碳纤维棒同步螺旋扭合。
作为优选，高强抗剪钢丝为一根，植入到碳纤维棒的中心部位，或者高强抗剪钢丝为多根，多根均布植入到碳纤维棒内部。
作为优选，高强抗剪钢丝处于碳纤维棒的外周位置，高强抗剪钢丝所在的直径小于碳纤维棒的直径。
作为优选，高强抗剪钢丝为高碳合金钢或热处理后的低碳合金钢，表面硬度达到50HRC以上。
作为优选，碳纤维棒的中心设置有芯孔，芯孔内植入有光纤监测传感器，芯孔内填充环氧树脂。
作为优选，光纤监测传感器包括光纤及套置于光纤外部的保护套。
作为优选，光纤处于保护套的中心部位，保护套在光纤外周形成中空的弹性腔，弹性腔为四个，四个弹性腔间隔90°。
作为优选，光纤上间隔刻有光栅形成光纤光栅监测传感器。
作为优选，光纤端部连接有光纳仪。
本发明的有益效果是：采用碳纤维棒螺旋扭合成索体，减轻索体的重量，方便搬运及安装；索体内复合高强抗剪钢丝，通过高强抗剪钢丝来增强索体的抗剪性能，从而使得碳纤维适应索体复杂的工作环境。
附图说明
图1是本发明一种碳纤维棒的剖视图；
图2是本发明图1所示碳纤维的断面示意图；
图3是本发明第二种碳纤维棒的断面示意图；
图4是本发明第三种碳纤维棒的断面示意图；
图5是本发明第四种碳纤维棒的断面示意图；
图6是本发明一种索体的断面示意图；
图中：1、碳纤维棒，2、高强抗剪钢丝，3、芯孔，4、保护套，5、弹性腔，6、光纤，7、环氧树脂层。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：一种碳纤维抗剪索体，索体包括多股螺旋扭合而成的碳纤维棒1（参见图1图2），外部包覆有环氧树脂层7，环氧树脂侵入到碳纤维棒之间的缝隙处，索体内复合有高强抗剪钢丝2。本实施例中的高强抗剪钢丝采用渗碳的低碳合金钢25CrMnSiA，经渗碳后表面硬度达到65HRC，高强抗剪钢丝的直径为碳纤维棒直径的1/10。
高强抗剪钢丝植入到碳纤维棒的内部，处于碳纤维棒的中心位置。每一股碳纤维棒内均植入一根高强抗剪钢丝。
实施例2：一种碳纤维抗剪索体，与实施例1不同之处在于，碳纤维棒内植入的高强抗剪钢丝为6根（参见图3），6根高强抗剪钢丝等角度间隔布置，高强抗剪钢丝所在的位置为碳纤维棒1/2半径处。其余结构参照实施例1。
实施例3：一种碳纤维抗剪索体，与实施例1不同之处在于：高强抗剪钢丝处于碳纤维棒的外周位置（参见图4），高强抗剪钢丝所在的直径小于碳纤维棒的直径，高强抗剪钢丝包覆在碳纤维棒的乙烯基树脂内。高强抗剪钢丝采用渗碳的低碳合金钢25CrMnSiA，经渗碳后表面硬度达到65HRC，高强抗剪钢丝的直径为碳纤维棒直径的1/10。
实施例4：一种碳纤维抗剪索体，与实施例3不同之处在于：碳纤维棒的中心设置有芯孔3，芯孔内植入有光纤监测传感器（参见图5），芯孔内填充环氧树脂。光纤监测传感器包括光纤6及套置于光纤外部的保护套4。光纤处于保护套的中心部位，保护套在光纤外周形成中空的弹性腔5，弹性腔为四个，四个弹性腔间隔90°。光纤上间隔刻有光栅形成光纤光栅监测传感器。其余结构参照实施例3。
实施例5：一种碳纤维抗剪索体（参见图6），索体包括多股螺旋扭合而成的碳纤维棒1（参见图1图2），外部包覆有环氧树脂层7，环氧树脂侵入到碳纤维棒1之间的缝隙处，高强抗剪钢丝2处于碳纤维棒的外部随同碳纤维棒同步螺旋扭合。高强抗剪钢丝采用渗碳的低碳合金钢25CrMnSiA，经渗碳后表面硬度达到65HRC，高强抗剪钢丝的直径为碳纤维棒直径的1/15。
以上所述，仅是本发明的几种较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种碳纤维抗剪索体，其特征在于索体包括多股螺旋扭合而成的碳纤维棒，外部包覆有环氧树脂层，索体内复合有高强抗剪钢丝；
高强抗剪钢丝为多根，多根均布植入到碳纤维棒内部；
高强抗剪钢丝为高碳合金钢或热处理后的低碳合金钢，表面硬度达到50HRC以上；
碳纤维棒的中心设置有芯孔，芯孔内植入有光纤监测传感器，芯孔内填充环氧树脂；
光纤监测传感器包括光纤及套置于光纤外部的保护套；
光纤处于保护套的中心部位，保护套在光纤外周形成中空的弹性腔，弹性腔为四个，四个弹性腔间隔90°；
光纤上间隔刻有光栅形成光纤光栅监测传感器。
2.根据权利要求1所述的碳纤维抗剪索体，其特征在于高强抗剪钢丝处于碳纤维棒的外周位置，高强抗剪钢丝所在的直径小于碳纤维棒的直径。
3.根据权利要求1所述的碳纤维抗剪索体，其特征在于光纤端部连接有光纳仪。
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