CN113309296A - 一种纤维复合材料拉索弹性锚具 - Google Patents

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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices

Abstract

本发明公开一种纤维复合材料拉索弹性锚具，包括多条由纤维复合材料制成的拉索筋和锚杯，多条所述的拉索筋自端部一段长度依次为锚固段和过渡段，在所述的锚固段外侧套有锚杯，所述的锚固段又分为锚固稳定段和锚固延伸段，在所述的锚固稳定段和锚固延伸段交界处设置有固筋网，使锚固稳定段内的拉索筋与锚杯轴线平行；所述的锚固延伸段内设置有收筋网，在锚固延伸段内的拉索筋穿过所述的收筋网回拢回来，使拉索筋弯曲弧度面向锚杯的轴心；在所述的锚固段与过度段的分界处设置有分筋盘，所述的过渡段内的拉索筋的弯曲弧度背向锚杯的轴心，位于锚固段和过渡段的拉索筋外面包裹有树脂材料。本发明具有稳定性好，耐久度更持久，安全性高的优点。

Description

一种纤维复合材料拉索弹性锚具
技术领域
本发明涉及一种纤维复合材料拉索弹性锚具。
背景技术
纤维复合材料拉索尤其是碳纤维复合材料拉索具有轻质、高强、不锈蚀、耐疲劳、热膨胀系数低、减震性能好等优异性能，国内外众多大学、科研机构和企业投入大量资金和技术力量进行了研究，取得一定的成绩，希望将碳纤维复合材料筋用于大跨径缆索桥中的拉索索体，从而根本上解决钢拉索抗疲劳和耐腐蚀性能较差的问题。目前，国内已出现很多碳纤维复合材料拉索的锚固方法的发明专利和实用新型专利，如东南大学的《一种预应力复材筋复合式锚具及其成型法法》(公开号CN109838038A),桂林理工大学的《一种复合型锚具及其成型方法》(公开号CN107675835A)，沈阳建筑大学的《FRP预应力筋的复合式锚具》(公开号CN207959721U),宁波大学的《一种纤维增强复合材料筋/索锚具》(公开号CN102747812A)及《一种碳纤维增强复合材料筋索锚具》(公开号CN102747811B)，东南大学的《一种用于纤维增强复合材料拉索的组合式锚具及其制备方法》(公开号CN110469056B),江苏大学的《一种FRP筋用复合型锚具的制作方法》(公开号CN108221666A),中铁大桥局的《一种释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置》(公开号CN204780592U)和《一种FRP拉索锚固装置及安装方法》(公开号CN110258329A)，法尔胜泓昇集团的《碳纤维复合材料拉索的锚固方法》(公开号CN104372745A)等，这所有的专利技术有三个共同的不足之处：1)、锚杯拉索入口处壁厚度和截面积均大于锚杯的其他位置，且固定位置靠近锚杯口，这就导致拉索受力延伸时锚杯壁不会随之延伸进而导致纤维筋在杯口处的纵向剪切力加大，导致在静载试验时纤维筋从杯口断裂；2)、锚杯内的树脂砂浆按梯度浇筑，这是一个难以定量控制的技术，生产的拉索总体锚固力难以控制，极其不可取；3)、所有锚杯口处都设置了分筋盘，但在锚杯以外从分筋盘到索主体箍紧处没有做箍紧定型处理导致在静载试验时纤维筋虽然没有从杯口断裂但也在距离锚杯口的不远处箍紧点断裂；另外江苏大学和中铁大桥局的复合式锚具无法解决间隙腐蚀问题，进而丧失了复合材料拉索的防腐优势。
发明内容
基于以上不足之处，本发明提供一种纤维复合材料拉索弹性锚具，能够解决以上问题。
本发明所采用的技术方案如下：一种纤维复合材料拉索弹性锚具，包括多条由纤维复合材料制成的拉索筋和锚杯，多条所述的拉索筋自端部一段长度依次为锚固段和过渡段，在所述的锚固段外侧套有锚杯，所述的锚固段又分为锚固稳定段和锚固延伸段，在所述的锚固稳定段和锚固延伸段交界处设置有固筋网，拉索筋穿过所述的固筋网，使锚固稳定段内的拉索筋与锚杯轴线平行；所述的锚固延伸段内设置有收筋网，在锚固延伸段内的拉索筋穿过所述的收筋网回拢回来，使拉索筋弯曲弧度面向锚杯的轴心；在所述的锚固段与过度段的分界处设置有分筋盘，拉索筋分散开穿过所述的分筋盘，所述的过渡段内的拉索筋的弯曲弧度背向锚杯的轴心，位于锚固段和过渡段的拉索筋外面包裹有树脂材料。
本发明还具有如下技术特征：
1、所述的拉索筋的端部具有延径向分为四等份并延轴向延伸的开边结构。
2、所述的过渡段的外侧紧密缠绕有不锈钢丝。
3、在锚固稳定段内灌注有高强度高模量的树脂材料。
4、在锚固延伸段和过渡段内灌注有高弹性低模量的树脂材料。
5、所述的锚杯的杯壁径向截面积从底部杯口往上逐渐增大，当锚固延伸段内的树脂浆料的断裂延伸率低于8％，锚杯的外侧杯壁上延轴向套有一个或多个延伸环。
6、还包括带拉力环的锚杯盖，带拉力环的锚杯盖与锚杯螺纹连接。
7、所述的锚杯盖通过其内螺纹与相对于锚固稳定段位置的锚杯外螺纹连接。
本发明的优点及有益效果：增加了过渡段，保证拉索筋在过渡段内不因发生横向变形而折断；锚杯壁的特殊处理使其可以和拉索筋同步延伸和收缩，大大降低了锚杯壁和拉索筋之间的剪切力，防止拉索筋在锚杯口受剪切而断裂；锚固延伸段内采用单一高弹性低模量环氧树脂和锚固稳定段内采用单一高强度高模量树脂混合料便于质量控制；拉索筋在锚固延伸段向轴心弯曲保证拉索筋在锚杯口不被挤压断裂；拉索筋在锚固稳定段端部做四均分开边处理代替了类似夹片，效果更稳固，成本更低。本发明具有稳定性好，耐久度更持久，安全性高的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图一；
图2为本发明的结构示意图二(含有延伸环)；
图3为本发明的轴向剖面立体示意图；
图4为本发明的轴向剖面立体示意图二(含有定型定位模具)；
具体实施方式
下面根据说明书附图举例对本发明做进一步的说明：
实施例1
如图1所示，一种纤维复合材料拉索弹性锚具，包括多条由纤维复合材料制成的拉索筋1和锚杯6，多条所述的拉索筋1自端部一段长度依次为锚固段和过渡段4，在所述的锚固段外侧套有锚杯6，所述的锚固段又分为锚固稳定段10和锚固延伸段7，在所述的锚固稳定段10和锚固延伸段7交界处设置有固筋网9，拉索筋1穿过所述的固筋网9，使锚固稳定段10内的拉索筋1与锚杯6轴线平行；所述的锚固延伸段7内设置有收筋网8，在锚固延伸段7内的拉索筋1穿过所述的收筋网8回拢回来，使拉索筋1弯曲弧度面向锚杯6的轴心；在所述的锚固段与过度段4的分界处设置有分筋盘5，拉索筋1分散开穿过所述的分筋盘5，所述的过渡段内的拉索筋1的弯曲弧度背向锚杯6的轴心，位于锚固段和过渡段4的拉索筋1外面包裹有树脂材料。
所述的过渡段4的外侧紧密缠绕有不锈钢丝3。在锚固稳定段10灌注有高强度高模量的树脂材料。在锚固延伸段7和过渡段4灌注有高弹性低模量的树脂材料。如图2所示，所述的锚杯6的杯壁径向截面积从底部杯口往上逐渐增大，当锚固延伸段内的树脂浆料的断裂延伸率低于8％，锚杯外侧杯壁上延轴向以一定间隔套有三个延伸环6-1。本锚具还包括带拉力环的锚杯盖11，带拉力环的锚杯盖11与锚杯6螺纹连接。所述的锚杯盖11通过其内螺纹与相对于锚固稳定段位置的锚杯6外螺纹连接。如图3所示，所述的拉索筋的末端具有延径向分为四等份并延轴向延伸的开边结构2。
实施例2
本发明的制作方法如下：
步骤一：将拉索筋1穿入锚杯6，并探出锚杯6上开口足够的长度，安装分筋盘5、收筋网8、固筋网9，用专用工具在拉索筋1的端部制作具有延径向分为四等份并延轴向延伸的开边结构2；类似钢绞线的端部墩头，确保拉索筋不脱落；
步骤二：将锚杯6移至固定位置并用定型定位模具12夹紧定位；保证锚杯轴线和索具轴线一致，如图4所示，同时用定型定位模具12的上下模合并形成一个密闭空腔，该密闭空腔与锚固延伸段的空腔相连，从锚杯6上口注入树脂浆料固化一段时间后，外侧紧密缠绕不锈钢钢丝3，这样过渡段4内的拉索筋1被固定，当拉索筋1被拉伸时，背向锚杯轴心弯曲的拉索筋1只发生纵向无干扰延伸，横向不变，过渡段4的树脂浆料为高弹性低模量树脂；
步骤三：分筋盘5把拉索筋1分开后，在锚固延伸段7内设置有收筋网8，收筋网8又把拉索筋1拉拢回来，使所有拉索筋1(正中间拉索筋除外)都向中间弯曲，这样拉索筋1拉伸时拉索筋1有向轴心的内聚力而锚杯6口对拉索筋1没有挤压力，同时锚杯6壁厚及截面积从锚杯6底部入口向上逐渐变厚变大(入口卡环部分除外)，如果锚固延伸段7树脂的断裂延伸率低于8％，锚杯外侧杯壁6上延轴向以一定间隔套有3个延伸环6-1，这样拉索筋1拉伸时锚杯6壁也会同步延伸，这样锚杯6壁与拉索筋1之间的剪切力大大降低，在锚固延伸段7和锚固稳定段10交界处设置了固筋网9，使拉索筋1在锚固稳定段10内与锚杯6轴心平行。从锚杯6上口灌注树脂浆料到固筋网9位置后固化一段时间，锚固延伸段7的树脂浆料为高弹性低模量树脂；
步骤四：从锚杯6上口灌注高强高模量树脂10至与拉索筋端部一平，使得锚固稳定段10内灌注了高强度高模量树脂浆料10，固化一段时间，树脂浆料优选环氧树脂钢砂，这样拉索筋1与锚固稳定段10树脂和锚杯6壁形成一个整体；
步骤五：拆下定型定位模具12缠绕过渡段外围钢丝和安装锚杯盖11；锚杯6的固定端通过锚杯直线段外螺纹与锚杯盖11内螺纹连接在一起，这样保证锚固延伸段可以充分的弹性延伸，使拉索筋1和锚杯6融为一个整体。
步骤六：在过渡段的外围不锈钢丝上热装保护材料；
步骤七：打锚杯盖11与锚杯6螺纹对缝之间的硅酮耐候密封胶，至此完成全部纤维复合材料拉索锚具的安装。

Claims (8)

1.一种纤维复合材料拉索弹性锚具，包括多条由纤维复合材料制成的拉索筋和锚杯，其特征在于，多条所述的拉索筋自端部一段长度依次为锚固段和过渡段，在所述的锚固段外侧套有锚杯，所述的锚固段又分为锚固稳定段和锚固延伸段，在所述的锚固稳定段和锚固延伸段交界处设置有固筋网，拉索筋穿过所述的固筋网，使锚固稳定段内的拉索筋与锚杯轴线平行；所述的锚固延伸段内设置有收筋网，在锚固延伸段内的拉索筋穿过所述的收筋网回拢回来，使拉索筋弯曲弧度面向锚杯的轴心；在所述的锚固段与过度段的分界处设置有分筋盘，拉索筋分散开穿过所述的分筋盘，所述的过渡段内的拉索筋的弯曲弧度背向锚杯的轴心，位于锚固段和过渡段的拉索筋外面包裹有树脂材料。
2.根据权利要求1所述的一种纤维复合材料拉索弹性锚具，其特征在于：所述的拉索筋的端部具有延径向分为四等份并延轴向延伸的开边结构。
3.根据权利要求2所述的一种纤维复合材料拉索弹性锚具，其特征在于：所述的过渡段的外侧紧密缠绕有不锈钢丝。
4.根据权利要求3所述的一种纤维复合材料拉索弹性锚具，其特征在于：在锚固稳定段内灌注有高强度高模量的树脂材料。
5.根据权利要求4所述的一种纤维复合材料拉索弹性锚具，其特征在于：在锚固延伸段和过渡段内灌注有高弹性低模量的树脂材料。
6.根据权利要求5所述的一种纤维复合材料拉索弹性锚具，其特征在于：所述的锚杯的杯壁径向截面积从底部杯口往上逐渐增大，当锚固延伸段内的树脂浆料的断裂延伸率低于8％，锚杯外侧杯壁上延轴向套有一个或多个延伸环。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种纤维复合材料拉索弹性锚具，其特征在于：还包括带拉力环的锚杯盖，带拉力环的锚杯盖与锚杯螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的一种纤维复合材料拉索弹性锚具，其特征在于：所述的锚杯盖通过其内螺纹与相对于锚固稳定段位置的锚杯外螺纹连接。
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