CN113338545A - Frp筋连接装置及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FRP筋连接装置及其连接方法，该装置包括套筒，其内部形成腔室，两端开设有贯通腔室的通孔，两根FRP筋分别经由两端的通孔相对穿入腔室内；锁紧块，设置在腔室内部，用于将两根FRP筋分别锁紧固定；纤维连接部分，其经由通孔贯穿所述套筒；扎带，其将纤维连接部分绑扎在两根FRP筋上；胶体填充部分，填充于腔室内，固化包裹纤维连接部分和FRP筋。该装置利用了锁紧块的摩擦力、纤维连接部分的拉力以及胶体填充部分对结构的强化作用，有效的提升了FRP筋连接位置的强度，同时也避免绑扎连接方式造成的FRP筋接头重叠，节约了FRP筋材的使用。该方法步骤操作简单，施工难度低，有利于土木工程中的技术推广应用。

Description

FRP筋连接装置及其连接方法

技术领域

本发明属于筋材连接技术领域，具体设计一种FRP筋连接装置及其连接方法。

背景技术

FRP材料因具有高强度，轻质，耐久性好，与水泥混凝土有着较好粘结的特点，被认为是可以替换钢筋的理想材料，尤其耐腐蚀的特性深受研究者们的青睐，因此在过去的几十年里FRP逐渐被应用到各类工程，包括建筑工程，水利工程，海洋工程等。

FRP材料优越的性能就决定了它的价格要比普通的钢筋要高，因此对其应用就要合理化。虽然工厂对FRP筋材的生产长度可随意控制，但限于运输和和现场储藏的要求不得不限制其长度，这就导致了实际工程使用时需要将FRP筋材连接起来。FRP筋不同于钢筋可以通过焊接达到较高的强度，而传统的绑扎连接又不能充分发挥FRP筋材高强度的特点。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中FRP筋连接处强度不足的缺陷，本发明提供一种FRP筋连接装置。

本发明的另一目的是提供一种上述FRP筋的连接方法。

技术方案：本发明所述的一种FRP筋连接装置，用于对接两根FRP筋，包括：

套筒，其内部形成腔室，两端开设有贯通所述腔室的通孔，所述两根FRP筋分别经由两端的通孔相对穿入所述腔室内；

锁紧块，设置在所述腔室内部，用于将所述两根FRP筋分别锁紧固定；

纤维连接部分，其经由所述通孔贯穿所述套筒；

扎带，其将所述纤维连接部分绑扎在两根FRP筋上；

胶体填充部分，填充于所述腔室内，固化包裹所述纤维连接部分和所述FRP筋。

为了提升锁紧块对FRP筋的锁紧效果，所述腔室呈梭形，所述锁紧块为卡在腔室端部的楔块；腔室的两端分别设置至少两个锁紧块，所述至少两个锁紧块将所述FRP筋夹紧。梭形的腔室两端逐渐缩小，配合锁紧块的楔块形状，能够强化对锁紧块的卡紧效果，在张拉FRP筋时，几个锁紧块向中间收拢，进而提升了锁紧的效果。

为了进一步提升锁紧块对FRP筋的锁紧效果，所述锁紧块与所述FRP筋接触的表面经过拉毛处理。通过增加两者的摩擦力，促进锁紧效果的提升。

其中，包括至少两个所述纤维连接部分，对称设置于所述FRP筋的外周。对称设置至少两个纤维连接部分能够有效提升连接的强度，并且保证连接部位的受力平衡，保障连接效果。

具体的，沿着所述FRP筋的轴向观察，所述纤维连接部分和所述锁紧块在所述FRP筋的圆周方向间隔排列。锁紧块与纤维连接部分相互之间不产生空间上的干涉，避免相互影响导致连接强度的降低。

所述套筒分为两个部分，所述两个部分通过相互配合的倒锯齿状接口插接咬合。套筒采用两个部分插接的方式，充分保障了施工的可行性，施工时能够有效避免因两个部分相对转动，导致纤维连接部分扭曲以及锁紧块旋转松脱。通过倒锯齿状接口插接咬合，充分保障了套筒连接的强度。

所述套筒上设置有用于向所述腔室内注胶的注胶孔，所述通孔的外沿设置有溢胶筒。设置注胶孔以便于注胶，在通孔外沿设置溢胶筒，使得当腔室内注满胶体后，从通孔溢出的胶体能够在溢胶筒内固化呈筒形，包裹住套筒端部的FRP筋和纤维连接部分，保证包裹的严密程度，保障强度。

所述纤维连接部分的端头位于套筒的外部，通过扎带将所述端头绑扎在所述FRP筋上并通过胶体固化。纤维连接部分的端头设置于套筒的外端，施工时便于将其张紧，从而对FRP筋施加向中间的力，保障连接的强度。

具体的，所述纤维连接部分的强度较所述FRP筋的强度高。

对应于上述FRP筋连接装置，本发明提供的连接方法，包括如下步骤：

(1)将待连接的两根FRP筋分别从套筒两端的通孔穿入，保证两根FRP筋穿入长度之和不大于套筒的长度；

(2)将锁紧块卡入套筒腔室的两端，夹住FRP筋，对FRP筋进行预拉使锁紧块锁紧；

(3)从一通孔将纤维连接部分穿入，并从另一通孔穿出，贯穿套筒；

(4)对接套筒，并向腔室内注入胶体，待胶体从套筒两端的通孔渗出，拉紧纤维连接部分的两端，用扎带将其与FRP筋绑扎并涂敷胶体；

(5)待胶体完全固化后，即完成连接。

有益效果：与现有技术相比，该装置利用锁紧块的摩擦力、纤维连接部分的拉力以及胶体填充部分对结构的强化作用，有效的提升了FRP筋连接位置的强度，同时也避免绑扎连接方式造成的FRP筋接头重叠，节约了FRP筋材的使用。该方法步骤操作简单，施工难度低，有利于土木工程中的技术推广应用。

附图说明

图1是FRP筋连接装置的剖面结构示意图；

图2是FRP筋连接装置沿图1中A-A线的剖视图；

图3是FRP筋连接装置沿图1中B-B线的剖视图；

图4是本发明的连接方法中步骤(2)状态的结构示意图；

图5是锁紧块的结构示意图；

图6是本发明的连接方法中步骤(3)状态的结构示意图；

图7是套筒的两个部分的倒锯齿状接口插接咬合的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本实施例公开的FRP筋连接装置包括套筒1、锁紧块4、纤维连接部分5、扎带6、胶体填充部分。

其中，套筒1为钢质套筒，主体部分为中空圆柱体，内部中空部分形成腔室2，呈中间宽两端尖的梭形。套筒1两端面的中心处分别开设通孔3，且两端面上的通孔3相互对称，与内部的腔室2贯通。结合图2所示，由于在本实施例中，仅在FRP筋100的两侧设置了两个纤维连接部分5，因此，通孔3为交错连通的三个孔，中心的孔用于穿设FRP筋100，两侧的孔用于穿设纤维连接部分5。两个端面上还分别设置了溢胶筒8，各溢胶筒8均自对应端面的通孔3的边沿向外延伸，溢胶筒8呈圆筒状，设置在通孔3的外周。

为了顺利施工，钢质套筒由两个部分组成，请参阅图4、图6、图7，为了便于描述，可将这两个部分称为外凸套筒和内凹套筒，其中，外凸套筒的倒齿状连接口向外，内凹套筒的倒齿状连接口向内，两者插接时，倒齿相互咬合使两者连成整体。为了保证施工时的可操作性，在制作时，外凸套筒的倒齿状连接口可留有1％的下倾坡度，内凹套筒的倒齿状连接口相应的留有1％的上扬坡度，使得插接顺滑。当然，在其他实施例中，如果套筒1采用的材质塑性较好，也可以不设置上述坡度，直接利用材料的塑性，施加作用力将两者插接在一起。此外，在外凸套筒或者内凹套筒上还开设有注胶孔7，为了保证胶体能够充满腔室2，且腔室2内注胶均匀，可以将注胶孔7靠近上述两个部分的对接边线设置。

此外，在工程中，为了确保套筒1与混凝土之间的粘结性能，还应在套筒1的外表面进行深度打毛，或者开设螺纹等花纹，提高粘结性能。

本实施例中，共设置四个锁紧块4，腔室2的两端分别设置两个。当然，也可以根据需要重新设置锁紧块4的数量，一般为了受力的平衡，需要保证腔室2两端的锁紧块4数量一致且布置对称。由于腔室2呈梭形，相应的，将锁紧块4也应设置成一头大一头小的楔块，与腔室2的端部空间形状匹配。锁紧块4与FRP筋100接触的表面应当是贴合FRP筋100弧度的圆弧面，如图5所示，为了增大两者的摩擦力，该接触面进行拉毛处理，使其具有如图所示的倒锯齿以提升对FRP筋的锁紧效果。

纤维连接部分5用于对两个FRP筋100施以想对的拉力，为了保障连接的强度，一般需要选择强度较FRP筋100的强度更高的纤维材料。由于石墨烯纤维具有较高的抗拉强度，本实施例采用的是石墨烯纤维，当然还可以选用碳纤维材料。

如图3所示，为了避免锁紧块4和纤维连接部分5在空间上形成干涉，一般纤维连接部分5的数量与腔室2一端的锁紧块4数量是一致的，两者在FRP筋100的圆周方向间隔排列。之所以这样设置，原因是：一般为了使连接的受力均匀，纤维连接部分5在FRP筋100的周向上应当是均匀排布的，且单个纤维连接部分5应当是直线贯穿套筒1，不能够扭曲，如果扭曲首先是无法保证连接的强度，另外会对旁边的锁紧块施加圆周方向的力，促使其松脱，对锁紧不利。而FRP筋100周向上未布置纤维连接部分5的位置即需要设置锁紧块4，避免位置的浪费，以达到最佳的连接、锁紧强度。再结合之前所述，通孔3的形状也应根据纤维连接部分5的数量做出改变。

扎带6可以采用塑料材质，在套筒1两端，将纤维连接部分5的端头绑扎在FRP筋100上，通过胶体固化。

胶体填充部分在图中均未示出，一般可采用高强树脂胶，也可以选择其他强度较高的固化胶体，自注胶孔6注入，当注满时会从通孔3处溢出留存在溢胶筒8内部对纤维连接部分5和FRP筋100的接触区域均予以包裹固化。

本实施例的连接方法，包括如下步骤：

(1)将需要连接的两根FRP筋100分别从套筒1两端的通孔3相对穿入，保证两根FRP筋100穿入长度之和不大于套筒1的长度，即穿入长度不超过接口处的中线，保证钢套筒的两部分可连接；

(2)将锁紧块4对称卡入套筒1腔室2的两端，夹住FRP筋100，对FRP筋100进行预拉使锁紧块4锁紧，请参阅如图4；

(3)从一通孔3将纤维连接部分5穿入，并从另一通孔3穿出，各纤维连接部分5对称布置在FRP筋100外周，并与锁紧块4间隔布置，贯穿套筒1，请参阅图3和图6(图6中未示出锁紧块4)；

(4)对接套筒1，并向腔室2内注入胶体，待胶体从套筒1两端的通孔3渗出，拉紧纤维连接部分5的两端，用扎带6将其与FRP筋100绑扎并涂敷胶体；

(5)待胶体完全固化后，即完成连接。

Claims (10)

1.一种FRP筋连接装置，用于对接两根FRP筋(100)，其特征在于，包括：

套筒(1)，其内部形成腔室(2)，两端开设有贯通所述腔室(2)的通孔(3)，所述两根FRP筋(100)分别经由两端的通孔(3)相对穿入所述腔室(2)内；

锁紧块(4)，设置在所述腔室(2)内部，用于将所述两根FRP筋(100)分别锁紧固定；

纤维连接部分(5)，其经由所述通孔(3)贯穿所述套筒(1)；

扎带(6)，其将所述纤维连接部分(5)绑扎在两根FRP筋(100)上；

胶体填充部分，填充于所述腔室(2)内，固化包裹所述纤维连接部分(5)和所述FRP筋(100)。

2.根据权利要求1所述的FRP筋连接装置，其特征在于，所述腔室(2)呈梭形，所述锁紧块(4)为卡在腔室(2)端部的楔块；腔室(2)的两端分别设置至少两个锁紧块(4)，所述至少两个锁紧块(4)将所述FRP筋(100)夹紧。

3.根据权利要求1或2所述的FRP筋连接装置，其特征在于，所述锁紧块(4)与所述FRP筋(100)接触的表面经过拉毛处理。

4.根据权利要求1或2所述的FRP筋连接装置，其特征在于，包括至少两个所述纤维连接部分(5)，对称设置于所述FRP筋(100)的外周。

5.根据权利要求4所述的FRP筋连接装置，其特征在于，沿着所述FRP筋(100)的轴向观察，所述纤维连接部分(5)和所述锁紧块(4)在所述FRP筋(100)的圆周方向间隔排列。

6.根据权利要求1所述的FRP筋连接装置，其特征在于，所述套筒(1)分为两个部分，所述两个部分通过相互配合的倒锯齿状接口插接咬合。

7.根据权利要求1所述的FRP筋连接装置，其特征在于，所述套筒(1)上设置有用于向所述腔室(2)内注胶的注胶孔(7)，所述通孔(3)的外沿设置有溢胶筒(8)。

8.根据权利要求1或7所述的FRP筋连接装置，其特征在于，所述纤维连接部分(5)的端头位于套筒(1)的外部，通过扎带(6)将所述端头绑扎在所述FRP筋(100)上并通过胶体固化。

9.根据权利要求1所述的FRP筋连接装置，其特征在于，所述纤维连接部分(5)的强度较所述FRP筋(100)的强度高。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的FRP筋连接装置的连接方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将待连接的两根FRP筋分别从套筒两端的通孔穿入，保证两根FRP筋穿入长度之和不大于套筒的长度；

(2)将锁紧块卡入套筒腔室的两端，夹住FRP筋，对FRP筋进行预拉使锁紧块锁紧；

(3)从一通孔将纤维连接部分穿入，并从另一通孔穿出，贯穿套筒；

(4)对接套筒，并向腔室内注入胶体，待胶体从套筒两端的通孔渗出，拉紧纤维连接部分的两端，用扎带将其与FRP筋绑扎并涂敷胶体；

(5)待胶体完全固化后，即完成连接。

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