CN113982664A - 一种粘结式纤维锚杆连接套筒及纤维锚杆连接方法 - Google Patents
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Abstract
一种粘结式纤维锚杆连接套筒及纤维锚杆连接方法，套筒包括筒体、封隔圆盘、内定位卡箍和外定位卡箍；封隔圆盘同轴布置在筒体中间且二者间隙配合；内定位卡箍固装在纤维锚杆内端且贴靠封隔圆盘；外定位卡箍套装在纤维锚杆上且位于筒体筒口处；纤维锚杆与筒体之间由环氧树脂胶填充；内定位卡箍外周均布多个定心支撑凸块；外定位卡箍上设有注胶豁口。方法为：打磨筒体内表面；利用临时定位机构固定封隔圆盘；在第一根纤维锚杆内端安装内定位卡箍；向筒体内注胶，将第一根纤维锚杆插入筒体内并使内定位卡箍贴靠封隔圆盘；将外定位卡箍安装至筒体筒口处；通过注胶豁口继续向筒体内注胶并养护至初凝；完成第二根纤维锚杆安装；养护至树脂胶完全固化。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，特别是涉及一种粘结式纤维锚杆连接套筒及纤维锚杆连接方法。
背景技术
近年来，土木工程建设得到了高速发展，同时钢筋锚杆加固技术也随着土木工程建设被广泛应用。然而，随着建设场地利用率的提高以及基础工程深度的加大，传统的钢筋锚杆存在的自重大、运输安装困难、耐腐蚀性差的缺陷越发的突显，因而在一定程度上限制了钢筋锚杆的应用。
为此，纤维锚杆越来越多的被应用，其与钢筋锚杆相比具有质量轻、运输安装方便、耐腐蚀性强的优势。但是，纤维锚杆的应用仍处于工程实践的起步阶段，由于纤维锚杆属于热固性材料，其弯曲能力较差，不能将纤维锚杆做成盘条状运输到施工现场进行截断，只能在工厂先预制成具有定长尺寸的杆状后运输到施工现场，再将这些定长尺寸的纤维锚杆连接成需要的长度。然而，纤维锚杆无法像钢筋锚杆那样进行焊接连接，只用采用绑扎搭接方式或机械打孔方式进行连接，不但纤维锚杆的连接效率低下，而且连接后的纤维锚杆还存在锚固力小(绑扎搭接方式)或存在应力集中(机械打孔方式)的问题，进而导致纤维锚杆的高抗拉性能不能充分发挥。因此，想要推动纤维锚杆在土木工程建设领域的发展和应用，解决纤维锚杆连接方面存在的问题十分必要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种粘结式纤维锚杆连接套筒及纤维锚杆连接方法，有效避免了纤维锚杆采用传统连接方式时在其连接处存在锚固力小或存在应力集中的问题，能够充分发挥纤维锚杆的高抗拉性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种粘结式纤维锚杆连接套筒，包括筒体、封隔圆盘、内定位卡箍及外定位卡箍；所述筒体采用圆柱筒型结构；所述封隔圆盘位于筒体内部中心处，封隔圆盘与筒体同轴布置，封隔圆盘与筒体为间隙配合；所述内定位卡箍固定套装在纤维锚杆的内端部，纤维锚杆的内端部顶靠在封隔圆盘表面；所述外定位卡箍固定套装在纤维锚杆上且位于筒体的筒口处；所述纤维锚杆与筒体内表面之间的环形空间由环氧树脂胶填充。
所述内定位卡箍采用圆环形结构，在内定位卡箍的外周均布设有多个定心支撑凸块。
所述外定位卡箍采用圆环形结构，在外定位卡箍上开设有注胶豁口。
所述封隔圆盘采用环氧树脂并以注塑方式制作，且封隔圆盘与筒体内表面之间的间隙为0.5mm～1mm。
所述内定位卡箍采用环氧树脂并以注塑方式制作，且内定位卡箍内孔与纤维锚杆之间的间隙为0.5mm～1mm，内定位卡箍上的定心支撑凸块与筒体内表面之间的间隙为0.5mm～1mm。
所述外定位卡箍采用环氧树脂并以注塑方式制作，外定位卡箍内孔与纤维锚杆之间的间隙为0.5mm～1mm，外定位卡箍外周与筒体内表面之间的间隙为0.5mm～1mm，外定位卡箍上的注胶豁口宽度比注胶枪的注胶嘴直径大2mm～3mm。
一种纤维锚杆连接方法，采用了所述的粘结式纤维锚杆连接套筒，包括如下步骤：
步骤一：准备一个临时定位机构，临时定位机构为自制件，包括定位圆盘、定距支撑螺杆、定距支撑垫片及定距支撑螺母，定位圆盘同轴焊接在定距支撑螺杆一端，定距支撑垫片和定距支撑螺母依次套装在定距支撑螺杆上；
步骤二：准备一台电钻，为电钻配装一根砂纸磨头，启动电钻后，通过砂纸磨头对筒体内表面进行打磨清理；
步骤三：启用准备好的临时定位机构，在临时定位机构的定位圆盘上包裹一层聚乙烯薄膜；
步骤四：旋拧定距支撑螺母，调整定距支撑螺母在定距支撑螺杆上的位置，同时通过卷尺测量定位圆盘与定距支撑螺母之间的距离，直到二者之间的距离等于筒体的半长；
步骤五：将包裹有聚乙烯薄膜的定位圆盘所在侧的定距支撑螺杆一端插入筒体内，直到筒体的筒口被定距支撑螺母内侧的定距支撑垫片阻挡，此时定位圆盘的插入深度达到最大；
步骤六：将插装有临时定位机构的筒体倾斜架起，使临时定位机构的定距支撑螺杆外露端倾斜顶撑在地面上；
步骤七：启用封隔圆盘，将封隔圆盘从筒体斜上方的筒口送入筒体内，直到封隔圆盘与筒体内部中间处的定位圆盘贴靠在一起；
步骤八：启用第一根纤维锚杆，在第一根纤维锚杆的内端套装上内定位卡箍，利用快干胶将内定位卡箍与第一根纤维锚杆固连在一起；
步骤九：准备一把注胶枪，利用注胶枪并通过筒体斜上方的筒口向筒体内注入环氧树脂胶，此次的注胶量只需达到满胶量的75％，并且在注胶过程中需要连续敲击筒体，通过振动来充分排出环氧树脂胶内的气泡；
步骤十：将内定位卡箍所在侧的第一根纤维锚杆一端插入完成初次注胶后的筒体内，直到内定位卡箍与筒体内部中间处的定位圆盘贴靠在一起，且在插入第一根纤维锚杆的过程中需要不断旋转锚杆杆体，使筒体内的环氧树脂胶与锚杆杆体充分接触贴合；
步骤十一：启用外定位卡箍，将外定位卡箍套装到第一根纤维锚杆上，并将外定位卡箍移动筒体斜上方的筒口处，之后利用快干胶将外定位卡箍与第一根纤维锚杆固连在一起；
步骤十二：再次启用注胶枪，并将注胶嘴插入外定位卡箍上的注胶豁口内，利用注胶枪继续向筒体内注入环氧树脂胶，直到筒体内达到满胶量，并且在注胶过程中仍然需要不断旋转锚杆杆体，使筒体内的环氧树脂胶与锚杆杆体充分接触贴合；
步骤十三：将注胶后的筒体静置15分钟，会发现筒体内胶体液面出现下降，此时通过注胶豁口进行补胶，之后重复静置和补胶过程，直到静置后筒体内胶体液面不再下降为止，随后继续在室温下养护24小时，直到筒体内的环氧树脂胶完成初凝；
步骤十四：将临时定位机构从筒体内移除，参照步骤八至步骤十三，完成筒体另一侧的第二根纤维锚杆的安装，随后继续在室温下养护7天，直到筒体内的环氧树脂胶完全固化，此时两根纤维锚杆的连接工作结束。
所述定位圆盘的直径比筒体的内径小5mm～7mm。
所述定距支撑螺杆的长度比筒体的半长大10mm～15mm。
本发明的有益效果：
本发明的粘结式纤维锚杆连接套筒及纤维锚杆连接方法，有效避免了纤维锚杆采用传统连接方式时在其连接处存在锚固力小或存在应力集中的问题，能够充分发挥纤维锚杆的高抗拉性能。
附图说明
图1为本发明的一种粘结式纤维锚杆连接套筒的结构示意图；
图2为本发明的粘结式纤维锚杆连接套筒在进行第一根纤维锚杆安装时的结构示意图；
图3为本发明的内定位卡箍的结构示意图；
图4为本发明的外定位卡箍的结构示意图；
图中，1—筒体，2—封隔圆盘，3—内定位卡箍，4—外定位卡箍，5—纤维锚杆，6—环氧树脂胶，7—定心支撑凸块，8—注胶豁口，9—定位圆盘，10—定距支撑螺杆，11—定距支撑垫片，12—定距支撑螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～4所示，一种粘结式纤维锚杆连接套筒，包括筒体1、封隔圆盘2、内定位卡箍3及外定位卡箍4；所述筒体1采用圆柱筒型结构；所述封隔圆盘2位于筒体1内部中心处，封隔圆盘2与筒体1同轴布置，封隔圆盘2与筒体1为间隙配合；所述内定位卡箍3固定套装在纤维锚杆5的内端部，纤维锚杆5的内端部顶靠在封隔圆盘2表面；所述外定位卡箍4固定套装在纤维锚杆5上且位于筒体1的筒口处；所述纤维锚杆5与筒体1内表面之间的环形空间由环氧树脂胶6填充。
所述内定位卡箍3采用圆环形结构，在内定位卡箍3的外周均布设有多个定心支撑凸块7。
所述外定位卡箍4采用圆环形结构，在外定位卡箍4上开设有注胶豁口8。
所述封隔圆盘2采用环氧树脂并以注塑方式制作，且封隔圆盘2与筒体1内表面之间的间隙为0.5mm～1mm。
所述内定位卡箍3采用环氧树脂并以注塑方式制作，且内定位卡箍3内孔与纤维锚杆5之间的间隙为0.5mm～1mm，内定位卡箍3上的定心支撑凸块7与筒体1内表面之间的间隙为0.5mm～1mm。
所述外定位卡箍4采用环氧树脂并以注塑方式制作，外定位卡箍4内孔与纤维锚杆5之间的间隙为0.5mm～1mm，外定位卡箍4外周与筒体1内表面之间的间隙为0.5mm～1mm，外定位卡箍4上的注胶豁口8宽度比注胶枪的注胶嘴直径大2mm～3mm。
本实施例中，筒体1采用材质为Q355B的无缝钢管，筒体1的长度为620mm，筒体1的内径为38mm，筒体1的外径为50mm；封隔圆盘2的直径为37mm；内定位卡箍3的内径为25mm，内定位卡箍3上的定心支撑凸块7与筒体1内表面之间的间隙为0.5mm；外定位卡箍4的内径为25mm，外定位卡箍4的外径为37mm；纤维锚杆5数量为两根，纤维锚杆5的杆体直径为24mm，单根纤维锚杆5的长度为1600mm。
一种纤维锚杆连接方法，采用了所述的粘结式纤维锚杆连接套筒，包括如下步骤：
步骤一：准备一个临时定位机构，临时定位机构为自制件，包括定位圆盘9、定距支撑螺杆10、定距支撑垫片11及定距支撑螺母12，定位圆盘9同轴焊接在定距支撑螺杆10一端，定距支撑垫片11和定距支撑螺母12依次套装在定距支撑螺杆10上；
本实施例中，定位圆盘9的直径为32mm，定距支撑螺杆10的长度为325mm；
步骤二：准备一台电钻，为电钻配装一根砂纸磨头，启动电钻后，通过砂纸磨头对筒体1内表面进行打磨清理；
步骤三：启用准备好的临时定位机构，在临时定位机构的定位圆盘9上包裹一层聚乙烯薄膜；聚乙烯薄膜的作用是避免定位圆盘9与环氧树脂胶6直接接触发生粘连，保证临时定位机构可以顺利的从筒体1中取出；
步骤四：旋拧定距支撑螺母12，调整定距支撑螺母12在定距支撑螺杆10上的位置，同时通过卷尺测量定位圆盘9与定距支撑螺母12之间的距离，直到二者之间的距离等于筒体1的半长；
步骤五：将包裹有聚乙烯薄膜的定位圆盘9所在侧的定距支撑螺杆10一端插入筒体1内，直到筒体1的筒口被定距支撑螺母12内侧的定距支撑垫片11阻挡，此时定位圆盘9的插入深度达到最大；
步骤六：将插装有临时定位机构的筒体1倾斜架起，使临时定位机构的定距支撑螺杆10外露端倾斜顶撑在地面上；本实施例中，筒体1的倾斜角度为45°；
步骤七：启用封隔圆盘2，将封隔圆盘2从筒体1斜上方的筒口送入筒体1内，直到封隔圆盘2与筒体1内部中间处的定位圆盘9贴靠在一起；
步骤八：启用第一根纤维锚杆5，在第一根纤维锚杆5的内端套装上内定位卡箍3，利用快干胶将内定位卡箍3与第一根纤维锚杆5固连在一起；
步骤九：准备一把注胶枪，利用注胶枪并通过筒体1斜上方的筒口向筒体1内注入环氧树脂胶6，此次的注胶量只需达到满胶量的75％，并且在注胶过程中需要连续敲击筒体1，通过振动来充分排出环氧树脂胶6内的气泡；
步骤十：将内定位卡箍3所在侧的第一根纤维锚杆5一端插入完成初次注胶后的筒体1内，直到内定位卡箍3与筒体1内部中间处的定位圆盘9贴靠在一起，且在插入第一根纤维锚杆5的过程中需要不断旋转锚杆杆体，使筒体1内的环氧树脂胶6与锚杆杆体充分接触贴合；
步骤十一：启用外定位卡箍4，将外定位卡箍4套装到第一根纤维锚杆5上，并将外定位卡箍4移动筒体1斜上方的筒口处，之后利用快干胶将外定位卡箍4与第一根纤维锚杆5固连在一起；
步骤十二：再次启用注胶枪，并将注胶嘴插入外定位卡箍4上的注胶豁口8内，利用注胶枪继续向筒体1内注入环氧树脂胶6，直到筒体1内达到满胶量，并且在注胶过程中仍然需要不断旋转锚杆杆体，使筒体1内的环氧树脂胶6与锚杆杆体充分接触贴合；
步骤十三：将注胶后的筒体1静置15分钟，会发现筒体1内胶体液面出现下降，此时通过注胶豁口8进行补胶，之后重复静置和补胶过程，直到静置后筒体1内胶体液面不再下降为止，随后继续在室温下养护24小时，直到筒体1内的环氧树脂胶6完成初凝；
步骤十四：将临时定位机构从筒体1内移除，参照步骤八至步骤十三，完成筒体1另一侧的第二根纤维锚杆5的安装，随后继续在室温下养护7天，直到筒体1内的环氧树脂胶6完全固化，此时两根纤维锚杆5的连接工作结束。
所述定位圆盘9的直径比筒体1的内径小5mm～7mm。
所述定距支撑螺杆10的长度比筒体1的半长大10mm～15mm。
为了更好的验证本发明的有效性，还对连接好的两根纤维锚杆5进行了常规拉拔试验，采用的试验设备为卧式锚固性能试验机，拉拔试验采用连续加载方式，加载速率为10kN/min，首先施加5kN的预载荷，以使锚具夹紧锚杆的锚固端，然后停止加载，记录试验机加载端和固定端的夹片内缩量初始值，待载荷卸载后，将试验机的测控系统进行清零，然后重新以10kN/min的速率进行加载，直到出现下述情况时停止拉拔试验：①、锚具滑移失效；②、连接系统胶层拔出破坏；③、纤维锚杆杆体劈裂抽芯破坏；④、载荷-试件曲线载荷值降至峰值的50％。经过拉拔试验后，测得锚固力可达111kN～169kN，试验结果证明了通过本发明充分发挥了纤维锚杆的高抗拉性能。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (9)
1.一种粘结式纤维锚杆连接套筒，其特征在于：包括筒体、封隔圆盘、内定位卡箍及外定位卡箍；所述筒体采用圆柱筒型结构；所述封隔圆盘位于筒体内部中心处，封隔圆盘与筒体同轴布置，封隔圆盘与筒体为间隙配合；所述内定位卡箍固定套装在纤维锚杆的内端部，纤维锚杆的内端部顶靠在封隔圆盘表面；所述外定位卡箍固定套装在纤维锚杆上且位于筒体的筒口处；所述纤维锚杆与筒体内表面之间的环形空间由环氧树脂胶填充。
2.根据权利要求1所述的一种粘结式纤维锚杆连接套筒，其特征在于：所述内定位卡箍采用圆环形结构，在内定位卡箍的外周均布设有多个定心支撑凸块。
3.根据权利要求1所述的一种粘结式纤维锚杆连接套筒，其特征在于：所述外定位卡箍采用圆环形结构，在外定位卡箍上开设有注胶豁口。
4.根据权利要求1所述的一种粘结式纤维锚杆连接套筒，其特征在于：所述封隔圆盘采用环氧树脂并以注塑方式制作，且封隔圆盘与筒体内表面之间的间隙为0.5mm～1mm。
5.根据权利要求2所述的一种粘结式纤维锚杆连接套筒，其特征在于：所述内定位卡箍采用环氧树脂并以注塑方式制作，且内定位卡箍内孔与纤维锚杆之间的间隙为0.5mm～1mm，内定位卡箍上的定心支撑凸块与筒体内表面之间的间隙为0.5mm～1mm。
6.根据权利要求3所述的一种粘结式纤维锚杆连接套筒，其特征在于：所述外定位卡箍采用环氧树脂并以注塑方式制作，外定位卡箍内孔与纤维锚杆之间的间隙为0.5mm～1mm，外定位卡箍外周与筒体内表面之间的间隙为0.5mm～1mm，外定位卡箍上的注胶豁口宽度比注胶枪的注胶嘴直径大2mm～3mm。
7.一种纤维锚杆连接方法，采用了权利要求1所述的粘结式纤维锚杆连接套筒，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：准备一个临时定位机构，临时定位机构为自制件，包括定位圆盘、定距支撑螺杆、定距支撑垫片及定距支撑螺母，定位圆盘同轴焊接在定距支撑螺杆一端，定距支撑垫片和定距支撑螺母依次套装在定距支撑螺杆上；
步骤二：准备一台电钻，为电钻配装一根砂纸磨头，启动电钻后，通过砂纸磨头对筒体内表面进行打磨清理；
步骤三：启用准备好的临时定位机构，在临时定位机构的定位圆盘上包裹一层聚乙烯薄膜；
步骤四：旋拧定距支撑螺母，调整定距支撑螺母在定距支撑螺杆上的位置，同时通过卷尺测量定位圆盘与定距支撑螺母之间的距离，直到二者之间的距离等于筒体的半长；
步骤五：将包裹有聚乙烯薄膜的定位圆盘所在侧的定距支撑螺杆一端插入筒体内，直到筒体的筒口被定距支撑螺母内侧的定距支撑垫片阻挡，此时定位圆盘的插入深度达到最大；
步骤六：将插装有临时定位机构的筒体倾斜架起，使临时定位机构的定距支撑螺杆外露端倾斜顶撑在地面上；
步骤七：启用封隔圆盘，将封隔圆盘从筒体斜上方的筒口送入筒体内，直到封隔圆盘与筒体内部中间处的定位圆盘贴靠在一起；
步骤八：启用第一根纤维锚杆，在第一根纤维锚杆的内端套装上内定位卡箍，利用快干胶将内定位卡箍与第一根纤维锚杆固连在一起；
步骤九：准备一把注胶枪，利用注胶枪并通过筒体斜上方的筒口向筒体内注入环氧树脂胶，此次的注胶量只需达到满胶量的75％，并且在注胶过程中需要连续敲击筒体，通过振动来充分排出环氧树脂胶内的气泡；
步骤十：将内定位卡箍所在侧的第一根纤维锚杆一端插入完成初次注胶后的筒体内，直到内定位卡箍与筒体内部中间处的定位圆盘贴靠在一起，且在插入第一根纤维锚杆的过程中需要不断旋转锚杆杆体，使筒体内的环氧树脂胶与锚杆杆体充分接触贴合；
步骤十一：启用外定位卡箍，将外定位卡箍套装到第一根纤维锚杆上，并将外定位卡箍移动筒体斜上方的筒口处，之后利用快干胶将外定位卡箍与第一根纤维锚杆固连在一起；
步骤十二：再次启用注胶枪，并将注胶嘴插入外定位卡箍上的注胶豁口内，利用注胶枪继续向筒体内注入环氧树脂胶，直到筒体内达到满胶量，并且在注胶过程中仍然需要不断旋转锚杆杆体，使筒体内的环氧树脂胶与锚杆杆体充分接触贴合；
步骤十三：将注胶后的筒体静置15分钟，会发现筒体内胶体液面出现下降，此时通过注胶豁口进行补胶，之后重复静置和补胶过程，直到静置后筒体内胶体液面不再下降为止，随后继续在室温下养护24小时，直到筒体内的环氧树脂胶完成初凝；
步骤十四：将临时定位机构从筒体内移除，参照步骤八至步骤十三，完成筒体另一侧的第二根纤维锚杆的安装，随后继续在室温下养护7天，直到筒体内的环氧树脂胶完全固化，此时两根纤维锚杆的连接工作结束。
8.根据权利要求7所述的一种纤维锚杆连接方法，其特征在于：所述定位圆盘的直径比筒体的内径小5mm～7mm。
9.根据权利要求7所述的一种纤维锚杆连接方法，其特征在于：所述定距支撑螺杆的长度比筒体的半长大10mm～15mm。
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