CN115538429A - 一种带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，采用BFRP(玄武岩纤维)杆体，质量轻，比重仅为钢锚杆的五分之一左右；抗拉强度高，在相同设计锚固力的要求下，所需锚杆直径及锚固长度小，节约了杆体材料；BFRP杆体不需要做过多的防腐处理，适宜作为永久性支护用锚杆；所述BFRP杆体的锚固段为变直径式的多杆段结构，能够使BFRP杆体的强度得到充分利用，避免材料浪费；通过设置平直段加锥度段加粘结剂的粘结挤压式锚具，与常规的托盘螺母锚具及夹片式锚具相比，该粘结挤压式锚具避免了应力集中引起锚固端杆体直接螺纹剪切破坏，提高了锚固效率，杆体强度得以充分发挥。
Description
技术领域
本发明涉及锚杆支护施工技术领域，尤其涉及一种带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆。
背景技术
随着锚杆支护技术的日趋成熟和普及，以螺纹钢作为杆体材料的钢锚杆在支护加固隧道、井巷、边坡以和深基坑工程等领域得到广泛运用。现有技术中大多数锚杆为金属锚杆，如钢锚杆、钢丝束锚杆以及钢绞线锚杆，但是由于钢材本身抗拉强度的限制，往往达不到施工要求，且极易由地层中土的酸碱度和腐蚀介质通过空气和地下水与钢锚杆接触引起杆体腐蚀，作为永久性支护用锚杆需要进行一系列复杂的防腐处理。
对于普通FRP(纤维增强塑料筋)锚杆托盘螺母锚具在拉伸实验中容易发生杆体的托盘螺母交接处剪切破坏。现有的预应力钢夹片锚具，采用直接夹片锚固容易导致BFRP(玄武岩纤维)筋肋纹剪切破坏。部分论文提到在夹片与筋材之间增设软金属管，通过软金属层在环向挤压力作用下变形，与筋材与夹片之间紧密贴合以保护杆体的锚具形式，虽锚固效率有一定提高，但破坏模式仍为杆体剪切劈裂破坏，拉拔承载力与杆体强度仍有较大差距。导致高强BFRP筋强度无法得到充分发挥。
另外，BFRP锚杆相对于钢锚杆有着较高的抗拉强度，但由于对BFRP锚杆结构设计的不合理，使得BFRP锚杆的部分结构往往得不到充分利用，造成材料的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，可以至少在一定程度上解决上述问题之一。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，包括：
BFRP杆体，所述BFRP杆体插入锚孔的杆段定义为锚固段，所述锚固段分为三段等长但直径不等的杆段，越深入锚孔的杆段的直径越小；
涨壳锚头，所述涨壳锚头设置在所述BFRP杆体的末端，用于卡紧锚孔的内壁；
粘结挤压式锚具，其采用经过内壁糙化处理的无缝钢管体，所述无缝钢管体内部设有供所述BFRP杆体穿过的平直段和锥度段，所述无缝钢管体与所述BFRP杆体之间灌注有环氧树脂和/或膨胀水泥；
初始张拉组件，包括锁紧螺母和垫板，所述锁紧螺母螺纹连接于所述无缝钢管体上，以将所述垫板压置在锚孔外的岩壁上。
作为所述带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的进一步可选方案，所述BFRP杆体的锚固段为600mm，所述锚固段的三段杆段的横截面面积比为6:2:1，所述锚固段上不同的杆段之间通过变径连接套相连，杆段与变径连接套螺纹连接。
作为所述带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的进一步可选方案，所述无缝钢管体的内径大于所述BFRP杆体直径3-5mm，所述锥度段与所述平直段长度比例为3:2，所述锥度段与所述平直段的总长度为200-300mm，所述锥度段的锥角为3°，所述锥度段为锚具外露段。
作为所述带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的进一步可选方案，所述无缝钢管体与所述BFRP杆体之间灌注有环氧树脂或膨胀水泥的其中一种。
作为所述带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的进一步可选方案，所述无缝钢管体与所述BFRP杆体之间同时灌注有环氧树脂和膨胀水泥；所述锥度段与所述平直段之间设有隔板，所述隔板上设有供所述BFRP杆体穿过的孔，所述锥度段内灌注环氧树脂，所述平直段内膨胀水泥。
作为所述带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的进一步可选方案，还包括光纤光栅传感器；所述BFRP杆体上用于与所述粘结挤压式锚具配合的杆段定义为外锚段，所述外锚段上沿轴向间隔地开设有若干个安装槽，所述光纤光栅传感器嵌入在所述安装槽内，并用环氧树脂胶进行封装。
作为所述带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的进一步可选方案，还包括预应力加载装置，所述预应力加载装置包括张拉架、张拉杆、穿心千斤顶以及荷载传感器，所述张拉架固定在所述垫板上，所述张拉杆设置在所述穿心千斤顶上，所述张拉杆与所述BFRP杆体连接，所述荷载传感器连接所述穿心千斤顶。
作为所述带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的进一步可选方案，所述涨壳锚头包括与所述BFRP杆体固定连接的螺杆，所述螺杆上螺纹连接有涨壳内楔，所述涨壳内楔外通过套箍捆扎有两块涨壳夹片。
作为所述带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的进一步可选方案，所述BFRP杆体的锚固段上套接有锚杆套，所述锚杆套成环状，所述锚杆套的外周设置有若干沿径向延伸的卡柱，所述卡柱的端部呈尖锐状；所述卡柱上设置有多个卡刺。
作为所述带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的进一步可选方案，所述卡柱设有三个，所述卡柱在所述锚杆套外周沿周向等距分布。
本发明的有益效果有：
(1)采用BFRP(玄武岩纤维)杆体，质量轻，比重仅为钢锚杆的五分之一左右；抗拉强度高，在相同设计锚固力的要求下，所需锚杆直径及锚固长度小，节约了杆体材料；耐腐蚀性能优异，以环氧树脂作为基体的BFRP筋，在高温腐蚀溶液中浸泡，残余强度可以保持在60％以上，尤其在盐、水溶液下，强度保留率超过80％，故BFRP杆体不需要做过多的防腐处理，适宜作为永久性支护用锚杆；
(2)所述BFRP杆体的锚固段为变直径式的多杆段结构，锚固段越深入锚孔的轴向应力越小，而所述锚固段相应地设置成越深入锚孔的杆段的直径越小的结构，能够使BFRP杆体的强度得到充分利用，避免材料浪费，节约成本；锚固段的杆段之间采用变径连接套连接，BFRP杆体较于钢锚杆易切割，对于直径较粗不易盘卷的杆体可以进行切割后运输，之后再通过变径连接套接长，方便运输与施工；
(3)通过涨壳锚头卡紧锚孔的内壁，使得安装锚杆后可以快速形成锚固力，初步控制围岩变形；
(4)通过设置平直段加锥度段加粘结剂的粘结挤压式锚具，与常规的托盘螺母锚具及夹片式锚具相比，该粘结挤压式锚具避免了应力集中引起锚固端杆体直接螺纹剪切破坏，提高了锚固效率，杆体强度得以充分发挥。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的锚杆应用于边坡支护时的结构示意图；
图2为本发明的锚杆的结构示意图；
图3为所述粘结挤压式锚具的结构示意图；
图4为所述粘结挤压式锚具与所述初始张拉组件的配合示意图；
图5为所述涨壳锚头的结构示意图；
图6为所述锚杆套的结构示意图；
图7为600mm锚固长度BFRP杆体在不同荷载下锚杆轴力分布曲线图；
图8为所述粘结挤压式锚具在不同锥度下径向应力分布曲线图；
图9为所述粘结挤压式锚具在不同锥度段长度下径向应力分布曲线图。
图中：100、锚孔；
1、BFRP杆体；11、锚固段；12、变径连接套；13、外锚段；
2、涨壳锚头；21、螺杆；22、涨壳内楔；23、涨壳夹片；24、套箍；
3、粘结挤压式锚具；31、无缝钢管体；32、平直段；33、锥度段；34、隔板；
4、初始张拉组件；41、锁紧螺母；42、垫板；
5、预应力加载装置；51、张拉架；52、张拉杆；53、穿心千斤顶；54、荷载传感器；
6、锚杆套；61、卡柱；62、卡刺；
7、光纤光栅传感器。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考图1-6，示出了一种带有粘结挤压式锚具3的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，包括BFRP杆体1、涨壳锚头2、粘结挤压式锚具3以及初始张拉组件4；其中，所述BFRP杆体1插入锚孔100的杆段定义为锚固段11，所述锚固段11分为三段等长但直径不等的杆段，越深入锚孔100的杆段的直径越小；所述涨壳锚头2设置在所述BFRP杆体1的末端，用于卡紧锚孔100的内壁；所述粘结挤压式锚具3采用经过内壁糙化处理的无缝钢管体31，所述无缝钢管体31内部设有供所述BFRP杆体1穿过的平直段32和锥度段33，所述无缝钢管体31与所述BFRP杆体1之间灌注有环氧树脂和/或膨胀水泥；所述初始张拉组件4包括锁紧螺母41和垫板42，所述锁紧螺母41螺纹连接于所述无缝钢管体31上，以将所述垫板42压置在锚孔100外的岩壁上。
需要说明的是，所述BFRP杆体1的杆体类型有单筋、绞索或平行索等，而本实施例中，变直径的结构只用于所述BFRP杆体1为单筋的情况。
优选的，所述BFRP杆体1的锚固段11为600mm，所述锚固段11的三段杆段的横截面面积比为6:2:1，所述锚固段11上不同的杆段之间通过变径连接套12相连，杆段与变径连接套12螺纹连接。参考图7，示出了600mm锚固长度的BFRP杆体1在不同荷载下锚杆轴力分布的曲线图，其中实验选用的玄武岩纤维锚杆体直径为18mm，锚孔100直径为30mm，锚固段11长度为600mm，灌浆料选取型号为Z2835中速树脂锚固剂，根据实验结果，等直径预应力锚杆锚固段11轴向应力沿锚固深度方向近似呈指数衰减，而本实施例中，将所述BFRP杆体1的锚固段11按三段等长设计，横截面面积比6:2:1为宜，以使杆体轴向应力沿杆体锚固段11均匀分布，避免了当锚杆体按等直径设计时，锚固段11杆体后半段轴向应力较小，杆体材料强度得不到充分发挥，造成杆体材料的浪费。
另外，通过拉伸试验测试6.8mm直径BFRP单筋与18mm直径BFRP单筋分别在环氧树脂与膨胀水泥作为粘结剂(平直段32与锥度段33交接处不设隔板34)下的破坏荷载并与托盘螺母锚具及夹片式锚具进行对比，实验结果如下表(表1)所示。
表1BFRP杆体1在不同锚具形式下的拉伸数据
表1中：BF-XX-18，第一项BF为BFRP杆体，第二项为锚具类型，LM为托盘螺母锚具，JP为夹片锚具，RJP为软铝管夹片锚具，sz与sn为粘结挤压式锚具分别采用环氧树脂与膨胀水泥作为粘结剂，第三项18(6.8)为锚杆直径。
通过表1可知，18mm的BFRP杆体1在粘结挤压式锚具3下极限承载力比托盘螺母锚杆提高了180％，比夹片式锚具提高79％，锚固效率系数达97.5％，有效避免了杆体的外锚段13(杆体与锚具的连接段)发生肋纹剪切破坏，使得杆体的锚固段11先于杆体的外锚段13发生破坏，能充分发挥BFRP杆体1的高抗拉强度。换而言之，通过设置平直段32加锥度段33加粘结剂的粘结挤压式锚具3，与常规的托盘螺母锚具及夹片式锚具相比，该粘结挤压式锚具3避免了应力集中引起锚固端杆体直接螺纹剪切破坏，提高了锚固效率，杆体强度得以充分发挥。
另外，将7Φ6.8的绞索及平行索(其中绞索采用七根直径6.8mm平行单筋浸润树脂并施加捻度后获得；平行索采用七根直径6.8mm单筋由两端分散垫片固定以后得到)分别与环氧树脂及膨胀水泥进行粘结(平直段32与锥度段33交接处不设隔板34)，测试破坏强度，实验结果如下表(表2)所示。
表2绞索及平行索在不同粘结剂下拉伸数据
| 锚杆/粘结剂类型 | 极限荷载(KN) | 极限拉伸强度(Mpa) | 破坏模式 |
| JS-sz | 260 | 1022 | 筋材炸裂 |
| JS-sn | 296 | 1164 | 筋材炸裂 |
| PXS-sz | 335 | 1318 | 筋材炸裂 |
| PXS-sn | 235 | 924 | 筋材炸裂 |
表2中：第一项JS为BFRP绞索，PXS为BFRP平行索，第二项sz为采用环氧树脂作为粘结挤压式锚具3的粘结剂，sn为采用膨胀水泥作为粘结挤压式锚具的粘结剂。
通过表1和表2，可以得到当采用粘结挤压式锚具3时，对于直径较小的BFRP单筋以及平行索宜采用环氧树脂作为粘结剂，对于直径较大单筋以及绞索宜采用膨胀水泥作为粘结剂。优选的，所述粘结挤压式锚具3由锥度段33和平直段32构成，通过在所述无缝钢管体31与所述BFRP杆体1灌注环氧树脂或膨胀水泥的其中一种，适合锚固不同杆体类型的BFRP杆体1。膨胀水泥由于膨胀压过大，适宜于锚固直径较大的单筋及绞索。对于直径较小单筋和多个采用分散垫片固定的直径较小单筋组成的平行索，适宜采用环氧树脂作为粘结剂。需要说明的是，表2用于对粘结挤压式锚具3对于不同杆体类型的BFRP杆体1的锚固效果进行对比，突出所述粘结挤压式锚具3的适用性；但由于本实施例采用变直径结构，因此所述BFRP杆体1采用的是单筋的杆体类型。
在一些具体的实施方式中，所述锥度段33与所述平直段32之间设有隔板34，所述隔板34上设有供所述BFRP杆体1穿过的孔，所述锥度段33内灌注环氧树脂，所述平直段32内膨胀水泥。
其中，将18mm直径BFRP单筋与7Φ6.8绞索、7Φ6.8平行索(公称面积均为254mm2)三种杆体类型，在设有隔板34且平直段32与锥度段33分别灌注环氧树脂与膨胀水泥的粘结挤压式锚具3下的锚固效率进行对比，实验结果如下表(表3)所示。
表3挤压粘结式锚具锚固不同锚杆体类型锚固系数
表3中：BF-NJ-18，第一项BF为BFRP杆体，第二项NJ为粘结挤压式锚具3，第三项18为直径18mm单筋，JS为绞索，PXS为平行索。
表3通过不同锚杆体类型在粘结挤压式锚具3两端同时灌注环氧树脂与膨胀水泥下的锚固系数对比，并参考我国《预应力筋用锚具、夹具和连接器(GB/T14370—2015)》中的规定，验证了粘结挤压式锚具3适用于BFRP杆体1。所述粘结挤压式锚具3通过在平直段32与锥度段33交界处设置隔板34，并在平直段32与锥度段33分别灌注环氧树脂与膨胀水泥，实现粘结挤压式锚具3内荷载传递介质的变刚度设计，避免了在仅使用膨胀水泥作为粘结剂下，杆体由于膨胀水泥的膨胀压力造成粘结挤压式锚具3内杆体横向剪切力过大，进而导致BFRP杆体1发生剪切破坏，以及在仅采用环氧树脂作为粘结剂下，环氧树脂与BFRP杆体1摩擦力过小锚固力不足等缺陷；本实施例能够有效避免了杆体与锚具的连接处的应力集中现象，同时对于不同类型的BFRP杆体1的锚固效率系数均大于0.9，具有通用性。
上述方案优选的，通过有限元对不同锥角以及不同锥度段33长度下粘结挤压式锚具3内杆体径向应力分布进行模拟，图8示出了所述粘结挤压式锚具3的锥度段33在不同锥度下径向应力分布曲线图；图9示出了所述粘结挤压式锚具3在不同锥度段33长度下径向应力分布曲线图；根据图8和图9，当锥角小于4°时，粘结挤压式锚具3内最大径向应力满足小于杆体径向抗压强度的要求，又考虑到锥度越大，筋材滑移量越小，且当平直段32太短时，会发生端部径向应力过大剪断，当平直段32长度过长时，由于平直段32到达极限的滑移破坏，荷载由后端承受，导致径向应力也会进一步集中；因此优选的，所述无缝钢管体31的内径大于所述BFRP杆体1直径3-5mm，所述锥度段33与所述平直段32长度比例为3:2，所述锥度段33与所述平直段32的总长度为200-300mm，所述锥度段33的锥角为3°，所述锥度段33为锚具外露段。
在一些具体的实施方式中，还包括预应力加载装置5，所述预应力加载装置5包括张拉架51、张拉杆52、穿心千斤顶53以及荷载传感器54，所述张拉架51固定在所述垫板42上，所述张拉杆52设置在所述穿心千斤顶53上，所述张拉杆52与所述BFRP杆体1连接，所述荷载传感器54连接所述穿心千斤顶53。利用所述穿心千斤顶53对所述BFRP杆体1施加拉力，直到荷载传感器54的记录读数达到设计预应力要求。
在一些具体的实施方式中，还包括光纤光栅传感器7；所述BFRP杆体1上用于与所述粘结挤压式锚具3配合的杆段定义为外锚段13，所述外锚段13上沿轴向间隔地开设有若干个安装槽，所述光纤光栅传感器7嵌入在所述安装槽内，并用环氧树脂胶进行封装。通过光纤光栅传感器7对张拉预应力后锚具内杆体各点的应变进行监测，为长期服役下杆体的预应力损失以及锚具锚固效果评价提供依据。
上述方案具体的，所述涨壳锚头2可以采用现有的涨壳锚头2，例如公开号为CN100365245C的涨壳式锚头；本实施例中，所述涨壳锚头2包括与所述BFRP杆体1固定连接的螺杆21，所述螺杆21上螺纹连接有涨壳内楔22，所述涨壳内楔22外通过套箍24捆扎有两块涨壳夹片23。简单而言，所述BFRP杆体1令所述螺杆21转动，所述螺杆21带动所述涨壳内楔22移动，所述涨壳内楔22使得所述涨壳夹片23打卡而卡紧在锚孔100的内壁。
上述方案具体的，对于需要超前支护的支护结构，参考图6，所述BFRP杆体1的锚固段11上套接有锚杆套6，所述锚杆套6成环状，所述锚杆套6的外周设置有若干沿径向延伸的卡柱61，所述卡柱61的端部呈尖锐状；所述卡柱61上设置有多个卡刺62。优选的，所述卡柱61设有三个，所述卡柱61在所述锚杆套6外周沿周向等距分布。其中，所述锚杆套6能够在注浆之前形成初锚力，其设置在所述BFRP杆体1的中部，所述卡柱61能够卡紧在锚孔100中，且使得锚孔100内壁与锚杆套6之间具有供灌注的浆料通过的足够空间；所述卡柱61上的卡刺62能够使得与凝固后的浆料结合的更紧密，避免锚杆套6沿径向移动。
一种带粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆的具体施工流程如下：
(1)首先根据根据BFRP杆体1的尺寸及设计需要在岩壁上钻孔及清孔。
(2)将BFRP杆体1的外锚段13上每隔一定距离开设安装槽，嵌入光纤光栅传感器7并用环氧树脂胶封装好；用植筋胶注胶枪在所述粘结挤压式锚具3内注入粘结剂，缓慢将BFRP锚杆插入所述粘结挤压式锚具3，边插入边缓慢旋转以排除粘结剂与BFRP杆体1接触面间的空气求粘结剂与BFRP杆体1之间不能有气泡且注胶饱满。将锚杆套6安装在BFRP杆体1锚固段11的其中一杆段上，再将三段的杆段通过变径连接套12接长，最后将涨壳锚头2组装在BFRP杆体1的末端，螺杆21与BFRP杆体1通过连接套筒(图未标记)连接，螺杆21的直径与所述BFRP杆体1末端的杆段的直径相对应；将所述BFRP杆体1以涨壳锚头2在前的方式插入锚孔100内，参考图1和图4，将所述BFRP杆体1套上所述垫板42，通过将所述锁紧螺母41螺纹连接在所述粘结挤压式锚具3上，并用扳手将锁紧螺母41适当拧紧，保证垫板42与岩壁紧密贴合。
(3)手动用力外拉并逆时针旋转所述BFRP杆体1，通过所述BFRP杆体1外拉和旋转，让涨壳锚头2的涨壳夹片23充分张开与岩壁咬紧。再通过扳手拧紧锁紧螺栓以对所述BFRP杆体1施加初始张拉力，张拉工作依靠穿心千斤顶53位移加载，把穿心千斤顶53放在张拉架51和张拉杆52之间，当穿心千斤顶53向前顶张时，张拉杆52受力会拉伸，穿心千斤顶53继续加位移时，穿心千斤顶53就会向张拉架51施压并对张拉杆52施加拉力，张拉杆52会传递给所述BFRP杆体1拉力，直到荷载传感器54记录读数达到设计预应力要求。切除多余杆体并喷射细石混凝土封锚。
(4)对已施工变直径预应力玄武岩纤维锚杆进行质量检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，包括：
BFRP杆体，所述BFRP杆体插入锚孔的杆段定义为锚固段，所述锚固段分为三段等长但直径不等的杆段，越深入锚孔的杆段的直径越小；
涨壳锚头，所述涨壳锚头设置在所述BFRP杆体的末端，用于卡紧锚孔的内壁；
粘结挤压式锚具，其采用经过内壁糙化处理的无缝钢管体，所述无缝钢管体内部设有供所述BFRP杆体穿过的平直段和锥度段，所述无缝钢管体与所述BFRP杆体之间灌注有环氧树脂和/或膨胀水泥；
初始张拉组件，包括锁紧螺母和垫板，所述锁紧螺母螺纹连接于所述无缝钢管体上，以将所述垫板压置在锚孔外的岩壁上。
2.根据权利要求1所述的带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，所述BFRP杆体的锚固段为600mm，所述锚固段的三段杆段的横截面面积比为6:2:1，所述锚固段上不同的杆段之间通过变径连接套相连，杆段与变径连接套螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，所述无缝钢管体的内径大于所述BFRP杆体直径3-5mm，所述锥度段与所述平直段长度比例为3:2，所述锥度段与所述平直段的总长度为200-300mm，所述锥度段的锥角为3°，所述锥度段为锚具外露段。
4.根据权利要求1或3所述的带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，所述无缝钢管体与所述BFRP杆体之间灌注有环氧树脂或膨胀水泥的其中一种。
5.根据权利要求1或3所述的带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，所述无缝钢管体与所述BFRP杆体之间同时灌注有环氧树脂和膨胀水泥；所述锥度段与所述平直段之间设有隔板，所述隔板上设有供所述BFRP杆体穿过的孔，所述锥度段内灌注环氧树脂，所述平直段内膨胀水泥。
6.根据权利要求1所述的带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，还包括光纤光栅传感器；所述BFRP杆体上用于与所述粘结挤压式锚具配合的杆段定义为外锚段，所述外锚段上沿轴向间隔地开设有若干个安装槽，所述光纤光栅传感器嵌入在所述安装槽内，并用环氧树脂胶进行封装。
7.根据权利要求1所述的带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，还包括预应力加载装置，所述预应力加载装置包括张拉架、张拉杆、穿心千斤顶以及荷载传感器，所述张拉架固定在所述垫板上，所述张拉杆设置在所述穿心千斤顶上，所述张拉杆与所述BFRP杆体连接，所述荷载传感器连接所述穿心千斤顶。
8.根据权利要求1所述的带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，所述涨壳锚头包括与所述BFRP杆体固定连接的螺杆，所述螺杆上螺纹连接有涨壳内楔，所述涨壳内楔外通过套箍捆扎有两块涨壳夹片。
9.根据权利要求1所述的带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，所述BFRP杆体的锚固段上套接有锚杆套，所述锚杆套成环状，所述锚杆套的外周设置有若干沿径向延伸的卡柱，所述卡柱的端部呈尖锐状；所述卡柱上设置有多个卡刺。
10.根据权利要求9所述的带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆，其特征在于，所述卡柱设有三个，所述卡柱在所述锚杆套外周沿周向等距分布。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211214359.XA CN115538429A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211214359.XA CN115538429A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115538429A true CN115538429A (zh) | 2022-12-30 |
Family
ID=84732574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211214359.XA Pending CN115538429A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种带有粘结挤压式锚具的变直径预应力玄武岩纤维锚杆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115538429A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116005661A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-04-25 | 武汉大学 | 一种压力型玄武岩纤维锚杆 |
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2022
- 2022-09-30 CN CN202211214359.XA patent/CN115538429A/zh active Pending
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