CN115614354A - 用于混凝土结构frp筋的楔形连接接头 - Google Patents

用于混凝土结构frp筋的楔形连接接头 Download PDF

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周利民
杨斌
余涛
滕锦光
苏众庆
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Abstract

本发明提供了一种用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头。该楔形连接接头包括多个圆管及一个套管。圆管的外径沿圆管的长度方向单向变化，多个圆管的较粗端相互靠近设置，套管包裹多个圆管，多个圆管的较细端扩展至套管外部或与套管的外壁齐平，以便多个混凝土结构FRP筋分别插接于多个圆管中，从而实现混凝土结构FRP筋的快速连接。与现有技术相比，本发明所提供的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头不对混凝土结构FRP筋本身造成破坏，且耐腐蚀、可预制、重量轻、连接施工简便，解决了混凝土结构FRP筋在工程应用中的连接问题。

Description

用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其是涉及土木工程中混凝土结构FRP筋的快速连接技术，具体涉及用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头及制备方法。
背景技术
近年来，混凝土结构纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，FRP)筋在混凝土结构中的应用日益增多。在诸如港口、桥梁和海上风电场等领域，目前主要使用钢筋混凝土结构，但其中的钢筋在服役环境中易发生腐蚀，从而带来安全隐患。采用混凝土结构FRP筋代替钢筋作为混凝土结构的增强材料可有效避免这一问题，而保障混凝土结构中混凝土结构FRP筋之间的快速连接对其广泛应用十分重要。目前土木工程领域多采用在金属管或FRP管内注入水泥或树脂的方式制作连接，该方法所使用的连接件长度和重量通常均过大。现有技术中缺乏针对混凝土结构FRP筋的轻便连接接头。
发明内容
本发明提供了一种用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，该楔形连接接头长度短、质量轻、易于现场安装，可以快速连接多角度、不同数量、种类的混凝土结构FRP筋。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，所述楔形连接接头包括多个圆管和一个套管，所述圆管的外径沿所述圆管的长度方向单向变化，多个所述圆管的较粗端相互靠近设置，所述套管包裹多个所述圆管，多个所述圆管的较细端扩展至所述套管外或与所述套管的外壁齐平，多根混凝土结构FRP筋分别插接于多个所述圆管中。
在其中一个实施例中，所述楔形连接接头包括两个所述圆管和一个所述套管，两个所述圆管的较粗端同轴对接，所述套管包裹两个所述圆管，两个所述圆管的总长度与所述套管的长度相等，或两个所述圆管的较细端扩展至所述套管的外部，被连接的两个混凝土结构FRP筋分别插入两个所述圆管中，以实现两个混凝土结构FRP筋的快速连接。
在其中一个实施例中，两个所述圆管的内、外截面和所述套管的内、外截面均为圆形。
在其中一个实施例中，两个所述圆管的形状、尺寸、材料等参数均相同。
在其中一个实施例中，两个所述圆管的较粗端同轴对接后置于所述套管中。
在其中一个实施例中，两个所述圆管的总长度与所述套管的长度相等。
在其中一个实施例中，两个所述圆管的较细端扩展至所述套管外一定距离。
在其中一个实施例中，所述圆管具有圆柱形通孔，所述圆柱形通孔的内表面为光滑表面或者设有螺纹状凹槽。
在其中一个实施例中，所述圆管的外侧为具有第一倾角的锥面。
在其中一个实施例中，所述套管具有两个圆台形通孔，两个所述圆台形通孔用于分别容置两个所述圆管，所述圆台形通孔的内表面为具有第二倾角的锥面，所述第二倾角小于或者等于所述第一倾角。
在其中一个实施例中，两所述圆台形通孔的大直径端相互连通。
在其中一个实施例中，所述圆管由浸渍有树脂的连续纤维缠绕后固化成型得到。
在其中一个实施例中，所述圆管由短纤维聚合物材料制备得到。
在其中一个实施例中，所述圆管由颗粒增强聚合物材料制备得到。
在其中一个实施例中，所述圆管由混凝土，金属或其他合适材料制成。
在其中一个实施例中，所述圆管包括沿周向分布的多瓣楔形块。
在其中一个实施例中，所述圆管的纤维铺设角度沿所述圆管的长度方向变化。
在其中一个实施例中，所述圆管的纤维铺设角度沿所述圆管的长度方向不变或者单向变化。
在其中一个实施例中，所述套管由浸渍有树脂的连续纤维缠绕后固化成型得到。
在其中一个实施例中，所述套管的内侧为纺锤形，所述套管的外侧为圆柱形或纺锤形。
在其中一个实施例中，所述套管的纤维铺设角度可沿长度方向变化。
在其中一个实施例中，所述套管的纤维铺设角度可沿长度方向从端部小角度铺设变化到中间大角度铺设，环向为零度。
在其中一个实施例中，所述套管的纤维铺设角度可沿长度方向不变。
在其中一个实施例中，所述套管制备时采用的缠绕芯轴包括间隙配合的多瓣所述楔形块和多瓣硬质泡沫架。
在其中一个实施例中，两个所述圆管内侧灌满有树脂或高强水泥浆，用于将所述混凝土结构FRP筋插入所述楔形连接接头中来实现快速连接。
为实现上述目的，本发明还提供一种用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头的制备方法，所述制备方法用于制备上述用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，所述制备方法包括下述步骤：
步骤一，使用缠有螺旋细带的管材作为所述圆管的第一芯轴；
步骤二，使用由玻璃纤维和环氧树脂制成的第一预浸带，沿所述第一芯轴匀速缠绕形成复合材料圆管并固化成型；
步骤三，所述复合材料圆管固化后，将其脱模，切成两个与所述圆管具有相同长度的短圆管；
步骤四，使用线切割技术将两个所述短圆管切割成两个所述圆管；
步骤五，将两个所述圆管的较粗端同轴对接并串在所述第一芯轴上作为第二芯轴，利用由碳纤维和环氧树脂制成的第二预浸带绕所述第二芯轴缠绕固化后得到所述套管；
步骤六，将两个所述圆管和所述套管从所述第一芯轴上脱模得到所述用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头；
步骤七，现场施工时，提前在所述用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头内部孔道中灌满树脂或高强水泥浆，其后将所述混凝土结构FRP筋插入所述用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头中，实现混凝土结构FRP筋的快速连接。
在其中一个实施例中，在所述步骤四中，还可以将所述圆管切割成沿周向分布的多瓣楔形块；在所述步骤五中，所述第二芯轴由间隙配合的多瓣所述楔形块和多瓣硬质泡沫架串在所述第一芯轴上形成。
与现有技术相比，本发明提供的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头具有以下优点：
(1)本发明所提供的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头尺寸小、重量轻、可预制、运输方便、操作简单。
(2)本发明所提供的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头可快速连接多角度、不同数量、种类的混凝土结构FRP筋。
本申请提供的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头的有益效果在于：与现有技术相比，本申请所提供的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，由于混凝土结构FRP筋插接于圆管内，且圆管的外径沿圆管的长度方向单向变化，多个圆管的较粗端相互靠近设置，套管包裹多个圆管，多个圆管的较细端扩展至套管外或与套管的外壁齐平，所以在各混凝土结构FRP筋受到拉力时，圆管的外表面和套管的内表面抵靠，圆管和套管之间会相互挤压，圆管的内部会产生压应力并传递至与其连接的混凝土结构FRP筋，进而使得楔形连接接头能够在不破坏混凝土结构FRP筋的前提下，以较短的连接长度达到使各混凝土结构FRP筋有效连接的效果，楔形连接接头整体尺寸小、重量轻，能够解决现有技术中用于混凝土结构FRP筋的连接接头整体尺寸大、重量重，不存在轻便的用于混凝土结构FRP筋的连接接头的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头与混凝土结构FRP筋的装配图；
图2为图1所示的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头的圆管与混凝土结构FRP筋的装配图；
图3为图1所示的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头的套管的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的另一用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头与混凝土结构FRP筋的装配图；
图5为本申请实施例提供的又一用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头与混凝土结构FRP筋的装配图；
图6为本申请实施例提供的又一用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头与混凝土结构FRP筋的装配图；
图7为本申请实施例提供的包括多瓣楔形块的圆管的较细端的截面图；
图8为本申请实施例提供的包括多瓣楔形块的圆管的较粗端的截面图；
图9为本申请实施例提供的又一用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头与混凝土结构FRP筋的装配图；
图10为本申请实施例提供的又一用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头与混凝土结构FRP筋的装配图。
其中，图中各附图标记：
1-圆管；11-第一空腔；111-圆柱形通孔；12-楔形块；13-凸环；2-套管；21-第二空腔；211-圆台形通孔；3-混凝土结构FRP筋。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或超过两个，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1、图4至图6、图8和图9，现对本申请实施例提供的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头进行说明。该用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头包括多个圆管1和一个套管2，圆管1的外径沿圆管1的长度方向单向变化，多个圆管1的较粗端相互靠近设置，套管2包裹多个圆管1，多个圆管1的较细端扩展至套管2外或与套管2的外壁齐平，多根混凝土结构FRP筋3分别插接于多个圆管1中。
需要说明的是，本实施例提供的楔形连接接头可用于连接表面光滑的FRP筋、表面喷砂型FRP筋或其他具有特殊表面形状的FRP筋；本实施例提供的楔形连接接头能够连接的混凝土结构FRP筋3的数量可以是两个、三个、四个、五个等；本实施例提供的楔形连接接头可用于连接多根种类相同的混凝土结构FRP筋3，也可以用于连接多根种类不同的混凝土结构FRP筋3；且本实施例提供的楔形连接接头可以用于连接多根具有不同角度的混凝土结构FRP筋3，比如，本实施例提供的楔形连接接头可以用于连接两根同轴设置的混凝土结构FRP筋3、两根相互垂直的混凝土结构FRP筋3或者三根两两垂直的混凝土结构FRP筋3，可以根据需要进行设置，在此不作唯一限定。
请参阅图2，圆管1能够与混凝土结构FRP筋3相插接，具体地，圆管1具有用于供混凝土结构FRP筋3插接的第一空腔11，在圆管1的第一空腔11中灌注树脂浆料或者高强度水泥浆料等粘接剂后，再将混凝土结构FRP筋3插接到粘接剂中，可实现混凝土结构FRP筋3插接于圆管1中；第一空腔11的横截面可以为圆形，圆管1的外横截面也可以为圆形。圆管1的数量可以与楔形连接接头所需连接的混凝土结构FRP筋3的数量相等，可以是两个、三个、四个、五个等。在某些情况下，圆管1的数量还可以大于楔形连接接头所需连接的混凝土结构FRP筋3的数量。
请参阅图3，套管2能够包裹多个圆管1，具体地，套管2可以具有数量与圆管1的数量相等的第二空腔21，每个第二空腔21内均容置一个圆管1，可实现套管2包裹多个圆管1，多个第二空腔21可以相互连通或者不连通，在某些情况下，套管2还可以具有数量大于圆管1的数量的第二空腔21。第二空腔21的长度可以小于圆管1的长度或者等于圆管1的长度，圆管1的长度是指圆管1在圆管1的轴向上的长度，第二空腔21的长度是指圆管1容置于第二空腔21后，第二空腔21在圆管1的轴向上的长度，这样，套管2包裹圆管1后，圆管1可以伸出第二空腔21或者刚好容置于第二空腔21，即圆管1的端部与套管2的外壁齐平。
本申请所提供的楔形连接接头，由于混凝土结构FRP筋3插接于圆管1的第一空腔11内，且圆管1的外径沿圆管1的长度方向单向变化，多个圆管1的较粗端相互靠近设置，套管2包裹多个圆管1，多个圆管1的较细端扩展至套管2外或与套管2的外壁齐平，所以在各混凝土结构FRP筋3受到拉力时，圆管1的外表面和套管2的内表面抵靠，圆管1和套管2之间会相互挤压，圆管1的内部会产生压应力并传递至与其连接的混凝土结构FRP筋3，进而使得楔形连接接头能够在不破坏混凝土结构FRP筋3的前提下，以较短的连接长度达到使各混凝土结构FRP筋3有效连接的效果，楔形连接接头整体尺寸小、重量轻，能够解决现有技术中用于混凝土结构FRP筋3的连接接头整体尺寸大、重量重，不存在轻便的用于混凝土结构FRP筋3的连接接头的技术问题。
并且，本申请所提供的楔形连接接头，可用于连接不同数量、不同种类以及具有不同角度的混凝土结构FRP筋3，适应性好，具有较高的推广应用价值。
在本申请另一个实施例中，请参阅图1至图6，用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头包括两个圆管1和一个套管2，两个圆管1的较粗端同轴对接，套管2包裹两个圆管1，两个圆管1的较细端扩展至套管2外或者与套管2的外壁齐平。使用时，两根混凝土结构FRP筋3分别插入两个圆管1中。与现有技术相比，本发明所提供的楔形连接接头不对混凝土结构FRP筋3自身造成破坏，且耐腐蚀、可预制、重量轻、连接施工简便，解决了混凝土结构FRP筋3在工程应用中的不能快速连接的问题。
上述用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头的制备方法可以包括以下步骤：
步骤一，使用缠有螺旋细带的管材作为圆管1的第一芯轴，具体地，管材可选用铝管。
步骤二，使用由玻璃纤维和环氧树脂制成的第一预浸带，沿第一芯轴匀速缠绕形成复合材料圆管并固化成型。
步骤三，复合材料圆管固化后，将其脱模，切成与圆管1具有相同长度的两个短圆管。
步骤四，使用线切割技术将两个短圆管切割成两个圆管1。
步骤五，将两个圆管1的较粗端沿同轴对接并串在第一芯轴上作为第二芯轴，利用由碳纤维和环氧树脂制成的第二预浸带绕第二芯轴缠绕固化后得到套管2。
步骤六，将两个圆管1和套管2从第一芯轴上脱模得到用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头。
步骤七，现场施工时，提前在用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头的内部孔道中灌满树脂或高强水泥浆，换言之，在各圆管1的第一空腔11内灌满树脂或高强水泥浆，其后将混凝土结构FRP筋3插入楔形连接接头中，换言之，将混凝土结构FRP筋3插入灌满有树脂或高强水泥浆的各圆管1的第一空腔11内，实现混凝土结构FRP筋3的快速连接。
实际使用时，两个圆管1还可使用短纤维增强聚合物材料或颗粒增强聚合物材料制备得到，在上述步骤四中，还可以将圆管1沿周向切割出多瓣楔形块12(如图7和图8)，对应地，在步骤五中，可以将多个楔形块12和多个硬质泡沫架交替间隙配合组成的结构套设在第一芯轴上作为用于制成套管2的第二芯轴。还可根据需要将本实施例推广至用于连接多角度、不同数量、不同种类的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头(如图9，图10)。
本申请提供的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头的有益效果在于：与现有技术相比，本申请所提供的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，由于混凝土结构FRP筋3插接于圆管1的第一空腔11内，且圆管1的外径沿圆管1的长度方向单向变化，两个圆管1的较粗端同轴对接，套管2包裹两个圆管1，两个圆管1的较细端扩展至套管2外或与套管2的外壁齐平，所以在两根混凝土结构FRP筋3受到拉力时，圆管1的外表面和套管2的内表面抵靠，圆管1和套管2之间会相互挤压，圆管1的内部会产生压应力并传递至与其连接的混凝土结构FRP筋3，进而使得连接接头能够在不破坏混凝土结构FRP筋3的前提下，以较短的连接长度达到使各混凝土结构FRP筋3有效连接的效果，楔形连接接头整体尺寸小、重量轻，能够解决现有技术中用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头整体尺寸大、重量重的技术问题。
并且，采用本实施例所提供的制备方法，可以在工厂将两个圆管1和套管2预制成一个整体的结构，然后将该整体的结构在现场与两根混凝土结构FRP筋3通过粘接剂连接，有利于混凝土结构FRP筋3在现场快速连接，提高现场组装效率，且楔形连接接头的运输简单方便。
在本申请另一个实施例中，请参阅图2，圆管1具有圆柱形通孔111，圆柱形通孔111形成第一空腔11，圆柱形通孔111的内表面为光滑表面或者具有螺纹状凹槽。圆柱形通孔111内能够插接混凝土结构FRP筋3，且在圆柱形通孔111的内表面设置螺纹状凹槽，有利于在混凝土结构FRP筋3通过粘接剂粘接于对应的第一空腔11内时，增加圆管1与对应的混凝土结构FRP筋3之间的粘接力。
在本申请另一个实施例中，请参阅图2，圆管1的外侧为具有第一倾角A的锥面，换言之，圆管1的外表面为具有第一倾角A的锥面，圆管1为具有第一空腔11的圆台状结构。具体地，第一倾角A可以为3°至45°，例如5°、10°、15°等。
本实施例提供的楔形连接接头，由于圆管1的外表面为具有第一倾角A的锥面，在楔形连接接头所连接的混凝土结构FRP筋3受到到拉力时，圆管1外表面会与套管2的内表面抵靠，圆管1的内部会产生合适大小的压应力并传递至与其连接的混凝土结构FRP筋3，有利于保证连接效果。
在本申请另一个实施例中，请参阅图4和图6，圆管1的长度可以等于对应的第二空腔21的长度或者大于对应的第二空腔21的长度。在圆管1的长度大于对应的第二空腔21的长度时，圆管1的一端与第二空腔21的一端刚好齐平，圆管1的另一端从第二空腔21的另一端伸出第二空腔21，圆管1伸出第二空腔21的一端的外壁还可以设置凸环13，凸环13位于第二空腔21的外部并抵靠于套管2的外壁。凸环13和圆管1可一体成型。如此设置，凸环13抵靠于套管2的外壁，能够增强圆管1和套管2的结合力。
在本申请另一个实施例中，圆管1由连续纤维与树脂经缠绕成型工艺制成，换言之，圆管1由浸渍有树脂的连续纤维绕第一芯轴缠绕后固化成型得到，具体地，第一芯轴可以为缠绕有细带的管材，管材的直径与圆管1的第一空腔11的内径对应。
其中，用于制成圆管1的连续纤维可以是玻璃纤维、碳纤维等，用于制成圆管1的树脂可以是环氧树脂、乙烯基树脂等，可以根据需要进行设置。
本实施例提供的楔形连接接头，圆管1采用缠绕成型工艺制成，强度高、质量轻、性能稳定，并且能够进行批量化预制。
在本申请另一个实施例中，在圆管1缠绕成型的过程中，浸渍有树脂的连续纤维的铺设角度可以沿圆管1的长度方向不变或者变化，具体地，浸渍有树脂的连续纤维的铺设角度可以沿圆管1的长度方向单向变化，可以使圆管1沿长度方向存在模量梯度，有利于改善圆管1的应力分布状况，让楔形连接接头具有更好的连接效果。
在本申请另一个实施例中，圆管1由混凝土、金属、短纤维增强聚合物基复合材料、颗粒增强聚合物基复合材料中的一种制成。可以根据应用环境需要选择不同材质制成圆管1，有利于提高楔形连接接头的适应性。
在本申请另一个实施例中，请参阅图7和图8，圆管1包括沿周向间隔分布的多个楔形块12，多个楔形块12的外表面位于同一虚拟锥面上，该虚拟锥面具有第一倾角A，多个楔形块12的内表面位于同一虚拟圆柱面上，该虚拟圆柱面的内径略大于用于连接的混凝土结构FRP筋3的外径，多个楔形块12的内侧空间形成第一空腔11。如此设置，相邻的楔形块12之间具有周向间隙，能够在圆管1由金属、混凝土等硬度较大的材质制成时，尽量减小混凝土结构FRP筋3上可能出现的应力，保证连接接头具有较好的连接效果。
在本申请另一个实施例中，套管2由连续纤维与树脂经缠绕成型工艺制成，换言之，套管2由浸渍有树脂的连续纤维绕第二芯轴缠绕后固化成型得到，具体地，第二芯轴可以由两圆管1同轴对接后串在缠绕有细带的管材上形成；在圆管1包括多瓣楔形块12时，第二芯轴可以由多个楔形块12和多个硬质泡沫架交替间隙配合后套设在缠绕有细带的管材上形成。
其中，制成套管2的连续纤维可以是玻璃纤维、碳纤维等，制成套管2的树脂可以是环氧树脂、乙烯基树脂等，可以根据需要进行设置，制成套管2的连续纤维可以与制成圆管1的连续纤维相同或者不同，制成套管2的树脂可以与制成圆管1的树脂相同或者不同。
本实施例提供的楔形连接接头，套管2采用缠绕成型工艺制成，强度高、质量轻、性能稳定，并且能够进行批量化预制。
在本申请另一个实施例中，在套管2缠绕成型的过程中，浸渍有树脂的连续纤维的铺设角度可以沿套管2的长度方向变化或者不变，具体，套管2的纤维铺设角度可以沿套管2的长度方向从端部小角度铺设变化到中部大角度铺设，且环向为零度。
本实施例提供的楔形连接接头，浸渍有树脂的连续纤维的铺设角度沿套管2的长度方向变化时，可以使套管2沿长度方向存在模量梯度，有利于改善套管2的应力分布状况，让楔形连接接头具有更好的连接效果。
在本申请另一个实施例中，请参阅图3，套管2的内、外横截面均为圆形，且套管2的内侧为纺锤形，楔形块12套管2的外侧为圆柱形或纺锤形，具体地，套管2可以具有两个圆台形通孔211，圆台形通孔211形成第二空腔21，两个圆台形通孔211用于分别容置两个圆管1，圆台形通孔211的内表面为具有第二倾角B的锥面，第二倾角B小于或者等于第一倾角A，两个圆台形通孔211的较粗端相互连通。
本实施例提供的楔形连接接头，在第一倾角A设置为等于第二倾角B时，圆管1的外表面和对应的第二空腔21的内表面之间相互贴合，适用于圆管1采用缠绕成型工艺制成的情况；第一倾角A设置为小于第二倾角B时，圆管1的外表面和对应的第二空腔21的内表面之间具有间隙，能够在圆管1由金属、混凝土等硬度较大的材质制成时，尽量减小混凝土结构FRP筋3上的应力集中。
在本申请另一个实施例中，请参阅图9，楔形连接接头包括两个圆管1和一个套管2，两个圆管1之间的夹角为α，α可以为直角、锐角或钝角；套管2具有两个第二空腔21，两个第二空腔21之间的夹角也为α，两个第二空腔21可以互不连通或相互连通。本实施例提供的楔形连接接头能够用于连接两根呈任意夹角的混凝土结构FRP筋3，适应性好。
在本申请另一个实施例中，请参阅图10，楔形连接接头包括三个圆管1和一个套管2，三个圆管1中相邻的两个圆管1之间的夹角分别为β1、β2和β3，β1、β2和β3均可为直角、锐角或钝角，套管2具有三个第二空腔21，三个第二空腔21中相邻的两个第二空腔21之间的夹角对应地分别为β1、β2和β3，套管2整体呈放射状，三个第二空腔21可以互不连通或者相互连通。本实施例提供的楔形连接接头能够用于连接三根混凝土结构FRP筋3，且任意两根混凝土结构FRP筋3之间的夹角不受限制，适应性好。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施案例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，其特征在于，所述楔形连接接头包括多个圆管(1)和一个套管(2)，所述圆管(1)的外径沿所述圆管(1)的长度方向单向变化，多个所述圆管(1)的较粗端相互靠近设置，所述套管(2)包裹多个所述圆管(1)，多个所述圆管(1)的较细端扩展至所述套管(2)外或与所述套管(2)的外壁齐平，多根混凝土结构FRP筋(3)分别插接于多个所述圆管(1)中。
2.根据权利要求1所述的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，其特征在于，所述楔形连接接头包括两个所述圆管(1)和一个所述套管(2)，两个所述圆管(1)的较粗端同轴对接，所述套管(2)包裹两个所述圆管(1)，两个所述圆管(1)的总长度与所述套管(2)的长度相等，或两个所述圆管(1)的较细端扩展至所述套管(2)外，两根所述混凝土结构FRP筋(3)分别插入两个所述圆管(1)中。
3.根据权利要求2所述的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，其特征在于，两个所述圆管(1)的内、外横截面均为圆形，且所述圆管(1)具有圆柱形通孔(111)，所述圆柱形通孔(111)的内表面为光滑表面或具有螺纹状凹槽，所述圆管(1)的外侧为具有第一倾角的锥面；所述圆管(1)由短纤维增强聚合物材料、颗粒增强聚合物材料、混凝土和金属中的一种材料制备得到，或者由浸渍有树脂的连续纤维缠绕后固化成型得到，其中所述圆管(1)的纤维铺设角度沿所述圆管(1)的长度方向不变或者单向变化。
4.根据权利要求3所述的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，其特征在于，两个所述圆管(1)的较粗端同轴对接后，所述套管(2)由浸渍有树脂的连续纤维绕两个所述圆管(1)的外部缠绕后固化成型得到，所述套管(2)的纤维铺设角度沿所述套管(2)的长度方向不变或者从端部小角度铺设变化到中部大角度铺设，且环向为零度；两个所述圆管(1)的总长度等于所述套管(2)的长度，或两个所述圆管(1)的较细端扩展至所述套管(2)外一定距离。
5.根据权利要求3所述的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，其特征在于，所述套管(2)的内、外横截面均为圆形，且所述套管(2)的内侧为纺锤形，所述套管(2)的外侧为圆柱形或纺锤形。
6.根据权利要求3所述的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，其特征在于，所述套管(2)具有两个圆台形通孔(211)，两个所述圆台形通孔(211)用于分别容置两个所述圆管(1)，所述圆台形通孔(211)的内表面为具有第二倾角的锥面，所述第二倾角小于或者等于所述第一倾角。
7.根据权利要求2所述用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，其特征在于，所述圆管(1)包括沿周向分布的多瓣楔形块(12)。
8.根据权利要求2所述用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，其特征在于，进行混凝土结构FRP筋(3)的快速连接时，两个所述圆管(1)的内侧均灌满有树脂或高强水泥浆，用于将所述混凝土结构FRP筋(3)插入至所述楔形连接接头中。
9.一种用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求2-8任意一项所述的用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头，所述制备方法包括下述步骤：
步骤一，使用缠有螺旋细带的管材作为所述圆管(1)的第一芯轴；
步骤二，使用由玻璃纤维和环氧树脂制成的第一预浸带，沿所述第一芯轴匀速缠绕形成复合材料圆管并固化成型；
步骤三，所述复合材料圆管固化后，将其脱模，切成两个与所述圆管(1)具有相同长度的短圆管；
步骤四，使用线切割技术将两个所述短圆管切割成两个所述圆管(1)；
步骤五，将两个所述圆管(1)的较粗端同轴对接并串在所述第一芯轴上作为第二芯轴，利用由碳纤维和环氧树脂制成的第二预浸带绕所述第二芯轴缠绕固化后得到所述套管(2)；
步骤六，将两个所述圆管(1)和所述套管(2)从所述第一芯轴上脱模得到所述用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头；
步骤七，现场施工时，提前在所述混凝土结构FRP筋的楔形连接接头内部孔道中灌满树脂或高强水泥浆，其后将所述混凝土结构FRP筋(3)插入所述用于凝土结构FRP筋的楔形连接接头中，实现混凝土结构FRP筋的快速连接。
10.根据权利要求9所述用于混凝土结构FRP筋的楔形连接接头的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，还可以将所述圆管(1)沿周向切割成多瓣楔形块(12)；在所述步骤五中，所述第二芯轴由间隙配合的多瓣所述楔形块(12)和多瓣硬质泡沫架串在所述第一芯轴上形成。
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