CN203769816U - 杆体连接装置及锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种杆体连接装置，用于杆体之间的连接，包括第一杆体、第二杆体、紧固件、套管、法兰及填充材料，该第一杆体及该第二杆体的一端分别插入该紧固件中，并均与该紧固件形成过盈配合；该第一杆体、该第二杆体及该紧固件均水平置于该套管内，该紧固件置于该套管的中部，该法兰分别设于该套管的两端，并与该套管相配合，该填充材料注入该套管中。本实用新型不仅提高了杆体拼接端的连接强度，保证拼接后杆体的抗拉强度的一致，而且由于所用材质的多元化，技术人员可以使用不同材质的杆体、紧固件及填充材料拼接出各种强度指标及特殊性能要求的长锚杆。本实用新型还提供一种锚杆。

Description

杆体连接装置及锚杆

技术领域

本实用新型涉及工程建材领域，特别是涉及一种复合材料杆体的连接装置，另外本实用新型还涉及一种锚杆。 

背景技术

近年来，我国不断加快基础设施的建设步伐，锚杆作为一种广泛应用于工业、民用工程、地下结构、矿井巷道等岩土锚固工程的基础构件，通过将其锚入岩土中承受拉力以平衡岩土的滑动推力，从而提高了岩土工程的稳定性，对解决复杂岩土问题具有重要的意义。目前使用的锚杆主要有两种，一种为普通砂浆锚杆，这种锚杆的注浆质量难以保证，锚杆的承载力不可靠。另外一种就是钢锚杆，目前混凝土结构一般都是以钢锚杆作为增强材料，广泛应用于各种实际工程中，但钢锚杆应用于具有侵蚀性(例如严寒地区采用冰盐化雪的公路桥梁或者海边的港工结构等或者腐蚀性(比如暴露在含腐蚀性的气液中))的环境时，在适宜的温度和湿度条件下，钢锚杆的表面钝化膜会被破坏并开始腐蚀，最终导致混凝土结构承载能力下降甚至完全消失，埋下重大的安全隐患，所以钢锚杆的腐蚀问题是制约钢锚杆使用的重要因素，可能会造成严重的生命和财产损失。此外，钢锚杆应用于高频电磁场环境时，钢筋的偶流效应产生的热量会形成热应力从而使得混凝土开裂，且钢锚杆重量大，制造和运输安装都比较困难。钢锚杆存在的这些种种不足严重影响了部分工程结构的质量和寿命。 

为此，工程技术人员开展了很多探索和研究。自从上世纪80年代中期以来，欧美及日本的技术人员开始采用FRP(Fiber Reinforced Polymer纤维增强聚合物)这种新型人工纤维材料代替钢筋，在工程应用领域取得了很大的进步。用FRP筋制成的FRP锚杆凭借较强的可设 计性、较高的抗拉强度、优良的耐腐蚀性、优良的抗电磁性以及安装的便捷性等诸多性能，在煤矿巷道支护等多个工程技术领域中得到越来越广泛的使用。 

但目前的FRP锚杆仍然存在着一定的缺陷，主要有几个问题： 

1、由于FRP属于脆性材料，且各向异性，FRP锚杆的强度难以保证，在FRP内部往往会形成弱纤维，而FRP锚杆的最终强度也往往取决于这类弱纤维。 

2、FRP锚杆的抗剪强度和弹性模量均较小，一般不适合预应力很大的混凝土结构。 

另外，在实际工程实践中，在施工现场需要将几段FRP锚杆加长拼接，而拼接后的锚杆抗拉强度难以保证。FRP锚杆拼接的方法不同于钢锚杆的拼接方法，不能焊接，传统的做法是通过环氧树脂进行粘接，此方法使用大量的环氧树脂作为粘结剂，既不经济又造成环境污染，同时由于对FRP本体的破坏，而不能保证FRP锚杆拼接后抗拉强度的一致性。 

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是现有FRP锚杆的抗剪强度及弹性模量较小，如在施工现场拼接无法保证长锚杆的强度尤其是拼接端的抗拉强度，提供一种杆体连接装置、锚杆及其制作方法，能够有效解决上述技术问题。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种杆体连接装置，用于杆体之间的连接，包括：第一杆体；第二杆体；紧固件，所述第一杆体及所述第二杆体的一端分别插入所述紧固件中，并均与所述紧固件形成过盈配合；套管，所述第一杆体、所述第二杆体及所述紧固件均水平置于所述套管内，所述紧固件置于所述套管的中部；法兰，所述法兰分别设于所述套管的两端，并与所述套管相配合；填充材料；其中，所述套管的外管壁上设有透孔，所述填充材料从所述透孔注入所述套管中，将所述第一杆体、所述紧固件及所述第二杆体与 所述套管及所述法兰紧密粘结为一体。 

优选地，所述第一杆体与所述第二杆体在所述紧固件内处于同一水平面上，且相邻面的距离小于40mm。 

优选地，所述第一杆体及所述第二杆体均为FRP材质，所述第一杆体及所述第二杆体的外表面粗糙，并设有规则的连续状螺纹。 

优选地，所述紧固件的内表面粗糙，外表面光滑；所述紧固件的外表面与所述套管的内表面的直线距离大于0。 

优选地，所述紧固体采用PVC、尼龙或钢材质；所述套管为金属材质，其内表面设有内螺纹。 

优选地，所述法兰为螺纹法兰，所述法兰的颈部的外表面设有外螺纹，所述外螺纹与所述套管的内螺纹相咬合。 

优选地，所述透孔的数量为两个，对称分布于所述套管的外管壁的同侧。 

优选地，所述填充材料采用树脂或砂浆材质。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种一种锚杆，所述锚杆配备有上述的杆体连接装置。 

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型的杆体连接装置利用紧固件将两根杆体进行拼接，并将拼接后的杆体连通紧固件一起插入套管内，接着用法兰对套管的两端进行封闭，然后通过套管上的注浆孔向套管内注入填充材料，使得套筒、杆体、紧固件及法兰紧密粘结成一个整体，不仅提高了杆体拼接端的抗拉强度，保证拼接后杆体的抗拉强度的一致，而且由于锚杆杆体、紧固件以及填充材料的材质多元化，技术人员可以使用不同材质的杆体、紧固件及填充材料拼接出各种强度指标及特殊性能要求的长锚杆，因此本实用新型具有良好的可设计性。同时，本实用新型的锚杆具有粘接强度大、稳定性好、成本较低、安装方便等优点，能够满足大型锚固工程所需的长锚杆运输，降低了运输成本，减少了工作现场的加工安装时间，大大便利了施工，不仅适用于普通环境下的桥梁、隧道等一般建筑工程，还适用于腐蚀性环境、严寒环境以及有高频电磁场环境下的结构工程，具有广阔的应用 领域和应用前景。 

附图说明

图1是本实用新型杆体连接装置的正面剖视图；以及 

图2-图3是本实用新型的杆体连接装置的安装示意图。 

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型提供一种杆体连接装置，用于杆体之间的连接，包括第一杆体1、第二杆体2、紧固件3、套管4、法兰5及填充材料6，第一杆体1及第二杆体2具有相同的材质，第一杆体1及第二杆体2的一端分别插入紧固件3中，并均与紧固件3形成过盈配合。第一杆体1与第二杆体2在紧固件3内处于同一水平面上，且相邻面的距离小于40mm；第一杆体1、第二杆体2及紧固件3均水平置于套管4内，紧固件3置于套管4的中部；法兰5分别设于套管4的两端，并与套管4相配合；其中，套管4的外管壁上设有透孔401，填充材料6从透孔401注入套管4中，将第一杆体1、紧固件3及第二杆体2与套管4及法兰5紧密粘结为一体。 

具体地，第一杆体1及第二杆体2均为FRP材质，FRP材质包括GFRP、CFRP、AFRP等，优选玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、亚麻纤维等中的任意一种。第一杆体1及第二杆体2具有相同的横截面尺寸，第一杆体1及第二杆体2的外表面粗糙，并设有规则的连续状螺纹(图中未标示)，其通过牵引机纵向拉动及旋转缠绕机头径向缠绕的共同作用下将带状物聚丙烯缠绕在拉挤成型的FRP杆体上，从而在FRP杆体上形成连续状螺纹。 

其中，紧固件3采用PVC、尼龙或钢材质，紧固件3与第一杆体1、第二杆体2具有相同的横截面形状，优选为管状的圆柱体。紧固件3的内表面粗糙，并经过喷砂等工序处理，紧固件3的外表面光滑，紧固件3的外表面与套管4的内表面的直线距离大于0，从而保证紧固件3不与套管4的内表面接触。 

请继续参阅图1，本实施例的套管4为金属材质，优选为钢制材质， 也可以采用强度较高的工程材料作为其材质。套管4的内表面粗糙，优选设置为内螺纹402，内螺纹贯402穿于整个套管4的内表面。其中，套管4的内径比第一杆体1及第二杆体2的外径大2～10mm，以方便第一杆体1及第二杆体2插入套管4中。实际操作中可根据杆件的长度及直径，套管4的厚度及长度可在经验范围内选择。套管4上的透孔401的数量为两个，对称分布于套管4的外管壁的同侧，透孔401可以作为两个注浆孔使用，也可以为一个注浆孔一个排气孔，具体视注浆料的用量及效率而定。 

在本实施例中，法兰5选用螺纹法兰，包括第一法兰501及第二法兰502，第一法兰501及第二法兰502的颈部的外表面分别设有第一外螺纹50101及第二外螺纹50201，其中，第一外螺纹50101及第二外螺纹50201分别与套管4上的内螺纹402相咬合，从而将第一法兰501及第二法兰502分别固定于套管4的两端。 

填充材料6具有良好的粘结及抗腐蚀性能，优先采用树脂或砂浆材质，也可以采用水泥和水混合的凝固体，填充材料6的膨胀作用使得第一杆体1、第二杆体2及紧固件3与套管4紧固在一起。 

本实用新型还提供一种锚杆，该锚杆配备有上述的杆体连接装置。该锚杆的制作过程如下： 

首先，将第一FRP杆体1的一端沿水平方向穿设于第一法兰501及套筒4的一端，将第二FRP杆体2的一端沿水平方向穿设于第二法兰502及套筒4的另一端，再将第一FRP杆体1的一端及第二FRP杆体2的一端分别插入紧固件3的两端并相固定，使得第一FRP杆体1、第二FRP杆体2在紧固件3内处于同一水平面上，且相邻面的距离小于40mm，如图2所示； 

接着，将第一法兰501及第二法兰502分别与套筒4相配合以封闭套筒4，使得第一FRP杆体1、第二FRP杆体2及紧固件3保持水平状态，紧固件3置于套筒4的中部，紧固件3的外表面与套管4的内表面的直线距离大于0，如图3所示； 

然后，将填充材料6从套筒4的外管壁上的注浆口401注入套筒4 中，使得填充材料6填满由套筒4、第一FRP杆体1、第二FRP杆体2、紧固件3、第一法兰501及第二法兰502组成的封闭空间，以保证套筒4、第一FRP杆体1、第二FRP杆体2、紧固件3、第一法兰501及第二法兰502紧密粘结成一体，待注满后用注浆塞封闭注浆口401； 

最后，重复上述步骤，将更多的FRP杆体按照上述步骤拼接在一起，从而得到满足工程需要的预设长度的锚杆. 

本实用新型的杆体连接装置利用紧固件将两根杆体进行拼接，并将拼接后的杆体连通紧固件一起插入套管内，接着用法兰对套管的两端进行封闭，然后通过套管上的注浆孔向套管内注入填充材料，使得套筒、杆体、紧固件及法兰紧密粘结成一个整体，不仅提高了杆体拼接端的连接强度，保证拼接后杆体的抗拉强度的一致，而且由于锚杆杆体、紧固件以及填充材料的材质多元化，技术人员可以使用不同材质的杆体、紧固件及填充材料拼接出各种强度指标及特殊性能要求的长锚杆，因此本实用新型具有良好的可设计性。同时，本实用新型的锚杆具有粘接强度大、稳定性好、成本较低、安装方便等优点，能够满足大型锚固工程所需的长锚杆运输，降低了运输成本，减少了工作现场的加工安装时间，大大便利了施工，不仅适用于普通环境下的桥梁、隧道等一般建筑工程，还适用于腐蚀性环境、严寒环境以及有高频电磁场环境下的结构工程，具有广阔的应用领域和应用前景。 

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 

Claims (9)

1.一种杆体连接装置，用于杆体之间的连接，其特征在于，包括： 

第一杆体； 

第二杆体； 

紧固件，所述第一杆体及所述第二杆体的一端分别插入所述紧固件中，并均与所述紧固件形成过盈配合； 

套管，所述第一杆体、所述第二杆体及所述紧固件均水平置于所述套管内，所述紧固件置于所述套管的中部； 

法兰，所述法兰分别设于所述套管的两端，并与所述套管相配合； 

填充材料； 

其中，所述套管的外管壁上设有透孔，所述填充材料从所述透孔注入所述套管中，将所述第一杆体、所述紧固件及所述第二杆体与所述套管及所述法兰紧密粘结为一体。 

2.根据权利要求1所述的杆体连接装置，其特征在于，所述第一杆体与所述第二杆体在所述紧固件内处于同一水平面上，且相邻面的距离小于40mm。 

3.根据权利要求1所述的杆体连接装置，其特征在于，所述第一杆体及所述第二杆体均为FRP材质，所述第一杆体及所述第二杆体的外表面粗糙，并设有规则的连续状螺纹。 

4.根据权利要求1所述的杆体连接装置，其特征在于，所述紧固件的内表面粗糙，外表面光滑；所述紧固件的外表面与所述套管的内表面的直线距离大于0。 

5.根据权利要求1所述的杆体连接装置，其特征在于，所述紧固体采用PVC、尼龙或钢材质；所述套管为金属材质，其内表面设有内螺纹。 

6.根据权利要求5所述的杆体连接装置，其特征在于，所述法兰为螺纹法兰，所述法兰的颈部的外表面设有外螺纹，所述外螺纹与所述套管的内螺纹相咬合。 

7.根据权利要求1所述的杆体连接装置，其特征在于，所述透孔的数量为两个，对称分布于所述套管的外管壁的同侧。 

8.根据权利要求1所述的杆体连接装置，其特征在于，所述填充材料采用树脂或砂浆材质。 

9.一种锚杆，其特征在于，所述锚杆配备有根据权利要求1-8中任意一项权利要求所述的杆体连接装置。