CN217460234U - 一种锚固装置、碳纤维连梁装置以及梁-台连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁建筑领域，具体涉及一种锚固装置，包括锚固端垫板与锚固端套筒，锚固端套筒的一端与锚固端垫板固定连接，另一端设置有螺纹孔；一种碳纤维连梁装置，包括碳纤维索，碳纤维索的一端为张拉端，另一端为锚固端；锚固端连接有第一锚头，第一锚头适配连接有前述的锚固装置，第一锚头与螺纹孔螺纹连接；一种梁‑台连接结构，碳纤维连梁装置用于连接桥台与梁段；锚固装置浇筑锚固于桥台内，梁段设置用于碳纤维索穿过的通孔，碳纤维索穿过通孔后与张拉螺母连接。

Description

一种锚固装置、碳纤维连梁装置以及梁-台连接结构

技术领域

本实用新型涉及一种建筑结构，特别是一种锚固装置、碳纤维连梁装置以及梁-台连接结构。

背景技术

桥梁包括桥墩以及设置在桥墩和桥台上的梁段，梁段与桥墩之间、梁段与桥台之间均设置有支座。地震灾害中，部分桥梁由于没有考虑梁端连接(没有将相邻的梁段进行连接或没有将梁段与桥台进行连接)，而容易发生落梁，导致交通中断，严重影响交通运输，难以及时抗震救灾，造成人民生命及财产损失。基于桥梁落梁震害给人们带来的惨痛教训，世界各国学者对落梁防止装置展开深入研究，以提高桥梁结构的抗震能力。

连梁装置是一种防止落梁震害的有效措施。在地震中，梁段之间会出现相对的位移，连梁装置能够限制梁段的移动，同时，连梁装置本身也会出现与梁段间相对位移相应的变形。现有连梁装置主要采用钢绞线、钢连杆等方式将梁段与梁段或梁段与桥台进行连接。由于钢材弹性储能能力较低，刚度较大导致瞬时作用力更大，因此常常需要设计得更为粗壮，这无疑显著增加了锚固结构、锚具以及连接梁段局部构造的工程成本。

另一方面，钢材具有易腐蚀耐久性差的缺点，难以满足公路桥梁寿命设计需求。而碳纤维拉索相较于钢绞线具有弹性应变大、弹性储能高的优势，为了适应地震时梁段抗震性能需求，碳纤维拉索承载能力可以设计得更低，锚固连接的可靠性也更容易保证，此外，碳纤维拉索的耐腐蚀性也更好。

目前还没有将采用碳纤维拉索的连梁装置应用在桥梁连接中的先例，因此，亟需一种采用碳纤维拉索进行桥梁连接的方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的没有将采用碳纤维拉索的连梁装置应用在桥梁连接中的问题，提供一种锚固装置、碳纤维连梁装置以及梁-台连接结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种锚固装置，包括锚固端垫板与锚固端套筒，所述锚固端套筒的一端与所述锚固端垫板固定连接，另一端设置有螺纹孔。

上述的锚固装置能够用于桥梁建筑中对锚索的锚固。锚固端套筒的螺纹孔能够用于与锚索端部的锚头进行连接，锚固端垫板能够起到限位的作用。

作为本实用新型的优选方案，所述锚固端垫板与所述锚固端套筒均为金属结构件。

作为本实用新型的优选方案，所述锚固端套筒的外表面设置有凸起。

将上述的锚固装置浇筑在梁段或其它建筑结构的混凝土中后，凸起能够起到限位的作用。避免锚固装置在混凝土中沿锚固端套筒的轴线方向发生位移。

作为本实用新型的优选方案，所述凸起为与所述锚固端套筒同轴的环状结构；沿所述锚固端套筒的长度方向排列设置有多个所述凸起。

一种碳纤维连梁装置，包括碳纤维索，所述碳纤维索的一端为张拉端，另一端为锚固端；所述锚固端连接有第一锚头，所述第一锚头适配连接有上述的锚固装置，所述第一锚头与所述螺纹孔螺纹连接。

采用上述的碳纤维连梁装置能够实现连梁，避免落梁；且采用碳纤维材料制成的锚索进行连梁，能够适应梁段之间较大的相对变位而不发生塑性形变，减小了连梁装置受到地震瞬时冲击力时结构发生损伤概率，因此减低了地震之后需要更换锚索的操作，节约了修复成本。第一锚头与锚固装置螺纹连接，安装较为方便。第一锚头与锚固装置螺纹连接，通过旋转第一锚头能够适应碳纤维索在安装时出现的转动误差，避免碳纤维索安装后出现两端相对扭转的情况，保证了碳纤维索工作时的强度不受影响。

作为本实用新型的优选方案，所述张拉端连接有第二锚头，所述第二锚头螺纹连接有张拉螺母。

可以通过设计第二锚头螺纹长度，适应连梁装置在碳纤维索长度方向的安装误差。

一种梁-台连接结构，包括上述的碳纤维连梁装置，所述碳纤维连梁装置用于连接桥台与梁段，所述锚固装置浇筑锚固于所述桥台内，所述梁段设置有用于碳纤维索穿过的通孔，所述第二锚头穿过所述通孔后与所述张拉螺母连接。

桥台与梁段采用上述的碳纤维连梁装置进行连接，碳纤维索弹性应变大，显著增大连梁装置的允许弹性变位，可有效降低连梁装置设计承载力需求，降低了工程造价。考虑到碳纤维索各项异性，在非轴向受力方向较为脆弱问题，碳纤维索位于通孔内，避免了碳纤维索在伸缩过程中与刚度较大的混凝土结构被损伤，保证了碳纤维索的强度不受影响。且碳纤维材料制成的拉索耐腐蚀性好，能够提高桥梁结构的耐久性。

作为本实用新型的优选方案，所述通孔的端部设置有倒角。

在通孔设置倒角，倒角能够形成喇叭口状，以减小施工误差或者地震作用下索体横向弯折或索体与混凝土碰撞挤压造成索体损伤，避免碳纤维索受到非轴向的作用力。

作为本实用新型的优选方案，所述张拉螺母与所述梁段之间设置有碟形弹簧。

碟形弹簧的设置，增大了装置的位移行程，避免梁段传递给桥台过大地震力。

作为本实用新型的优选方案，所述碟形弹簧的弹性位移行程与碳纤维索的弹性位移行程之和小于支座的极限位移。以确保不会出现落梁的情况。其中，碟形弹簧的弹性位移行程指在弹性变形下的伸缩量，碳纤维索的弹性位移行程为碳纤维索的弹性伸长量。

作为本实用新型的优选方案，所述碟形弹簧的弹性位移行程等于支座设计位移，以实现最大限度发挥支座减震效果，并保护桥台的作用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、提供了一种锚固装置与碳纤维连梁装置，能够用于对相邻两梁段进行连接。利用了碳纤维拉索弹性形变量大、弹性储能高特点，显著增大连梁装置的允许弹性变位，可有效降低连梁装置设计承载力需求，降低工程造价。

2、上述技术方案提供的梁-台连接结构中，考虑到了碳纤维索的各项异性，在非轴向受力方向较为脆弱问题，在梁段中设置了通孔，将通孔的端部做成喇叭口状，以减小施工误差或者地震作用下索体横向弯折或索体与混凝土碰撞挤压造成的索体损伤。

附图说明

图1是本实用新型中锚固装置的主视图；

图2是本实用新型中锚固装置的俯视图；

图3是本实用新型中碳纤维连梁装置的结构示意图；

图4是实施例2中所采用的圆柱状锚头的结构示意图；

图5是实施例2中圆柱状锚头与碳纤维索的连接示意图；

图6是本实用新型中的碳纤维连梁装置的使用示意图之一；

图7是本实用新型中的碳纤维连梁装置的使用示意图之二；

图8是图6中A处的放大示意图；

图9是图6中B处的放大示意图。

图标：1-锚固装置；11-锚固端垫板；12-锚固端套筒；13-螺纹孔；14-凸起；2-碳纤维索；3-第一锚头；4-第二锚头；6-张拉锁紧装置；61-碟形弹簧；62-张拉螺母；63-张拉端垫板；64-螺旋钢筋；7-桥台；8-梁段；81-通孔；9-PVC管；10-圆柱状锚头；101-空腔；102-夹紧片；103-堵头。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种锚固装置，如图1与图2所示，包括锚固端垫板11与锚固端套筒12，所述锚固端套筒12的一端与所述锚固端垫板11固定连接，另一端的端面设置有螺纹孔13。锚固端垫板11能够用于限制锚固装置1沿锚固端套筒12轴线方向的位移。为了使锚固装置1在使用中能够更牢固地被浇筑在混凝土中，避免锚固装置1出现位移，可如图2所示，在锚固端套筒12外侧设置有沿锚固端套筒12轴线方向均匀分布的圆环状凸起14。为了保证锚固装置1的强度，锚固端垫板11与锚固端套筒12可以采用如钢、铁等金属材料制成。

实施例2

一种碳纤维连梁装置，如图3所示，包括碳纤维索2，碳纤维索2的一端为锚固端，连接有第一锚头3；另一端为张拉端，连接有第二锚头4。第一锚头3连接有实施例1中技术方案所提供的锚固装置1。

其中，第一锚头3可采用图4所示的圆柱状锚头10，圆柱状锚头10的外表面设置有螺纹。圆柱状锚头10包括成楔形且两端开口的空腔101，空腔101的横截面沿远离堵头103的方向逐渐减小。空腔101内设置有两成楔形的夹紧片102，两夹紧片102与空腔101贴合后，两夹紧片102相对的表面对碳纤维索2进行挤压，能够实现夹紧碳纤维索2。两夹紧片102相对的两表面与碳纤维索2的形状适配，如碳纤维索2为平行板索的形式时，两夹紧片102相对的两表面为相互平行的两表面，空腔101开口较大的一端通过堵头103进行封堵，以免夹紧片102从空腔101内掉落。采用图4中所示的圆柱状锚头10夹紧碳纤维索2后的示意图如图5所示。第一锚头3与锚固装置1螺纹连接。

碳纤维索2上的第二锚头4连接有张拉锁紧装置6。张拉锁紧装置6需要能够实现对第二锚头4进行固定以及对碳纤维索2进行张拉的功能，在本实施例中，第二锚头4也可采用圆柱状锚头10。张拉锁紧装置6包括用于与梁段8表面接触的张拉端垫板63，用于张拉碳纤维索2以及固定第二锚头4的张拉螺母62。张拉螺母62与第二锚头4通过螺纹连接。

在一些实施方式中，张拉端垫板63与张拉螺母62之间还设置有碟形弹簧61，张拉端垫板63、碟形弹簧61与张拉螺母62的排列顺序如图5所示。碟形弹簧61的弹性位移行程过大会导致落梁，因此碟形弹簧61力学指标中的弹性位移行程与碳纤维索2的弹性位移行程之和应小于支座的极限位移；碟形弹簧61的弹性位移行程过小又起不到保护桥台作用，因此，碟形弹簧61的弹性位移行程宜设置为与支座的设计位移相同。碟形弹簧61在较小的空间内能承受极大的载荷，具有变刚度特性，可根据需求得到不同的承载能力和特性曲线，由于表面摩擦阻力作用，吸收冲击和消散能量的作用更显著。由于碟形弹簧61是环形的，力是同心方式集中传递的，受力更为均匀和稳定。因此，通过设置碟形弹簧61能够缓冲连梁装置承受的冲击力以及适应温度变形。

实施例3

一种梁-台连接结构，包括实施例2中技术方案所提供的碳纤维连梁装置，用于将相邻的桥台7与梁段8连接。如图6与图7所示。

桥台7内浇筑有实施例1中技术方案所提供的锚固装置1，锚固装置1的锚固端垫板11与桥台7的表面贴合，如图6与图9所示；当然，锚固端垫板11也可浇筑于混凝土内，如图7所示。锚固装置1中的锚固端套筒12开设有螺纹孔13的一端穿出桥台7或与桥台7的表面平齐。

在梁段8中设置有PVC管9，PVC管9的管腔在梁段8上形成两端开口的通孔81，碳纤维索2的一端通过锚固装置1固定于桥台7，另一端通过通孔81后连接张拉锁紧装置6。如图6与图8所示，张拉端垫板63与梁段8的侧壁接触，通过旋转张拉螺母62便可实现对碳纤维索2的张拉。张拉螺母62与张拉端垫板63之间还设置有碟形弹簧61。

如图8所示，在PVC管9的外侧还套有螺旋钢筋64，螺旋钢筋64设置于PVC管9靠近张拉锁紧装置6的一端。

在一些实施方式中，如图9所示，在通孔81靠近桥台7的端部设置有倒角，形成喇叭口形状，以减小施工误差或者地震作用下碳纤维索2横向弯折或索体与混凝土碰撞挤压造成索体损伤。

在地震作用下，桥台7与梁段8发生相对顺桥向的张开或横桥向转动时，碳纤维索2均可起到有效的限制作用。

实施例4

通常碳纤维复材强度σ＝2800MPa，弹性模量为155GPa，弹性应变＝2800MPa/155GPa＝1.81％，1m长度的弹性位移为0.0187m。单位截面面积1m²的弹性承载力为1m²×2800MPa＝2.8*10⁹N。因此，单位体积1m³碳纤维复材的弹性储能为W为弹性承载力F与弹性位移U的乘积，也即WF*U＝2.8*10⁹N*0.0181m＝5.06*10⁷J。而钢绞线极限强度σ＝1960MPa，弹性模量195GPa，1m长度的弹性位移为0.0101m。单位体积1m³碳纤维拉索的弹性储能为W＝F*U＝1.96*109N*0.0101m＝1.98*107J。两者比值为5.06/1.98＝2.56倍，因此碳纤维复材弹性储能能力更大。因此碳纤维拉索承载能力可以设计得更低，锚固连接的可靠性也更容易保证。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锚固装置，其特征在于，包括锚固端垫板(11)与锚固端套筒(12)，所述锚固端套筒(12)的一端与所述锚固端垫板(11)固定连接，另一端设置有螺纹孔(13)。

2.根据权利要求1所述的一种锚固装置，其特征在于，所述锚固端垫板(11)与所述锚固端套筒(12)均为金属结构件。

3.根据权利要求1所述的一种锚固装置，其特征在于，所述锚固端套筒(12)的外表面设置有凸起(14)，所述凸起(14)为与所述锚固端套筒(12)同轴的环状结构；沿所述锚固端套筒(12)的长度方向排列设置有多个所述凸起(14)。

4.一种碳纤维连梁装置，其特征在于，包括碳纤维索(2)，所述碳纤维索(2)的一端为张拉端，另一端为锚固端；所述锚固端连接有第一锚头(3)，所述第一锚头(3)适配连接有如权利要求1-3任意一项所述锚固装置(1)，所述第一锚头(3)与所述螺纹孔(13)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种碳纤维连梁装置，其特征在于，所述张拉端连接有第二锚头(4)，所述第二锚头(4)螺纹连接有张拉螺母(62)。

6.一种梁-台连接结构，其特征在于，包括权利要求5所述的碳纤维连梁装置，所述碳纤维连梁装置用于连接桥台(7)与梁段(8)；所述锚固装置浇筑锚固于所述桥台(7)内，所述梁段(8)设置有用于碳纤维索(2)穿过的通孔(81)，所述第二锚头(4)穿过所述通孔(81)后与所述张拉螺母(62)连接。

7.根据权利要求6所述的一种梁-台连接结构，其特征在于，所述通孔的端部设置有倒角。

8.根据权利要求6所述的一种梁-台连接结构，其特征在于，所述张拉螺母(62)与所述梁段(8)之间设置有碟形弹簧(61)。

9.根据权利要求8所述的一种梁-台连接结构，其特征在于，所述碟形弹簧(61)的弹性位移行程与碳纤维索(2)的弹性位移行程之和小于支座的极限位移。

10.根据权利要求9所述的一种梁-台连接结构，其特征在于，所述碟形弹簧(61)的弹性位移行程等于支座设计位移。

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