JP4068982B2 - Fixing structure and fixing forming method of fiber composite wire end, and fixing structure of fixed fiber composite wire - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維複合線材端部の定着構造及び定着形成方法並びに定着された繊維複合線材の取付け構造に関し、詳細には炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などの高強度低伸度繊維を用いた繊維複合線材端部の定着技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、プレストレストコンクリート構造物等に用いられるケーブルや、吊橋、斜張橋等の橋梁構造物に用いられるケーブルとして、PC鋼より線、PC鋼線などのPC鋼材に加えて高強度低伸度繊維を用いた繊維複合線材が使用されている。この繊維複合線材を構造物に取付ける際には、繊維複合線材の端部に定着部を形成するとともに、その1本あるいは2本以上の多数を定着板に取付けて施工される。そして、繊維複合線材の端部に定着部を形成する技術として、例えば特許文献1(特開平2−269886号公報)、特許文献2(特開平4−2893号公報)、特許文献3(特開平6−128886号公報)、特許文献4(特開平7−247630号公報)などに提案されたものがある。
【0003】
特許文献1には、高強力低伸度繊維に熱硬化性樹脂を含浸して硬化させてなる繊維複合材(棒状体、線状体、撚合体等)を、鋼線やワイヤロープにおいて適用されているクサビソケット方式や金属スリーブ方式によって端末部の定着処理を行った場合、引張り荷重がかかると繊維複合材が縮径してスリーブから抜けやすくなるといった問題があることを見出し、これを改善する発明として、高強力低伸度繊維に熱硬化性樹脂を含浸して硬化させてなる繊維複合材の端末部をダイカスト金型内に挿入し、このダイカスト金型内に低融点金属を注入し、この低融点金属により前記端末部の外周に筒状の定着部を形成し、この定着部を冷間プレス機でその外周から圧縮力を加えてプレスし、このプレスした定着部を介して繊維複合材の端末部を被定着部に定着する、繊維複合材の端末定着方法が提案されている。
【0004】
そして、上記発明によれば、定着部は、低融点金属のダイカスト圧入方式で形成され、更に冷間プレスによりその外周から圧縮力が加えられており、このため定着部の構成金属が繊維複合材の素線間にまで充分に侵入し、定着部と繊維複合材とが緊密かつ強固に結合し、したがって高い定着効率を得ることができる、などの作用効果があるとされている。
【0005】
特許文献2には、特許文献1と同じ出願人の提案のもので、上記特許文献1に提案の構成では定着部を形成する低融点金属に気泡が巻き込まれ易く、定着部の強度が不均一になるといった問題を新たに見出し、これを改善する発明として、ダイカスト後の定着部を金属パイプ内に嵌挿して、プレス機で前記金属パイプの外周面から圧縮力を加え前記定着部に圧着して金属パイプ付定着部とした後、この金属パイプ付定着部を介して繊維複合材の端末部を被定着部に定着する、繊維複合材の端末定着方法が提案されている。
【0006】
特許文献3には、高強度低伸度繊維を撚合してなるより線の端末部外周に、高強度低伸度繊維に熱硬化性樹脂を含浸したシート状のプリプレグ材を所定厚さ巻付けた後に加熱しながら加圧することにより、より線と一体の緩衝層を有する定着部を形成する、高強度低伸度繊維を用いた複合ケーブルの端末定着部形成方法が提案されている。
【0007】
そして、上記発明によれば、次の如き作用効果があるとされている。すなわち、高強度低伸度繊維を用いたケーブルの端末部に高強度低伸度繊維に熱硬化性樹脂を含浸したシート状のプリプレグ材を巻付け加圧しながら加熱することにより、ケーブル本体とプリプレグ材とが完全に一体となり、ケーブルの直径の8〜10倍未満の短尺で、且つ比較的厚さが薄く強靭な緩衝層が得られる。これによりケーブル本体に直接剪断力が作用するのを緩和し、ケーブルの早期破断を防ぎ確実な定着を施すことが可能となる。そして、従来の方式に比べ加熱加圧機構を有した専用機械で取り付けるため安定した形状や寸法が得られる。またPC鋼材と同様に多数のより線を狭隘な場所に配置するときにも有効であり、使用に便利である。
【0008】
特許文献4には、FRP製緊張材の端部外周に所定の厚さを持つシート状の接合材を囲繞させて、その周囲に鋼製のスリーブを嵌装しこのスリーブを圧着加工することにより、前記接合材を介してFRP製緊張材と鋼製のスリーブとを一体化する、非金属緊張材の端部定着方法が提案されている。そして、この発明では、鋼製のスリーブを圧着加工することによってFRP製緊張材と鋼製のスリーブとを接合材を介在した状態で一体化したものであるから、定着端部の構造が単純なものであってその費用も安価であり、また、圧着加工を施す装置も単純なもので、しかも小型、軽量のものを使用でき、緊張材が使用される現場での端末加工を容易に行うことが可能であるので、施工現場での条長誤差の吸収に柔軟に対応できる、などの作用効果があるとされている。
【0009】
【特許文献1】
特開平2−269886号公報(特許請求の範囲、第2頁左欄下第3〜12行、第3頁右欄下第1〜7行)
【特許文献2】
特開平4−2893号公報(特許請求の範囲、第2頁右欄上第3〜左欄下8行)
【特許文献3】
特開平6−128886号公報(特許請求の範囲、段落[0006])
【特許文献4】
特開平7−247630号公報(特許請求の範囲、段落[0008]
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載の繊維複合材の端末定着方法では、上記の作用効果が期待されるものの、同じ出願人の特許文献2に記載されているように、定着部を形成する低融点金属に気泡が巻き込まれ易く、定着部の強度が不均一になるといった問題が懸念される。また、特許文献2に記載の繊維複合材の端末定着方法では、前記気泡の巻き込みの問題が軽減されることが期待されるものの、いずれの端末定着方法もダイカストを用いると共に、低融点金属とはいえ金属溶湯を用いる以上は溶解装置も必要であり、装置が大掛かりなものとなり、施工現場で簡便に行い得る方法とはいえない。
【0011】
特許文献3に記載の高強度低伸度繊維を用いた複合ケーブルの端末定着部形成方法では、上記の作用効果が期待されるものの、金属スリーブを用いて定着する構造に比較して製造コストが高くなることが懸念される。
【0012】
特許文献4に記載の非金属緊張材の端部定着方法では、上記の効果が期待されるものの、接合材は、特許文献4の段落番号[0009]に説明されているように、常温感圧性粘着材を用いており、定着作業性は良いが、高価でコスト高となる。
【0013】
一方、近年、プレストレストコンクリート構造物等や吊橋、斜張橋等の橋梁構造物などにおいては、高強度低伸度繊維を用いた繊維複合線材(複合ケーブル)を取付ける定着部の構造を、定着作業性の改善などを目的として軽量でコンパクトな構造にすることが望まれているが、定着効率が高く、軽量でコンパクトな構造で、且つ実用性を有する構造のものは、上述したように該当するものが見当たらない。
【0014】
そこで、本発明は、上記の問題点を改善するためになしたものであって、その第一の目的は、従来のPC鋼線と同様に金属スリーブを用いて高い定着効率を有する繊維複合線材端部の定着構造及び定着形成方法を提供するものであり、第二の目的は、そのような繊維複合線材端部の定着構造を採用することで、軽量でコンパクトに定着された繊維複合線材の取付け構造を提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の第一及び第二の目的を達成するために、従来技術の項にも述べたように、従来技術について種種調査、検討を行ってきた。その一方で、従来より、PC鋼より線及びPC鋼線を対象にその端部に金属スリーブを定着効率を高めて押出し圧着し得る技術の研究開発を行ってきた(特願2002−295273号参照)。そして、今般、高強度低伸度繊維を用いた繊維複合線材を対象として、定着作業性の良い金属スリーブを用いた押出し圧着技術の適用を試み、金属スリーブからの繊維複合線材の抜けや金属スリーブ内で繊維複合線材が縮径することによる破断といった問題を改善することによって定着効率を高め、以下の構成を要旨とする本発明を完成したものである。
【0016】
すなわち、本発明(請求項1)は、繊維複合線材端部に金属スリーブが縮径して圧着されてなる繊維複合線材端部の定着構造において、金属スリーブと繊維複合線材との間に、肉厚0.7〜4mmの延性に優れる金属フィラー材を介在して定着してなることを特徴とする繊維複合線材端部の定着構造である。このように、金属スリーブと繊維複合線材との間に、肉厚0.7〜4mmの延性に優れる金属フィラー材を介在して定着することで、金属スリーブから抜け出ることのない、また定着効率(定着後の破断荷重と繊維複合線材の平均破断強度との比率)の高い繊維複合線材端部の定着構造が得られる。この場合、金属フィラー材は延性に優れる金属が好ましく、例えばアルミニウムやその合金(請求項2)、及び銅や銅合金などがある。また、金属フィラー材の肉厚は、押出し加工での加工率や金属スリーブの長さにもよるが、加工後の肉厚で0.7〜4mmとすることが望ましく、肉厚が0.7未満では、押出し加工の加工率を適正に設定することが難しくなり安定した定着効率が期待できず、また肉厚が4mmを超えると定着効率はそれほど変わらないが、金属スリーブの外径を大きくする必要が生じるためである。
【0017】
また、上記請求項1記載の繊維複合線材端部の定着構造においては、金属スリーブとして、引張強度800MPa以上の高強度鋼で形成されてなる高強度鋼スリーブが望ましい(請求項3)。引張強度が800MPa以上あれば、従来の機械構造用炭素鋼スリーブに比較して外径で約10%程度小さくできる。より安定してコンパクトにするためには引張強度が1000MPa以上であることが望ましい。また、金属スリーブの断面外形形状は円形が一般的であるが、本発明では円形であってもよいが、特に複数本を定着板に取付ける場合には金属スリーブ同士の間隔が狭い方がよりコンパクトに定着できるため、金属スリーブの断面外形形状は多角形であってもよい(請求項4)。
【0018】
本発明(請求項5)は、外周面の先端がダイスのアプローチ面に沿う形状に形成された金属スリーブの挿入孔に肉厚1〜6mmの延性に優れる金属フィラー材を挿入し、その金属フィラー材の内径部に繊維複合線材端部を挿入した後、ダイスを通して加工率11.5〜17%で押出し、金属スリーブを縮径加工して繊維複合線材端部に圧着することを特徴とする繊維複合線材端部の定着形成方法である。
【0019】
このような定着形成方法によれば、円滑な押出し加工ができる上に、繊維複合線材の端部に押出し加工によって金属スリーブを安定した定着効率でもって定着させることができる。この場合、金属スリーブの挿入孔に挿入する金属フィラー材は、その肉厚が1〜6mmのものを使用することが望ましく、また金属スリーブを押出し縮径加工する際の加工率(押出し前、後のスリーブ外径の差/押出し前のスリーブ外径)は11.5〜17%で押出し加工することが望ましく、これらの範囲を外れた押出し加工では、繊維複合線材に金属スリーブを安定した定着効率でもって定着させることができにくくなるためである。
【0020】
そして、上記請求項5記載の繊維複合線材端部の定着形成方法においては、金属スリーブとして、引張強度800MPa以上の高強度鋼で形成されてなる高強度鋼スリーブを用いることができる(請求項6)。引張強度が800MPa以上あれば、従来の機械構造用炭素鋼スリーブに比較して外径で約10%程度小さくできる。より安定してコンパクトにするためには引張強度が1000MPa以上の高強度鋼スリーブを用いることが望ましい。また、高強度鋼スリーブを用いる押出しによる繊維複合線材端部の定着形成方法においては、高強度鋼スリーブの外周に、高強度鋼スリーブの断面外形形状に沿う内径形状を備える補強用筒体を設けて押出すことが望ましい(請求項7)。このようにして押出すことで、高強度鋼スリーブの押出し方向が定まり、また万一押出し荷重が偏っても円滑に押出すことができる。また、金属スリーブとして、その外周面に軸方向のテーパが形成されてなる金属スリーブを用いることができる。このような金属スリーブを用いダイスを通して押出すことで、内面側に鼓状のテーパを形成させることができ、より安定した定着が期待される。
【0021】
本発明(請求項8)は、上記請求項1乃至4のいずれかに記載の繊維複合線材端部の定着構造を備える繊維複合線材を受け材に取付ける取付け構造であって、前記受け材が、繊維複合線材を挿通する貫通孔とこの貫通孔の受け材背面側に金属スリーブを収容する収容孔とを同心に備えるものであることを特徴とする、定着された繊維複合線材の取付け構造である。この取付け構造であれば、金属スリーブの外径を可能な限り小径に形成して繊維複合線材の端末定着を形成したものであっても、金属スリーブを膨出(座屈)させることなく定着板に取付けることができ、定着部のコンパクト化が図れる。特に、金属スリーブが高強度鋼スリーブの場合で小径に形成した場合に効果的に適用できる。また特に、定着部が橋梁等の構造物の場合にはアンカーヘッド(定着板)を備えるアンカー部がコンパクトに形成でき(請求項9)、構造物の定着部もコンパクトにできる。また、定着板が、コンクリート型枠における支圧板である場合(請求項10)にも定着具をコンパクトに形成できる。
【0022】
而して、本発明によれば、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の高強度低伸度繊維を用いた複合ケーブルなどの繊維複合線材を対象として、コンパクトな繊維複合線材端部の定着構造とすることができるとともに、その繊維複合線材端部を定着する構造物の定着板(定着部)をコンパクトにできる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る繊維複合線材端部の定着構造の説明図であって、aは一部を断面で示す正断面図、bはaのA−A断面図である。
【0024】
繊維複合線材端部の定着構造1は、金属スリーブ2と、この金属スリーブ2の挿入孔3内部の、延性に優れる金属フィラー材としてのアルミニウム管(以下アルミ管と称す)4と、このアルミ管4の挿入孔5内部の繊維複合線材(繊維複合より線)6とを備えて構成されている。
【0025】
上記繊維複合線材端部の定着構造1は、次のように押出し圧着加工して製作される。すなわち、図2に示すように、押出ダイス7の加工孔8に反押出し側より繊維複合線材6の線材端部を挿通させ、その繊維複合線材端部を、予め所定肉厚のアルミ管4を金属スリーブ2の挿入孔3内に挿着して金属スリーブ2とアルミ管4の複合スリーブ9に形成したアルミ管4の挿入孔5内に挿入した後、図3に示すように、複合スリーブ9の端面を押出ダイス7の加工孔8の前面に押し当てるとともに、背面より押出し装置10を作動して複合スリーブ9を押出ダイス7の加工孔8より押出す。このように押出すことで、金属スリーブ2が縮径して、挿入孔3内に挿入されているアルミ管4を延伸且つ縮径して繊維複合線材6の外表面に食い込むようにして圧着加工される。
【0026】
上記の繊維複合構成の線材端部の定着構造1によれば、圧着後のアルミ管4の肉厚を0.7〜4mmの範囲内とすることで、金属スリーブ2から、アルミ管4はもとより繊維複合線材端部が抜け出ることはなく、また定着効率(定着後の破断荷重と繊維複合線材の平均破断強度との比率)の高い繊維複合線材端部の定着構造が得られる。
【0027】
因みに、外径49mm×長さ150mmの金属スリーブ2と、挿入孔5の内径18mm×長さ150mmのアルミ管4とを用い、アルミ管4の肉厚を0.5〜11.0mmの範囲内で変え、それに合せて金属スリーブ2の挿入孔3の内径を変えて複合スリーブ9を準備した。この複合スリーブ9の挿入孔5内に平均外径16mmの組紐状繊維複合線材6(断面が楕円状に形成されているため平均外径とした)を挿入し、上記の要領で複合スリーブ9を押出ダイス7の加工孔8より押出し圧着加工を行った。このときの押出し後の金属スリーブ2の外径は43mmで、加工率は約12.2%であった。
【0028】
上記のようにして得られた繊維複合線材端部の定着構造物を引張試験機で引張試験を行った。この試験では図4に示すように金属スリーブ2の端面のみが支圧板11に支持されるようにして試験した。前記引張試験の結果を基に定着効率(定着後の破断荷重と繊維複合線材の平均破断強度との比率)を調査した。また、比較のため金属スリーブ2のみを用いた場合も同様に圧着加工し、引張試験して定着効率を調査した。これらの調査結果を図5に示す。
【0029】
図5より明らかなように、アルミ管4の押出し加工前の肉厚が1〜6mm(加工後の肉厚が0.7〜4mm)の本発明では90%以上の定着効率が得られるが、加工前の肉厚が0.5mmのアルミ管4では金属スリーブ2との間でスリップを生じ、約70%の定着効率であった。一方、肉厚が6mmを超えると定着効率はそれほど大きく低下しないが、金属スリーブ2の外径を大きくする必要が生じるため好ましくない。また、アルミ管4を設けなかったものもスリップを生じ、約60%の定着効率であった。なお、繊維複合線材端部に増摩材を吹き付けて同様に圧着加工したものでも定着効率は図5と同様の傾向が見られた。この場合は、金属スリーブ2の長さを上記150mmより短くしても、図5と同様の定着効率が期待でき、金属スリーブ2をよりコンパクトにできることが想定される。
【0030】
また、外径49mm×長さ150mmの金属スリーブ2と、挿入孔5の内径18mm×長さ150mmのアルミ管4とを用い、アルミ管4の肉厚を2.0mmとした複合スリーブ9を準備し、この複合スリーブ9の挿入孔5内に平均外径16mmの組紐状繊維複合線材6(断面が楕円状に形成されているため平均外径とした)を挿入し、加工率を10.5〜17.0%の範囲内で変え、上記の要領で複合スリーブ9を押出ダイス7の加工孔8より押出し圧着加工を行った。
【0031】
上記のようにして得られた繊維複合線材端部の定着構造物を、上記アルミ管4の肉厚を変えたときと同様の要領で引張試験を行うとともに、定着効率(定着後の破断荷重と繊維複合線材の平均破断強度との比率)を調査した。また、比較のため金属スリーブ2のみを用いた場合も同様に圧着加工し、引張試験して定着効率を調査した。これらの調査結果を図6に示す。
【0032】
図6より明らかなように、加工率が11.5〜17.0%の本発明では80%以上の定着効率が得られるが、加工率が11.0%以下では金属スリーブ2との間でスリップを生じ、約60%の定着効率であった。一方、加工率が17%を超えると、アルミ管4の肉厚にもよるかもしれないが、定着効率が80%以下に低減する傾向が見られた。また、アルミ管4を設けなかったものは、加工率が10〜11%ところで約80%前後の定着効率となったが、加工率が10未満では金属スリーブ2との間でスリップを生じ約60%の定着効率となり、また加工率が11%を超えても定着効率が80%以下に低減する傾向が見られた。
【0033】
なお、上記例では、金属スリーブ2の長さを150mmのものを用いたが、本発明では、実用的な100〜300mmの長さで充分に実用可能である。
【0034】
また、上記例は、金属スリーブ2として機械構造用炭素鋼スリーブを例としたものであるが、引張強度800MPa以上の高強度鋼で形成されてなる高強度鋼スリーブを用いることができる。引張強度が800MPa以上あれば、前記機械構造用炭素鋼スリーブに比較して外径で約10%程度小さくできる。より安定してコンパクトにするためには引張強度が1000MPa以上の高強度鋼スリーブを用いることが望ましい。
【0035】
また、上記のような高強度鋼スリーブを用いる押出しによる繊維複合線材端部の定着形成方法においては、高強度鋼スリーブの外周に、高強度鋼スリーブの断面外形形状に沿う内径形状を備える補強用筒体12(図3に二点鎖線で示す)を設けて押出すことが望ましい。このようにして押出すことで、高強度鋼スリーブの押出し方向が定まり、また万一押出し荷重が偏っても円滑に押出すことができる。
【0036】
次に、上記構成の繊維複合線材端部の定着構造1に定着された繊維複合線材の取付け構造について図7に基づいて説明する。図7は、繊維複合線材端部の定着構造1を備える繊維複合線材6の複数本をアンカーヘッド(定着板)に取付けた取付け構造を示す正断面図、図8は、図7のアンカーヘッドの拡大断面図、図9は、図8のB−B矢視図である。
【0037】
アンカーヘッド13は、外周面におねじが形成されており、そのおねじに定着ナット14が螺合されている。アンカーヘッド13には、上述した繊維複合線材端部の定着構造1を備える繊維複合線材6が本例では19本取付けられており、その取付け後に金属スリーブ2の末端群に押え板15を取付けて固定した後、アンカーヘッド13の外周面のおねじに螺合させてキャップ16が取付けられている。また、アンカーヘッド13の繊維複合線材6群側の外周には、オーバーラップ管17及び本管18が取付けられてアンカーヘッド13に取付けた繊維複合線材6群を密閉している。そして、このような構造に形成して図示省略する構造物(橋梁等のアンカー部など)の定着部に定着ナット14を介して取付け使用される。
【0038】
また、アンカーヘッド13の内部には、図8、9に示すように、繊維複合線材6を挿通して取付けるための貫通孔19が本例では19本開けられている。その貫通孔19のアンカーヘッド13の背面側は、金属スリーブ2を収容し得る内径を有する収容孔20が同心に開けられており、その収容孔20に金属スリーブ2の先端側を収容、繋止する。
【0039】
上記収容孔20の深さhは、金属スリーブ2の約半分の長さが埋まる程度が望ましく、深さhが1/10未満であると、金属スリーブ2の最も荷重を受ける部分が収容孔20の外に出るため当該部分の膨出を抑制する効果が期待できなくなる。一方、収容孔20の深さhを金属スリーブ2の全長が埋まる深さとしてもよいが、アンカーヘッド13に取付ける繊維複合線材6の本数によっては(特に少ない場合)アンカーヘッド13の厚みが不必要に厚くなり軽量化が図れなくなる。また、このような構造に形成して取付ける、図示省略する構造物の定着部のコンパクト化も期待できなくなる。
【0040】
なお、上記例では、アンカーヘッド13を用いる場合を例に説明したが、アンカーヘッドに代えてコンクリート型枠などの支圧板に直接貫通孔19、収容孔20を形成して取付けてもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る繊維複合線材端部の定着構造によれば、繊維複合線材を金属スリーブ内に金属フィラー材を介在して定着することで、金属スリーブから抜け出ることのない、また定着効率の高い繊維複合線材端部の定着構造とすることができる。
【0042】
また、本発明に係る繊維複合線材端部の定着形成方法によれば、円滑な押出し加工ができる上に、繊維複合線材の端部に押出し加工によって金属スリーブを安定した定着効率でもって定着させることができる。
【0043】
また、本発明に係る定着された繊維複合線材の取付け構造によれば、金属スリーブの外径を可能な限り小径に形成して繊維複合線材の端末定着を形成したものであっても、金属スリーブを膨出(座屈)させることなく定着板に取付けることができ、定着部のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る繊維複合線材端部の定着構造の説明図であって、aは一部を断面で示す正断面図、bはaのA−A断面図である。
【図2】本発明に係る繊維複合線材端部の定着形成方法を説明するための説明図である。
【図3】本発明に係る繊維複合線材端部の定着形成方法を説明するための説明図である。
【図4】本発明に係る繊維複合線材端部の定着構造物の引張試験状態の説明図である。
【図5】本発明に係る繊維複合線材端部の定着構造と従来のアルミ管無しの繊維複合線材端部の定着構造とのアルミ管の肉厚と定着効率の関係を比較して示すグラフ図である。
【図6】本発明に係る繊維複合線材端部の定着構造と従来のアルミ管無しの繊維複合線材端部の定着構造との押出し加工率と定着効率の関係を比較して示すグラフ図である。
【図7】本発明に係る繊維複合線材端部の定着構造を備える繊維複合線材の複数本をアンカーヘッドに取付けた取付け構造を示す正断面図である。
【図8】図7のアンカーヘッドの拡大断面図である。
【図9】図8のB−B矢視図である。
【符号の説明】
1:繊維複合線材端部の定着構造 2:金属スリーブ
3:挿入孔 4:アルミ管 5:挿入孔
6:繊維複合線材 7:押出ダイス 8:加工孔
9:複合スリーブ 10:押出し装置 11:支圧板
12:補強用筒体 13:アンカーヘッド 14:定着ナット
15:押え板 16:キャップ 17:オーバーラップ管
18:本管 19:貫通孔 20:収容孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fixing structure and fixing forming method of an end portion of a fiber composite wire, and a mounting structure of a fixed fiber composite wire. Specifically, high strength and low elongation fibers such as carbon fiber, aramid fiber, and glass fiber are used. The present invention relates to a technique for fixing an end portion of a fiber composite wire.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in addition to PC steel materials such as PC steel strands and PC steel wires, high strength and low elongation fibers are used for cables used in prestressed concrete structures and for bridge structures such as suspension bridges and cable-stayed bridges. A fiber composite wire material using is used. When the fiber composite wire is attached to the structure, a fixing portion is formed at the end of the fiber composite wire, and one or more of the two are attached to the fixing plate. As a technique for forming the fixing portion at the end of the fiber composite wire, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-269886), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-2893), and Patent Document 3 (Japanese Laid-Open Patent Application No. Hei 2). 6-128886), Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-247630), and the like.
[0003]
In
[0004]
According to the above invention, the fixing portion is formed by a low-melting-point metal die-casting method, and further, a compressive force is applied from the outer periphery thereof by cold pressing, so that the constituent metal of the fixing portion is a fiber composite material. The fixing portion and the fiber composite material are tightly and firmly bonded to each other, so that high fixing efficiency can be obtained.
[0005]
[0006]
In
[0007]
And according to the said invention, it is supposed that there exist the following effects. That is, by wrapping a sheet-shaped prepreg material in which a high-strength low-stretch fiber is impregnated with a thermosetting resin at the end of a cable using high-strength low-stretch fiber and heating it while applying pressure, the cable body and the prepreg The material is completely integrated with each other, and a tough buffer layer having a short length of less than 8 to 10 times the diameter of the cable and a relatively thin thickness is obtained. As a result, it is possible to alleviate the direct action of the shearing force on the cable body, and to prevent the cable from being broken early and to reliably fix it. And since it attaches with the special machine which has a heating-pressing mechanism compared with the conventional system, the stable shape and dimension are obtained. Moreover, it is also effective when a large number of stranded wires are arranged in a narrow place as in the case of PC steel, and is convenient for use.
[0008]
In
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-2-269886 (Claims,
[Patent Document 2]
JP-A-4-2893 (Claims,
[Patent Document 3]
JP-A-6-128886 (Claims, paragraph [0006])
[Patent Document 4]
JP-A-7-247630 (Claims, paragraph [0008]
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the terminal fixing method of the fiber composite material described in
[0011]
In the method for forming the terminal fixing portion of the composite cable using the high-strength low-stretch fiber described in
[0012]
In the end fixing method of the non-metallic tendon described in
[0013]
On the other hand, in recent years, for prestressed concrete structures, bridge structures such as suspension bridges and cable-stayed bridges, the fixing part structure for attaching fiber composite wires (composite cables) using high-strength low-stretch fibers has been fixed. It is desired to make the structure lightweight and compact for the purpose of improving the performance, etc., but those having a high fixing efficiency, a light and compact structure, and a structure having utility are applicable as described above. I can't find anything.
[0014]
Accordingly, the present invention has been made to improve the above-mentioned problems, and a first object thereof is a fiber composite wire having a high fixing efficiency using a metal sleeve in the same manner as a conventional PC steel wire. An end fixing structure and a fixing forming method are provided. A second object is to employ a fixing structure of such a fiber composite wire end so that a lightweight and compactly fixed fiber composite wire can be obtained. An attachment structure is provided.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above first and second objects, the present inventors have conducted various types of investigations and studies on the prior art as described in the section of the prior art. On the other hand, research and development have been conducted on a technology that can extrude and press-bond a metal sleeve at the end of PC steel wire and PC steel wire with improved fixing efficiency. (See Japanese Patent Application No. 2002-295273) ). Now, we are trying to apply extrusion pressure bonding technology using a metal sleeve with good fixing workability for fiber composite wire using high strength and low elongation fiber. The present invention has been completed by improving the fixing efficiency by improving the problem of breakage caused by the diameter reduction of the fiber composite wire, and the present invention having the following constitution.
[0016]
That is, according to the present invention (Claim 1), in a fixing structure of a fiber composite wire end portion in which a metal sleeve is reduced in diameter and pressure-bonded to an end portion of a fiber composite wire, a meat is interposed between the metal sleeve and the fiber composite wire. The fixing structure of the end portion of the fiber composite wire material is characterized by being fixed by interposing a metal filler material having a thickness of 0.7 to 4 mm and excellent in ductility. In this way, by fixing the metal filler material having a thickness of 0.7 to 4 mm between the metal sleeve and the fiber composite wire, the metal sleeve does not come out of the metal sleeve, and the fixing efficiency ( A fixing structure of the end portion of the fiber composite wire having a high ratio of the breaking load after fixing and the average breaking strength of the fiber composite wire is obtained. In this case, the metal filler material is preferably a metal having excellent ductility, such as aluminum or an alloy thereof (Claim 2), copper, or a copper alloy. Further, the thickness of the metal filler material depends on the processing rate in the extrusion process and the length of the metal sleeve, but the thickness after processing is preferably 0.7 to 4 mm, and the thickness is 0.7 If it is less than 5, it is difficult to properly set the processing rate of the extrusion process, and stable fixing efficiency cannot be expected. If the thickness exceeds 4 mm, the fixing efficiency does not change so much, but the outer diameter of the metal sleeve is increased. This is because a need arises.
[0017]
In the fixing structure of the end portion of the fiber composite wire according to
[0018]
According to the present invention (Claim 5), a metal filler material having a wall thickness of 1 to 6 mm and having excellent ductility is inserted into an insertion hole of a metal sleeve formed so that the tip of the outer peripheral surface follows the approach surface of the die. A fiber characterized by inserting an end portion of a fiber composite wire into an inner diameter portion of a material, then extruding the die through a die at a processing rate of 11.5 to 17%, reducing the diameter of a metal sleeve, and crimping the end of the fiber composite wire This is a fixing formation method for the end portion of the composite wire.
[0019]
According to such a fixing forming method, a smooth extrusion process can be performed, and the metal sleeve can be fixed to the end portion of the fiber composite wire with a stable fixing efficiency by the extrusion process. In this case, the metal filler material to be inserted into the insertion hole of the metal sleeve is preferably one having a thickness of 1 to 6 mm, and the processing rate when the metal sleeve is extruded and reduced (before and after extrusion) It is desirable to extrude at a sleeve outer diameter difference of 11.5-17% (extruded sleeve outer diameter) / extruding outside of these ranges. When extruding outside these ranges, the metal sleeve is stably fixed to the fiber composite wire. This is because it becomes difficult to fix.
[0020]
In the fixing method of the fiber composite wire end portion according to
[0021]
The present invention (Claim 8) is an attachment structure for attaching a fiber composite wire having a fixing structure at the end of the fiber composite wire according to any one of
[0022]
Thus, according to the present invention, the fixing structure of the end portion of the compact fiber composite wire for a fiber composite wire such as a composite cable using high-strength low-stretch fiber such as carbon fiber, aramid fiber, glass fiber, etc. In addition, the fixing plate (fixing portion) of the structure for fixing the end portion of the fiber composite wire can be made compact.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view of a fixing structure of an end portion of a fiber composite wire according to the present invention, in which a is a front sectional view partially showing a cross section, and b is a sectional view taken on line AA.
[0024]
The fixing
[0025]
The fixing
[0026]
According to the fixing
[0027]
Incidentally, the
[0028]
The fixing structure at the end of the fiber composite wire obtained as described above was subjected to a tensile test using a tensile tester. In this test, as shown in FIG. 4, only the end surface of the
[0029]
As is clear from FIG. 5, the fixing efficiency of 90% or more is obtained in the present invention in which the thickness of the
[0030]
Also, a
[0031]
The fixing structure at the end of the fiber composite wire obtained as described above is subjected to a tensile test in the same manner as when the thickness of the
[0032]
As is apparent from FIG. 6, in the present invention in which the processing rate is 11.5 to 17.0%, a fixing efficiency of 80% or more is obtained, but when the processing rate is 11.0% or less, it is between the
[0033]
In the above example, the
[0034]
In the above example, a carbon steel sleeve for mechanical structure is used as an example of the
[0035]
Further, in the fixing method of the fiber composite wire end by extrusion using the high-strength steel sleeve as described above, the outer periphery of the high-strength steel sleeve has an inner diameter shape along the cross-sectional outer shape of the high-strength steel sleeve. It is desirable to provide and extrude the cylinder 12 (shown by a two-dot chain line in FIG. 3). By extruding in this manner, the extrusion direction of the high-strength steel sleeve is determined, and even if the extrusion load is uneven, it can be smoothly extruded.
[0036]
Next, the attachment structure of the fiber composite wire fixed to the fixing
[0037]
The
[0038]
In addition, as shown in FIGS. 8 and 9, 19 through
[0039]
The depth h of the
[0040]
In the above example, the case where the
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the fixing structure of the end portion of the fiber composite wire according to the present invention, by fixing the fiber composite wire through the metal filler material in the metal sleeve, it does not come out of the metal sleeve. Further, the fixing structure of the end portion of the fiber composite wire having high fixing efficiency can be obtained.
[0042]
In addition, according to the fixing formation method for the end portion of the fiber composite wire according to the present invention, it is possible to smoothly extrude and fix the metal sleeve to the end portion of the fiber composite wire with a stable fixing efficiency. Can do.
[0043]
Further, according to the fixing structure of the fixed fiber composite wire according to the present invention, even if the outer diameter of the metal sleeve is formed as small as possible to form the terminal fixing of the fiber composite wire, Can be attached to the fixing plate without bulging (buckling), and the fixing portion can be made compact.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are explanatory views of a fixing structure of an end portion of a fiber composite wire according to the present invention, in which a is a front sectional view partially showing a section, and b is an AA sectional view of a.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a fixing formation method for an end portion of a fiber composite wire according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a fixing formation method for an end portion of a fiber composite wire according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a tensile test state of a fixing structure at an end portion of a fiber composite wire according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a comparison between the thickness of the aluminum pipe and the fixing efficiency of the fixing structure at the end of the fiber composite wire according to the present invention and the fixing structure at the end of the fiber composite wire without the aluminum pipe according to the present invention. It is.
FIG. 6 is a graph showing a comparison between the extrusion rate and the fixing efficiency of the fixing structure of the end portion of the fiber composite wire according to the present invention and the fixing structure of the end portion of the fiber composite wire without an aluminum tube. .
FIG. 7 is a front sectional view showing an attachment structure in which a plurality of fiber composite wires each having a fixing structure at the end of a fiber composite wire according to the present invention are attached to an anchor head.
8 is an enlarged cross-sectional view of the anchor head of FIG.
FIG. 9 is a view taken along arrow BB in FIG. 8;
[Explanation of symbols]
1: fixing structure of fiber composite wire end part 2: metal sleeve 3: insertion hole 4: aluminum tube 5: insertion hole 6: fiber composite wire 7: extrusion die 8: processing hole 9: composite sleeve 10: extrusion device 11: support Pressure plate 12: Reinforcing cylinder 13: Anchor head 14: Fixing nut 15: Presser plate 16: Cap 17: Overlap pipe 18: Main pipe 19: Through hole 20: Housing hole
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