本發(fā)明專利涉及一種cfrp筋連接式錨具及施工方法，具體地說是一種針對兩根cfrp筋材的對接裝置及現(xiàn)場施工操作方法，屬于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，可適用于需要使用cfrp筋材的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

碳纖維復合增強材料簡稱cfrp，下同具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等一系列特性，在預應(yīng)力大跨及超大跨混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，優(yōu)勢非常突出。與傳統(tǒng)的高強鋼材相比，一方面減輕了結(jié)構(gòu)自重，大大提高了結(jié)構(gòu)的跨度；另一方面利用碳纖維材料出色的抗拉特性，大大提升了結(jié)構(gòu)的受拉性能。但cfrp筋材的抗剪強度比較弱，且破壞形式呈脆性破壞，這說明傳統(tǒng)的鋼筋錨固方式已經(jīng)不能滿足于cfrp筋材的錨固要求，研究并解決cfrp筋材的錨固問題是其廣泛應(yīng)用的前提。

目前cfrp筋材的使用在國內(nèi)有較好的前景，但對于兩根cfep筋材的連接問題尚未解決。cfrp筋材由于出色的特性可以應(yīng)用在水利工程、橋梁工程和裝配式建筑等結(jié)構(gòu)中，目前國內(nèi)對于cfrp筋材的錨固方式主要為單筋錨固或者群錨，但對于cfrp筋材的連接技術(shù)卻鮮有研究。而應(yīng)用于超大跨度結(jié)構(gòu)中，過長的筋材在運輸過程中必然得截斷處理，截斷的筋材通常在現(xiàn)場進行連接。以上因素要求錨具除了滿足使用過程中的可靠性和穩(wěn)定性之外，也必須符合現(xiàn)場施工的靈巧、方便和可操作等特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述問題提供一種cfrp筋連接式錨具及施工方法，在保證一定噸位的加載基礎(chǔ)上，使用配套支架，有效錨固兩端cfrp筋材，適應(yīng)現(xiàn)場施工的特點要求；綜合了傳統(tǒng)粘結(jié)式和夾片式錨具的優(yōu)點，有效在避免了夾具損傷cfrp筋材的前提下，最大化的提高粘結(jié)介質(zhì)和cfrp筋材之間的粘結(jié)力，從而減小加載過程中cfrp筋材的滑移；錨環(huán)內(nèi)部和夾具外壁所設(shè)置的牙紋緊密咬合，大大減小了金屬筒和夾具之間的滑移量。

本發(fā)明提供的第一種技術(shù)方案是：一種cfrp筋連接式錨具，包括金屬套筒、一對復合式錨具和支架；所述金屬套筒為正六棱柱；

所述復合式錨具包括正六棱柱錨環(huán)、夾具、金屬筒和端堵；所述金屬筒的兩端設(shè)置灌漿孔道和出漿孔道，金屬筒兩端開口設(shè)有端堵，所述金屬筒外套接夾具，再將夾具置于錨環(huán)內(nèi)，所述錨環(huán)內(nèi)壁與夾具外壁均設(shè)有對應(yīng)的牙紋，為楔形結(jié)合；

所述金屬套筒兩端分別與錨環(huán)螺紋連接、且金屬套筒內(nèi)兩端分別為正螺紋和逆螺紋、且與所述錨環(huán)外部分的螺紋相對應(yīng)結(jié)合；

所述支架包括兩個邊板、兩個邊部和底座；所述邊板上端設(shè)有第二卡槽；所述邊板的底端分別對稱的固定安裝在底座的兩端；所述邊部的底部分別對稱固定安裝在底座的兩側(cè)，所述邊部的兩端分別與邊板的側(cè)邊固定連接；

所述金屬套筒的長度與支架的長度相同，第二卡槽內(nèi)的形狀與金屬套筒下部分的形狀相同，金屬套筒的兩端分別放進第二卡槽內(nèi)，且將錨環(huán)擰緊。

本發(fā)明提供的第二種技術(shù)方案：一種cfrp筋連接式錨具，包括金屬套筒、一對復合式錨具和支架；所述金屬套筒為正六棱柱；

所述復合式錨具包括錨環(huán)、夾具、金屬筒和端堵；所述金屬筒的兩端設(shè)置灌漿孔道和出漿孔道，金屬筒兩端開口設(shè)有端堵，所述金屬筒外套接夾具，再將夾具置于錨環(huán)內(nèi)，所述錨環(huán)內(nèi)壁與夾具外壁均設(shè)有對應(yīng)的牙紋，為楔形結(jié)合；

所述金屬套筒兩端分別與錨環(huán)螺紋連接，且金屬套筒內(nèi)兩端分別為正螺紋和逆螺紋、且與所述錨環(huán)外部分的螺紋相對應(yīng)結(jié)合；

所述支架包括兩個邊板、兩個邊部和底座；所述邊板上端設(shè)有第二卡槽，所述第二卡槽底部設(shè)有第一卡槽；所述邊部上端設(shè)有第三卡槽，所述第三卡槽內(nèi)設(shè)有兩個可第一卡子，所述第一卡子可在第三卡槽內(nèi)滑動；所述底座上設(shè)有第四卡槽，所述第四卡槽內(nèi)設(shè)有兩個第二卡子，第二卡子可在第四卡槽內(nèi)滑動；所述邊板的底端分別對稱的安裝在底座的兩端、且分別與第二卡子的一端固定連接；所述邊部的底部分別對稱安裝在底座的兩側(cè)，邊部的兩端分別通過第一卡子的一端與邊板的側(cè)邊固定連接；

所述金屬套筒的長度與支架的長度相同，第二卡槽內(nèi)的形狀與金屬套筒下部分的形狀相同，所述第一卡槽內(nèi)的形狀與錨環(huán)下部分的形狀相同，將錨環(huán)放入第一卡槽內(nèi)，將金屬套筒擰緊。

上述方案中，還包括正六邊形墊片，所述正六邊形墊片安裝在所述錨環(huán)和金屬套筒連接之間。

上述方案中，所述金屬套筒上中部設(shè)有開槽。

上述方案中，所述夾具為三片式夾具，夾具均分三片，每片之間有1-2mm間距，夾具的圓周面上設(shè)有凹槽；

上述方案中，所述夾具置于錨環(huán)內(nèi)、且錨環(huán)內(nèi)壁與夾具外壁不完全貼合，為了避免或減小對金屬筒(4)產(chǎn)生切口效應(yīng)，錨環(huán)內(nèi)壁與夾具外壁存在0.1°～0.5°的角度。

上述方案中，所述錨環(huán)內(nèi)壁的牙紋角度為60°，間距為1mm，所述錨環(huán)內(nèi)的楔形傾角在3°-6°；

所述夾具外壁的牙紋角度為60°，間距為1mm，楔形傾角在3°-6°之間。

上述方案中，所述金屬筒內(nèi)壁有粗糙化處理的螺紋，螺紋間距為3mm。

一種根據(jù)第一種技術(shù)方案所述cfrp筋連接式錨具的施工方法，包括以下步驟：

步驟s1、將cfrp筋材穿過所述金屬筒，并通過環(huán)形端堵安裝在金屬筒兩端進行定位，cfrp筋材和金屬筒在同一中心線；

步驟s2、用壓力灌漿設(shè)備從所述金屬筒的灌漿孔道進行灌膠，直到出漿孔道有膠體溢出為止；

步驟s3、將灌膠完畢的所述金屬筒靜置養(yǎng)護至完全固化；

步驟s4、將所述金屬筒外套接三片式夾具，再將三片式夾具置于錨環(huán)內(nèi)；

步驟s5、對所述夾具施加預緊力，使錨環(huán)內(nèi)部和夾具外部的牙紋咬合，完成對一端cfrp筋材的預緊，以相同步驟完成對另一端cfrp筋材的預緊；

步驟s6、用鋼絲嵌入夾具的凹槽中，繞凹槽一周且絞緊，使得夾具收緊；

步驟s7、將所述金屬套筒放入支架的第二卡槽中，所述錨環(huán)穿過正六邊形墊片旋入金屬套筒內(nèi)，用扳手將錨環(huán)旋緊，完成兩端cfrp筋材的錨固。

一種根據(jù)根據(jù)第二種技術(shù)方案所述cfrp筋連接式錨具的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟s1、將cfrp筋材穿過所述金屬筒，并通過環(huán)形端堵安裝在金屬筒兩端進行定位，cfrp筋材和金屬筒在同一中心線；

步驟s2、用壓力灌漿設(shè)備從所述金屬筒的灌漿孔道進行灌膠，直到出漿孔道有膠體溢出為止；

步驟s3、將灌膠完畢的所述金屬筒靜置養(yǎng)護至完全固化；

步驟s4、將所述金屬筒外套接三片式夾具，再將三片式夾具置于錨環(huán)內(nèi)；

步驟s5、對所述夾具施加預緊力，使錨環(huán)內(nèi)部和夾具外部的牙紋咬合，完成對一端cfrp筋材的預緊，以相同步驟完成對另一端cfrp筋材的預緊；

步驟s6、用鋼絲嵌入夾具的凹槽中，繞凹槽一周且絞緊，使得夾具收緊；

步驟s7、先將錨環(huán)穿過正六邊形墊片旋入金屬套筒內(nèi)一段距離，將支架邊板向外拉開，將錨環(huán)放入支架的第二卡槽底部的第一卡槽內(nèi)固定，用扳手旋動金屬套筒，直至擰緊為止，此時完成對兩根cfrp筋材的連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.所述金屬套筒和錨環(huán)均采用正六棱柱狀設(shè)計，均可通過螺紋連接安裝拆卸，方便現(xiàn)場施工。

2.所述金屬套筒為開放式設(shè)計，金屬套筒上開六棱柱狀的開槽，施工時方便截斷因操作失誤而放置過長的cfrp筋材或金屬筒，同時可以直接觀察cfrp筋材和夾片在加載時的狀態(tài)。

3.所述金屬套筒內(nèi)兩端分別為正螺紋和逆螺紋、且與所述錨環(huán)外部分的螺紋相對應(yīng)結(jié)合；若金屬套筒發(fā)生松動，會發(fā)生自鎖現(xiàn)象，這加強了整個錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.所述錨環(huán)內(nèi)壁與夾具外壁均設(shè)有相對應(yīng)的牙紋，兩部分構(gòu)件的牙紋可在外力的作用下緊密咬合，確保夾具不會因滑移而退錨。

5.所述夾具外壁還設(shè)有凹槽，可用榔頭等工具對夾具施加預緊力之后，用鋼絲嵌入凹槽內(nèi)，絞緊鋼絲用以收緊夾具。

6.所述端堵可以防止粘結(jié)膠外溢，有效減少膠體用量。

7.所述正六邊形墊片增加了摩擦力，保證了錨環(huán)與金屬套筒之間不易松動。

本發(fā)明操作簡便，可拆卸安裝，適應(yīng)現(xiàn)場施工，可直接通過金屬套筒的開槽部分觀察整個錨具的工作情況，滑移量較小且都在可控制范圍之內(nèi)。本發(fā)明有效解決了cfrp筋材的連接問題，在不損壞筋材的前提下能承受一定量的荷載，滿足相關(guān)錨固要求。配合錨具的支架組裝，提高了安裝速度和使用效率，滿足工程現(xiàn)場靈巧、方便、易操作等要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施方式的錨具及其安裝裝置示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施方式的復合式錨具和金屬套筒組合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一實施方式的錨具1-1剖面圖；

圖4是本發(fā)明一實施方式的錨具金屬套筒部分示意圖；

圖5是本發(fā)明一實施方式的復合式錨具示意圖；

圖6是圖5中的i處放大示意圖；

圖7是圖5中的k處放大示意圖；

圖8是本發(fā)明一實施方式的錨環(huán)和夾片之間夾角示意圖；

圖9是本發(fā)明一實施方式的支架示意圖；

圖10是本發(fā)明一實施方式的支架打開狀態(tài)示意圖；

圖11是本發(fā)明一實施方式的支架側(cè)面圖；

圖12是本發(fā)明一實施方式的支架邊部關(guān)閉狀態(tài)構(gòu)造示意圖；

圖13是本發(fā)明一實施方式的打開支架邊部狀態(tài)細部構(gòu)造示意圖；

圖14是本發(fā)明一實施方式的底座關(guān)閉狀態(tài)細部構(gòu)造示意圖；

圖15是本發(fā)明一實施方式的底座打開狀態(tài)細部構(gòu)造示意圖。

圖中：1、錨環(huán)，2、金屬套筒，3、夾具，4、金屬筒，5、cfrp筋材，6、正六邊形墊片，7、端堵，8、灌漿孔道，9、出漿孔道，10、粘結(jié)膠，11、凹槽，12、邊板，13、第一卡槽，14、第二卡槽，15、第一卡子，16、第三卡槽，17、邊部，18、底座，19、第四卡槽，20、第二卡子，21、開槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

實施例一：

圖1所示為本發(fā)明所述cfrp筋連接式錨具的一種實施方式，所述cfrp筋連接式錨具，包括金屬套筒2a部分、一對復合式錨具b部分和支架c部分。

如圖2和3所示，所述復合式錨具包括正六棱柱錨環(huán)1、夾具3、金屬筒4和端堵7；cfrp筋材5置于金屬筒4的中部，金屬筒4與cfrp筋材5之間用粘結(jié)膠10填充。所述金屬筒4的兩端設(shè)置孔道內(nèi)徑為5mm的灌漿孔道8和出漿孔道9，金屬筒4兩端開口設(shè)有環(huán)形端堵7，所述的金屬筒4的通孔軸線與cfrp筋材5的中心軸線一致，所述的cfrp筋材5和金屬筒4外部都設(shè)置細螺紋，cfrp筋材5螺紋間距為5mm，金屬筒4螺紋間距為1mm，端堵7的外徑與金屬筒4的內(nèi)徑大小一致，端堵7的內(nèi)徑略大于cfrp筋材5的外徑。所述金屬筒4外套接夾具3，再將夾具3置于錨環(huán)1內(nèi)，所述錨環(huán)1內(nèi)壁與夾具3外壁均設(shè)有對應(yīng)的牙紋，為楔形結(jié)合；夾具3的外壁圓周面上設(shè)有凹槽11，可對夾具3施加預緊力之后，用鋼絲嵌入凹槽11內(nèi)，絞緊鋼絲用以收緊夾具。所述金屬套筒2為正六棱柱。所述金屬套筒2兩端分別與錨環(huán)1螺紋連接、且金屬套筒2內(nèi)兩端分別為正螺紋和逆螺紋、且與所述錨環(huán)1外部分的螺紋相對應(yīng)結(jié)合，如圖4所示。

如圖9所示，所述支架包括兩個邊板12、兩個邊部17和底座18；所述邊板12上端設(shè)有第二卡槽14；所述邊板12的底端分別對稱的固定安裝在底座18的兩端；所述邊部17的底部分別對稱固定安裝在底座18的兩側(cè)，所述邊部17的兩端分別與邊板12的側(cè)邊固定連接；

所述金屬套筒2的長度與支架的長度相同，第二卡槽14內(nèi)的形狀與金屬套筒2下部分的形狀相同，金屬套筒2的兩端分別放進第二卡槽14內(nèi)，且將錨環(huán)1擰緊。

所述cfrp筋連接式錨具，還包括正六邊形墊片6，所述正六邊形墊片6安裝在所述錨環(huán)1和金屬套筒2連接之間。

所述金屬套筒2上中部設(shè)有開槽21，是為了在現(xiàn)場施工中體現(xiàn)快捷、方便的特點，通過預留開槽21可以觀察整個施工過程，避免出現(xiàn)紕漏，在使用過程中也能夠隨時觀察筋材5或者金屬筒4是否發(fā)生過大的滑移現(xiàn)象。

如圖5和6所示，所述錨環(huán)1內(nèi)壁的牙紋角度為60°，間距為1mm，所述錨環(huán)1內(nèi)的楔形傾角在3°-6°；所述夾具3外壁的牙紋角度為60°，間距為1mm，楔形傾角在3°-6°之間。

如圖7所示，所述夾具3為三片式夾具，夾具3均分三片，每片之間有1-2mm間距。所述夾具3置于錨環(huán)1內(nèi)、且錨環(huán)1內(nèi)壁與夾具3外壁不完全貼合存在0.1°～0.5°的角度，優(yōu)選的為0.1°如圖8所示。

所述金屬筒4內(nèi)壁有粗糙化處理的螺紋，螺紋間距為1mm。

一種根據(jù)所述cfrp筋連接式錨具的施工方法，包括以下步驟：

步驟s1、將cfrp筋材5穿過所述金屬筒4，并通過環(huán)形端堵7安裝在金屬筒4兩端進行定位，cfrp筋材5和金屬筒4在同一中心線；

步驟s2、用壓力灌漿設(shè)備從所述金屬筒4的灌漿孔道8進行灌膠，直到出漿孔道9有膠體溢出，完成灌膠，灌漿時應(yīng)注意一邊注入粘結(jié)膠10一邊慢速轉(zhuǎn)動cfrp筋材5，排出空氣，使得粘結(jié)膠10在金屬筒4內(nèi)分布均勻，填充飽滿，兩端的端堵7可以防止粘結(jié)膠10外溢，有效減少膠體用量；

步驟s3、將灌膠完畢的所述金屬筒4應(yīng)靜置干燥環(huán)境下養(yǎng)護24h至完全固化，若需要加速內(nèi)部粘結(jié)膠10的收干，可以提高外部環(huán)境的溫度，將試件放置在30—40℃干燥環(huán)境中；

步驟s4、將所述金屬筒4外套接三片式夾具3，再將三片式夾具3置于錨環(huán)1內(nèi)；

步驟s5、對榔頭等工具對所述夾具3施加預緊力，使錨環(huán)1內(nèi)部和夾具3外部的牙紋咬合，直到聽不見錨環(huán)2和夾具3咬合發(fā)出的聲音為止，完成對一端cfrp筋材5的預緊，以相同步驟完成對另一端cfrp筋材5的預緊，此時夾具3、cfrp筋材5和錨環(huán)1處于同一中心線；

步驟s6、用一段鋼絲嵌入夾具3的凹槽11中，繞凹槽11一周且絞緊，用鋼絲鉗絞緊，使得夾具3收緊，以相同步驟完成對另一端cfrp筋材5的錨固，完成對a部分金屬套筒2兩端的b部分的制作。

步驟s7、將所述金屬套筒2放入支架的第二卡槽14中，所述錨環(huán)1穿過正六邊形墊片6旋入金屬套筒2內(nèi)，用扳手將錨環(huán)1旋緊，完成兩端cfrp筋材5的錨固，用相同的步驟，在金屬套筒2的另一端連接另一個復合式錨具，用扳手旋緊，完成對cfrp筋材5的錨固。

以上步驟結(jié)束后，已經(jīng)完成對兩根cfrp筋材5的連接，此時的cfrp筋材5可以使用在各種構(gòu)件中。

上述方法中如果出現(xiàn)金屬套筒2松動現(xiàn)象，即金屬套筒2一旦出現(xiàn)圓周方向的滑移，另一端由于已經(jīng)錨固到位，金屬套筒2會發(fā)生自鎖現(xiàn)象，這增加了整個錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

實施例二：

本實施例與實施例一的區(qū)別在于：如圖10、11、12、13、14和15所示，所述支架包括兩個邊板12、兩個邊部17和底座18；所述邊板12上端設(shè)有第二卡槽14，所述第二卡槽14底部設(shè)有第一卡槽13；所述邊部17上端設(shè)有第三卡槽16，所述第三卡槽16內(nèi)設(shè)有兩個可第一卡子15，所述第一卡子15可在第三卡槽16內(nèi)滑動；所述底座18上設(shè)有第四卡槽19，所述第四卡槽19內(nèi)設(shè)有兩個第二卡子20，第二卡子20可在第四卡槽19內(nèi)滑動；所述邊板12的底端分別對稱的安裝在底座18的兩端、且分別與第二卡子20的一端固定連接；所述邊部17的底部分別對稱安裝在底座18的兩側(cè)，邊部17的兩端分別通過第一卡子15的一端與邊板12的側(cè)邊固定連接。所述支架使用時可將邊板12向外打開。打開狀態(tài)時的支架比原支架長約10-15cm。

所述金屬套筒2的長度與支架的長度相同，第二卡槽14內(nèi)的形狀與金屬套筒2下部分的形狀相同，所述第一卡槽13內(nèi)的形狀與錨環(huán)1下部分的形狀相同，將錨環(huán)1放入第一卡槽13內(nèi)，將金屬套筒2擰緊。

本實施例還提供一種根據(jù)所述cfrp筋連接式錨具的施工方法，該施工方法與實施例一的施工方法的區(qū)別在于：所述步驟s7為：先將錨環(huán)1穿過正六邊形墊片6旋入金屬套筒2內(nèi)一段距離，將支架邊板12向外拉開，將錨環(huán)1放入支架的第二卡槽14底部的第一卡槽13內(nèi)固定，用扳手旋動金屬套筒2，直至擰緊為止，此時完成對兩根cfrp筋材5的連接。

應(yīng)當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但并非每個實施例僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施例的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。