專利名稱：一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種錨具，尤其是涉及一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具。
背景技術(shù)：
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(carbon fiber reinforced polymer,簡稱CFRP)具有高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、耐疲勞及低松弛等優(yōu)異特性，在土木工程中獲得較為廣泛的應(yīng)用。CFRP索(由幾十上百根CFRP筋集合而成)可作為主要的受力構(gòu)件應(yīng)用于大跨屋蓋、懸索橋、斜拉橋、拱橋及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的前景良好?，F(xiàn)有的CFRP索錨具大部分采用內(nèi)錐式錨筒對CFRP索進(jìn)行錨固，內(nèi)錐式錨筒同軸開設(shè)有錐形通孔，錐形通孔為錨具的錨固區(qū)，該類錨具在組裝時(shí)，先將CFRP索放進(jìn)錐形通孔內(nèi)，接著往錐形通孔中灌注粘結(jié)介質(zhì)，使得CFRP索、內(nèi)錐式錨筒與粘結(jié)介質(zhì)固定粘結(jié)成·型，最后再連接有關(guān)附屬的裝置從而完成組裝，錨具靠內(nèi)部CFRP索與粘結(jié)介質(zhì)間界面的粘結(jié)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)對CFRP索的錨固，錨固區(qū)內(nèi)CFRP索表面壓應(yīng)力由錨筒的自由端(對應(yīng)錐形通孔的大口徑端)至受荷端(對應(yīng)錐形通孔的小口徑端)呈從小到大的線性分布，造成受荷端的CFRP索表面出現(xiàn)壓應(yīng)力集中的現(xiàn)象很普遍，容易造成受荷端的CFRP索過早受損而導(dǎo)致CFRP索提前進(jìn)入破壞狀態(tài)現(xiàn)象的發(fā)生，從而不能使CFRP索的設(shè)計(jì)強(qiáng)度獲得充分發(fā)揮，故該類錨具存在著內(nèi)部受力不合理、錨固效率偏低的問題；且現(xiàn)有的錨具由于錨固區(qū)CFRP索受力的不合理性，導(dǎo)致其體積過大，生產(chǎn)成本高，不利于組裝，且后期維護(hù)成本高；另外，現(xiàn)有的CFRP索錨具均未有防腐功能，導(dǎo)致錨固體系的耐久性不好。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種體積小，內(nèi)部受力合理，可有效提高錨固效率的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，包括用于錨固CFRP索的錨筒、第一堵板、第二堵板和粘結(jié)介質(zhì)，所述的錨筒內(nèi)同軸開設(shè)有錐形通孔，所述錐形通孔的孔徑由所述錨筒的受荷端至自由端呈從小到大分布，所述的第一堵板設(shè)置在所述錐形通孔的小口徑端，所述的第二堵板設(shè)置在所述錐形通孔的大口徑端，所述的CFRP索依次穿過所述的第一堵板和所述的第二堵板設(shè)置在所述的錐形通孔內(nèi)，所述自由端的所述錐形通孔內(nèi)設(shè)置有環(huán)繞所述CFRP索的夾片組件，所述的粘結(jié)介質(zhì)灌注在所述錐形通孔的剩余空間內(nèi)。所述的夾片組件包括至少三塊結(jié)構(gòu)相同的夾片，夾片與夾片之間設(shè)置有第一間隙，所述的夾片環(huán)繞設(shè)置在所述錐形通孔的孔壁上，所述夾片的外壁與所述錐形通孔的孔壁貼緊，所述夾片的內(nèi)壁與所述的CFRP索之間設(shè)置有第二間隙，所述的錨筒、所述的夾片、所述的第一堵板、所述的第二堵板及所述的CFRP索五者之間形成灌注區(qū)域，所述的灌注區(qū)域內(nèi)灌注有粘結(jié)介質(zhì)。所述的第一間隙內(nèi)設(shè)置有海綿，所述夾片的外壁上開設(shè)有安裝槽，所述的安裝槽內(nèi)設(shè)置有將所有夾片捆扎成整體的橡膠圈，粘結(jié)介質(zhì)灌注完成后，需用千斤頂對錨筒內(nèi)部的CFRP索、粘結(jié)介質(zhì)及夾片從自由端進(jìn)行施壓，施壓后夾片沿軸向向受荷載端發(fā)生位移，進(jìn)而使得夾片間的縫隙減少，海綿的設(shè)置使得夾片間的間隙可自由調(diào)節(jié)。所述夾片的內(nèi)壁上沿軸向開設(shè)有多條凹槽，它可有效阻止粘結(jié)介質(zhì)與夾片間發(fā)生相互脫離。所述的粘結(jié)介質(zhì)采用環(huán)氧樹脂膠或環(huán)氧樹脂砂漿。所述錨筒的受荷端上螺接有前封蓋，所述的CFRP索穿過所述的前封蓋，所述錨筒的受荷端開設(shè)有與所述錐形通孔相連通的沉孔，所述沉孔的孔徑大于所述錐形通孔與所述沉孔的連接處的錐形通孔的孔徑，所述的第一堵板設(shè)置在所述的沉孔內(nèi)，所述的前封蓋與所述的第一堵板之間填充有防腐材料，所述錨筒的自由端上螺接有后封蓋，所述的后封蓋與所述的第二堵板之間填充有防腐材料，可較大程度地減少外部不利環(huán)境因素(如雨水、酸或堿性物質(zhì)、凍融循環(huán)作用、干濕循環(huán)作用及濕熱作用等)對錨固區(qū)的腐蝕作用，從而有效地提高了錨固體系的耐久性。所述的防腐材料采用高密度聚乙烯。所有第一間隙的寬度之和為S，所述的錨筒的長度為L1，所述的錐形通孔的內(nèi)錐角
權(quán)利要求1.一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，包括用于錨固CFRP索的錨筒、第一堵板、第二堵板和粘結(jié)介質(zhì)，所述的錨筒內(nèi)同軸開設(shè)有錐形通孔，所述錐形通孔的孔徑由所述錨筒的受荷端至自由端呈從小到大分布，所述的第一堵板設(shè)置在所述錐形通孔的小口徑端，所述的第二堵板設(shè)置在所述錐形通孔的大口徑端，所述的CFRP索依次穿過所述的第一堵板和所述的第二堵板設(shè)置在所述的錐形通孔內(nèi)，其特征在于所述自由端的所述錐形通孔內(nèi)設(shè)置有環(huán)繞所述CFRP索的夾片組件，所述的粘結(jié)介質(zhì)灌注在所述錐形通孔的剩余空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，其特征在于所述的夾片組件包括至少三塊結(jié)構(gòu)相同的夾片，夾片與夾片之間設(shè)置有第一間隙，所述的夾片環(huán)繞設(shè)置在所述錐形通孔的孔壁上，所述夾片的外壁與所述錐形通孔的孔壁貼緊，所述夾片的內(nèi)壁與所述的CFRP索之間設(shè)置有第二間隙，所述的錨筒、所述的夾片、所述的第一堵板、所述的第二堵板及所述的CFRP索五者之間形成灌注區(qū)域，所述的灌注區(qū)域內(nèi)灌注有粘結(jié)介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，其特征在于所述的第一間隙內(nèi)設(shè)置有海綿，所述夾片的外壁上開設(shè)有安裝槽，所述的安裝槽內(nèi)設(shè)置有將所有夾片捆扎成整體的橡膠圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，其特征在于所述夾片的內(nèi)壁上沿軸向開設(shè)有多條凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，其特征在于所述的粘結(jié)介質(zhì)采用環(huán)氧樹脂膠或環(huán)氧樹脂砂漿。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，其特征在于所述錨筒的受荷端上螺接有前封蓋，所述的CFRP索穿過所述的前封蓋，所述錨筒的受荷端開設(shè)有與所述錐形通孔相連通的沉孔，所述沉孔的孔徑大于所述錐形通孔與所述沉孔的連接處的錐形通孔的孔徑，所述的第一堵板設(shè)置在所述的沉孔內(nèi)，所述的前封蓋與所述的第一堵板之間填充有防腐材料，所述錨筒的自由端上螺接有后封蓋，所述的后封蓋與所述的第二堵板之間填充有防腐材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，其特征在于所述的防腐材料采用高密度聚乙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，其特征在于所有第一間隙的寬度之和為S，所述的錨筒的長度為L1，所述的錐形通孔的內(nèi)錐角為Θ，則 1.5。彡 Θ 彡 2. 5。，120mm 彡 L1 彡 350臟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，其特征在于所述的夾片的長度L2滿足+ <L2<^-D3 °
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，其特征在于所述的CFRP索的外徑為Cl1，所述的錐形通孔的最小孔徑為d2，則d2 ^ I. 2屯。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料索錨具，包括用于錨固CFRP索的錨筒、第一堵板、第二堵板和粘結(jié)介質(zhì)，錨筒內(nèi)同軸開設(shè)有錐形通孔，特點(diǎn)是錨筒的自由端的錐形通孔內(nèi)設(shè)置有環(huán)繞所述CFRP索的夾片組件，錨筒內(nèi)填充有防腐材料；優(yōu)點(diǎn)是使得夾片組件處對應(yīng)的CFRP索表面壓應(yīng)力遠(yuǎn)高于其他區(qū)域CFRP索表面壓應(yīng)力，避免了受荷端的CFRP索表面因應(yīng)力集中而受損現(xiàn)象的出現(xiàn)，這從根本上優(yōu)化了錨固區(qū)內(nèi)部壓應(yīng)力的分布形式，內(nèi)部受力更趨合理，大幅度地縮小了錨具的體積，進(jìn)而大大地提高了錨固性能，使得錨具的錨固效率系數(shù)達(dá)到100%，且具備良好的耐久性。
文檔編號E01D19/14GK202718291SQ20122032681
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者諸葛萍, 丁勇, 鄭榮躍, 布占宇, 朱劍鋒, 蕭寒, 祝會兵 申請人:寧波大學(xué)