碳纤维增强复合材料筋母材锚具及其锚固方法技术

一种碳纤维增强复合材料筋母材锚具及其锚固方法，涉及一种锚具及其锚固方法，锚具包括夹持端钢棒、锚杯、CFRP筋，夹持端钢棒与锚杯的一端连接，CFRP筋的一端锚固于锚杯内，且锚杯内灌注有粘结介质，CFRP筋的锚固段沿轴向被切开分成多瓣，分瓣后的CFRP筋尾端通过挤压锚挤压归拢，并通过支撑架将该分瓣段撑开形成膨胀段。方法包括首先将CFRP筋的一端经过分瓣

【技术实现步骤摘要】
碳纤维增强复合材料筋母材锚具及其锚固方法


[0001]本专利技术涉及一种锚具及其锚固方法，特别是一种碳纤维增强复合材料筋母材锚具及其锚固方法。

技术介绍

[0002]碳纤维增强复合材料（CFRP）拉索具有抗拉强度高、质量轻、耐腐蚀和抗疲劳等特点，其作为预应力和大跨度结构的受力构件有着广泛的应用前景，是传统钢丝钢绞线拉索的理想替代结构。碳纤维增强复合材料筋（简称CFRP筋）各向异性的特点使得其难以被传统锚具可靠锚固，对测试其母材强度造成困难。目前，国内外研制的CFRP筋锚具可以总结为以下四种形式：夹片型、粘结型、复合型和挤压锚。
[0003]粘结型锚具是目前性能较为稳定的一种锚固结构，其原理是在锚杯中浇筑粘结介质，依靠粘结力和摩擦力锚固CFRP筋。因粘结型锚具对筋材损伤小，CFRP筋母材试验用锚具一般采用该种形式，但对于高强度等级的CFRP筋，若想实现筋材可靠锚固，需要很长的粘结段，且使用传统的粘结型锚具时CFRP筋容易滑脱。
[0004]申请公布号为CN102493660A的专利技术专利申请公开了一种碳纤维增强复合材料预应力筋的锚固方法及锚具，该锚具存在以下不足之处：其所使用的锚杯为直筒型，相比内锥型锚杯若想可靠锚固筋材需要更长的锚固段；所使用的挤压套筒仅起到增大筋材和粘结介质接触面积的作用，且锚固效果有限。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种锚固可靠的碳纤维增强复合材料筋母材锚具及其锚固方法，以解决现有技术存在的CFRP筋容易滑脱、锚固段过长的不足之处。
[0006]解决上述技术问题的技术方案是：一种碳纤维增强复合材料筋母材锚具，包括夹持端钢棒、锚杯、CFRP筋，夹持端钢棒与锚杯的一端连接，CFRP筋的端部被锚固于锚杯内，且锚杯内灌注有粘结介质；所述CFRP筋的锚固段沿轴向被切开分成多瓣，分瓣后的CFRP筋尾端通过挤压锚挤压归拢，并通过支撑架将该分瓣段撑开形成膨胀段。
[0007]本专利技术的进一步技术方案是：所述的CFRP筋被分成2～8瓣，其分瓣段长度大于锚固段长度的1/3，分瓣发散的角度为1～30
°
。
[0008]本专利技术的再进一步技术方案是：所述的支撑架根据CFRP筋的分瓣数来选用楔形架或三角架或十字架或星形架或梅花架，支撑架的直径为CFRP筋直径的1～2倍。
[0009]本专利技术的进一步技术方案是：所述的锚杯采用内锥型锚杯，该内锥型锚杯的内锥角度θ=0
°
～10
°
。
[0010]本专利技术的再进一步技术方案是：所述的内锥型锚杯数量为1～5个；该1～5个内锥型锚杯通过螺纹连接串联在一起，位于最尾端的内锥型锚杯与夹持端钢棒通过螺纹连接在一起。
[0011]本专利技术的进一步技术方案是：所述的挤压锚采用1～5个挤压套串联挤压；单个挤
压套的长度L=为5～50mm，挤压套内孔设有内螺纹或涂抹有金刚砂、胶粘剂。
[0012]本专利技术的另一技术方案是：一种碳纤维增强复合材料筋母材锚具的锚固方法，该方法是采用上述碳纤维增强复合材料筋母材锚具对CFRP筋进行锚固，该方法包括首先将CFRP筋的一端经分瓣
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打散
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归拢处理形成膨胀段，所述归拢采用挤压锚挤压归拢，然后将该端插入锚杯中，往锚杯内浇筑粘结介质，待粘结介质凝固后，重复上述方法锚固CFRP筋的另一端，即完成对CFRP筋的锚固。
[0013]本专利技术的进一步技术方案是：所述的分瓣
‑
打散
‑
归拢处理包括以下步骤：S1.分瓣：将CFRP筋锚固段尾端沿轴向切开，平均分成多瓣；S2.打散：将支撑架插入分瓣后的CFRP筋截面中央，将其推向分瓣段与未分瓣段的交界处并使其卡住，撑开CFRP筋，将CFRP筋尾端打散为放射状；S3.归拢：将打散后的CFRP筋并拢，在端头套入挤压锚并用挤压机挤压锚固归拢；S4.将另一支撑架插入靠近挤压锚的分瓣段，并使其卡住；S5.经分瓣
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打散
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归拢处理后的CFRP筋形成膨胀段，重复步骤S1～S4获得多个膨胀段。
[0014]本专利技术的再进一步技术方案是：在将CFRP筋经过分瓣
‑
打散
‑
归拢处理之后、插入锚杯之前，根据所测CFRP筋母材的强度等级选择串联的内锥型锚杯的个数，并将全部内锥型锚杯通过螺纹连接串联在一起，并将最尾端的锚杯内孔大端旋进夹持端钢棒。
[0015]本专利技术的更进一步技术方案是：所述的粘结介质采用环氧树脂或环氧铁砂或高强度水泥；在步骤S3中，所述的挤压锚采用1～5个挤压套串联挤压；该1～5个串联的挤压套被挤压机挤压后紧密贴合在一起锚固CFRP筋。
[0016]由于采用上述结构，本专利技术之一种碳纤维增强复合材料筋母材锚具及其锚固方法与现有技术相比，具有以下有益效果：1. 可增大对CFRP筋的锚固力本专利技术CFRP筋的锚固段在被锚固前先沿轴向切开分成多瓣，分瓣后的CFRP筋尾端通过挤压锚挤压归拢，并通过支撑架将该分瓣段撑开形成膨胀段。通过对CFRP筋锚固段尾端进行分瓣处理，将筋材尾端打散，可以增大筋材和粘结介质的接触面积而增大对筋材的粘结力，打散
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归拢后的CFRP筋尾端形成类似墩头的结构，增大了对CFRP筋的锚固力，从而增大了锚固的可靠性。
[0017]进一步的，本专利技术的挤压套不仅可将分瓣打散处理后的筋材归拢形成膨胀段，还可以起到增大筋材与粘结介质接触面积的作用，进一步提高对筋材的锚固效果。
[0018]2. 可获得高锚固效率系数本专利技术CFRP筋的锚固段在被锚固前先沿轴向部分切开分成多瓣，分瓣后的CFRP筋尾端通过挤压锚挤压归拢，且分瓣段通过支撑架将该CFRP筋撑开形成多个膨胀段，通过该多个膨胀段，可获得高锚固效率系数。
[0019]3.可防止筋材滑脱失效本专利技术采用挤压
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粘结复合锚固方式，其中挤压锚可分担一部分锚固力，从而可防止筋材滑脱失效。
[0020]进一步的，本专利技术的挤压套内孔可以攻螺纹，或更为方便涂抹金刚砂、胶粘剂等增加锚固效果的介质，增强其锚固效果。
[0021]4.可减小CFRP筋母材锚具的总体尺寸本专利技术采用挤压
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粘结复合锚固方式，其中挤压锚尺寸小，相比纯粘结型锚具，挤压
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粘结复合型锚具大大缩短了粘结段的长度，从而减小了CFRP筋母材锚具的总体尺寸。
[0022]5. 可缩短锚固段的总长度本专利技术的锚杯采用多个内锥型锚杯串联在一起，即采用了多个内锥段组成的多锥体锚具，由于内锥型锚杯内锥段的存在，粘结介质因斜楔作用不断被挤压密实，其锚固效果较好，可有效缩短锚固段的总长度。
[0023]6.可避免筋材因挤压应力过大而挤伤本专利技术采用多个内锥型锚杯串联，使得粘结介质对筋材的挤压应力在锚固段内分布较均匀，避免筋材在受荷端处因斜楔作用挤压应力过大而挤伤。
[0024]另外，本专利技术采用多个较短的挤压套串联挤压，各挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强复合材料筋母材锚具，包括夹持端钢棒（1）、锚杯（2）、CFRP筋（6），夹持端钢棒（1）与锚杯（2）的一端连接，CFRP筋（6）的端部被锚固于锚杯（2）内，且锚杯（2）内灌注有粘结介质（5）；其特征在于：所述CFRP筋（6）的锚固段沿轴向被切开分成多瓣，分瓣后的CFRP筋（6）尾端通过挤压锚（3）挤压归拢，并通过支撑架（4）将该分瓣段撑开形成膨胀段。2.根据权利要求1所述的碳纤维增强复合材料筋母材锚具，其特征在于：所述的CFRP筋（6）被分成2～8瓣，其分瓣段长度大于锚固段长度的1/3，分瓣发散的角度为1～30
°
。3.根据权利要求2所述的碳纤维增强复合材料筋母材锚具，其特征在于：所述的支撑架（4）根据CFRP筋（6）的分瓣数来选用楔形架或三角架或十字架或星形架或梅花架，支撑架（4）的直径为CFRP筋（6）直径的1～2倍。4.根据权利要求1所述的碳纤维增强复合材料筋母材锚具，其特征在于：所述的锚杯（2）采用内锥型锚杯（201），该内锥型锚杯（201）的内锥角度θ=0
°
～10
°
。5.根据权利要求4所述的碳纤维增强复合材料筋母材锚具，其特征在于：所述的内锥型锚杯（201）数量为1～5个；该1～5个内锥型锚杯（201）通过螺纹连接串联在一起，位于最尾端的内锥型锚杯（201）与夹持端钢棒（1）通过螺纹连接在一起。6.根据权利要求5所述的碳纤维增强复合材料筋母材锚具，其特征在于：所述的挤压锚（3）采用1～5个挤压套（301）串联挤压；单个挤压套（301）的长度L=为5～50mm，挤压套（301）内孔设有内螺纹或涂抹有金刚砂、胶粘剂。7.一种碳纤维增强复合材料筋母材锚具的锚固方法，其特征在于：该方法是采用权利要求1至6任一权利要求所述的碳纤维增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱万旭，陈伯璇，陈鸿宾，梁世元，李丽，徐荣铭，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：