专利名称：碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉土木工程锚具，尤其是碳纤维聚合材料筋(CFRP)锚固设备技术领 域。
背景技术：
相对于钢绞线，CFRP筋具有抗拉强度高、耐腐蚀及低松弛等突出优点，可广泛地应 用于土木工程特别是桥梁缆索。CFRP缆索股的锚具一般为粘结型锚具，由于粘结型锚具所 锚固的CFRP丝众多，锚具内部CFRP丝受力不均勻，主要表现在横向和纵向上横向上，以外 缘CFRP丝受力最为不利，在中心CFRP丝未达到极限强度之前提前破坏，不能发挥所有CFRP 丝的极限强度；纵向上，索股受到的径向挤压应力不均勻，应力集中现象严重，导致索股在 高挤压应力区被剪坏。以上不利因素导致现行的一些锚具的锚固性能较差，另外一些锚具 虽然固性能较好的但构造复杂，给制作及组装带来诸多不便，因此，急需一种高效率的、便 于制作和组装的新型粘结型锚具。
发明内容鉴于现有技术的以上缺点，本实用新型的目的是设计一种碳纤维聚合材料筋 (CFRP )锚固设备，使之能克服现有技术的以上缺点。本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，由具有内锥形孔的锚环1、置于锚环内用于包 裹住CFRP索股的套管3等组成，锚环1的外螺纹7上套接限位固件螺母5。在套管外侧设 置有加劲螺纹钢筋8。所述套管3具有轴向楔形镂空槽13，镂空槽的楔尖朝向所述锚环锥 形孔的小孔端。所述加劲螺纹钢筋8的一端呈楔形结构，锚环1上设置有排气孔9和灌胶 孔6。锚环锥形孔的大孔端及小孔端分别设置有用于固定CFRP索股的索股定位端堵10及 13。采用本实用新型的结构，为解决工程问题带来了明显的便利安装施工时，在内锥 形锚环内部置入具有轴向楔形镂空槽(多条纵向切缝的钢制套管，切缝沿纵向宽度不等，切 缝宽度以锚环小孔端为最小，向内逐渐增大)的套管，套管包裹住锚具内部的CFRP索股，套 管外靠近大孔端设置的纵向加劲螺纹钢筋与套管端部平齐，灌注粘结剂后，对锚具进行预 紧处理，预紧后锚环对CFRP索股产生径向挤压应力，增大粘结力。套管等增大了粘结剂中 心部位的刚度，横截面的变形量减小，改善索股横向上受力不均勻的状况。制造时，楔形镂 空槽的切缝宽度沿纵向渐变，套管横向收缩能力由小孔端向内逐渐增大，小孔端套管横向 收缩能力最小，降低了小孔端径向挤压应力的集中程度，避免索股被剪坏，索股受到的挤压 应力沿纵向的不均勻程度降低，达到了提高锚固效率的目的。与现有相近技术比，本实用新型有益效果是1.由于内锥形锚杯内部置入套管及加劲钢筋，起到劲性骨架作用，可对锚具预紧。 预紧后，粘结剂对CFRP索股产生径向压力，从而使锚具未承载之前对索股提供较大粘结力；2.锚具预紧，粘结剂在锚具投入使用之前被挤出，减小了索股不可知滑移量；3.改善了 CFRP索股在横向及纵向受力不均的状况，使所有CFRP丝均能同时发挥 极限承载能力，提高锚固效率。经静载试验验证本锚具对CFRP索股的锚固效率系数可达 100%，且性能稳定；经疲劳试验验证，本锚具的疲劳性能优异，能完全满足动载作用下的受 力要求；4.本碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具具有造价低廉，组装简单方便，张力或加 载工艺简单，易于施工，组装完成后即可投入使用等优点。
图1是本实用新型碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具纵断面图；图2是图1中的A-A剖面图；图3是图1中的B-B剖面图；图4是套管侧视图；图5是图4中的C-C剖面图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示，碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，由具有内锥形孔的锚环1、置于 锚环内用于包裹住CFRP索股4的套管3等组成，锚环的外螺纹7上套接限位固件螺母5，在 套管3外侧设置有加劲螺纹钢筋8 ；锚环上设置有排气孔9和灌胶孔6。锚环锥形孔的大孔 端及小孔端设置有用于固定CFRP索股的索股定位端堵10。套管具有轴向楔形镂空槽14， 镂空槽的楔尖朝向所述锚环锥形孔的小孔端；所述加劲螺纹钢筋8的一端呈楔形结构。图 中13和12分别为小孔端的端堵和套管定位垫块。套管上的轴向楔形镂空槽14设置有三条或三条以上。楔形镂空槽的楔尖可延伸 至套管的端部(相当于套管的一端被剖开，镂空槽的一端为通缝)，也可与所述端部保持一 定距离(相当于套管的两个端部都保持连接)。楔形镂空槽还可设置为使其最宽处在套管中心部，在中心部至锚环锥形孔的大 孔端方向的槽段为等宽。如图1、2、3所示，在本实施例中设置了八条楔形镂空槽14将套管 3切割成了八等份。楔形镂空槽切缝宽度由一端向中间部位逐渐增大，之后等宽度切割直到 套管3另一端5 20mm处，镂空槽切缝最多只能有一条通缝，即套管在端部是连接的，套管仍 然为一个整体。如图4、5所示，套管3是由钢管加工而成，套管的内表面和外表面均设置有旨在增 加接触摩擦力的粗糙构造。在本实施例中采用环形槽。制作时，先在其内外表面每隔5 12mm刻一道环形槽15，再沿纵向将套管切割成若干等份。安装使用时，套管外表面沿纵向绑扎若干加劲螺纹钢筋8，加劲螺纹钢筋对称设置 二个或二个以上，在本实施例中设置了四个，加劲螺纹钢筋一端与套管无切缝端对齐，另一 端削尖处理构成楔形结构。将绑扎(或采用其他连接方式如焊接、插接等)了加劲螺纹钢 筋的套管置入锚环1内，切缝起始端与锚环小孔端对齐，另一端与锚环大孔端对齐；用套管定位垫块11及12将套管位置调整至锚环的中心位置，套管定位垫块可为长方形块，材质应 和粘结剂材质相同为环氧树脂，套管定位垫块主要作用是为套管定位，形状和大小要求不 严格；将CFRP丝穿过大孔端索股定位端堵10，经由套管内部再从小孔端穿出，之后再穿进 另一端的锚具中，索股所有CFRP丝布置完毕后，用玻璃胶将端堵密封，玻璃胶凝固后，将调 配好的粘结剂2从灌胶孔6注入锚具锥形孔内，粘结剂材料为环氧树脂胶，常温下放置7、 天，粘结剂凝固后，将大孔端索股定位端堵10取下，并将超出大孔端面的CFRP丝锯断并打 磨使大孔端面平顺，最后对锚具预紧，至此，即可完成本实用新型锚具构件的现场安装。
权利要求1.碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，由具有内锥形孔的锚环(1)、置于锚环内用于 包裹住CFRP索股的套管(3)等组成，锚环⑴的外螺纹(7)上套接限位固件螺母(5)，其特 征在于，在套管外侧设置有加劲螺纹钢筋(8)；所述套管(3)具有轴向楔形镂空槽(14)，镂 空槽的楔尖朝向所述锚环锥形孔的小孔端；所述加劲螺纹钢筋(8)的一端呈楔形结构，锚 环⑴上设置有排气孔(9)和灌胶孔(6)；锚环锥形孔的大孔端及小孔端设置有用于固定 CFRP束股的索股定位端堵(11)及(12)。
2.根据权利要求1所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述套管 上的轴向楔形镂空槽(14)设置有三条或三条以上。
3.根据权利要求1所述之根据权利要求1所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具， 其特征在于，所述加劲螺纹钢筋(8)对称设置有二个或二个以上。
4.根据权利要求1所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述套管 的内表面和外表面均设置有旨在增加接触摩擦力的粗糙构造。
5.根据权利要求1或2所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述楔 形镂空槽(14)的楔尖延伸至套管的端部。
6.根据权利要求1或2或5所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所 述楔形镂空槽(14)的最宽处在套管中心部，在中心部至锚环锥形孔的大孔端方向的槽段 为等宽。
7.根据权利要求4所述之碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，其特征在于，所述粗糙 构造为环形槽。
专利摘要本实用新型公开了一种碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具，在套管外侧设置有加劲螺纹钢筋，套管具有轴向楔形镂空槽，镂空槽的楔尖朝向所述锚环锥形孔的小孔端。采用本实用新型锚具可改善CFRP索股在横向及纵向受力不均的状况，可对锚具进行预紧，使所有CFRP丝均能同时发挥极限承载能力，提高锚固效率，锚固效率系数可达100%，具有优异的静力和动力性能，且造价低廉，组装简单方便易于施工。
文档编号E04C5/12GK201896406SQ20102060022
公开日2011年7月13日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者任伟平, 侯苏伟, 刘明虎, 叶华文, 强士中, 徐勋, 徐国平, 李永乐, 李翠娟, 肖林, 诸葛萍 申请人:中交公路规划设计院有限公司, 西南交通大学