用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆的锚固体

本发明属于土木工程锚固领域，具体涉及一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆(frtp筋)的锚固体。

背景技术：

1、纤维增强热塑性树脂基复合材料(frtp)因其具有高韧性、耐冲击、易修复、成型周期短、可循环利用等优异性能而广泛应用于土木工程领域。与钢筋相比，frtp筋具有高强度、耐腐蚀、抗疲劳等优点，与热固性筋材相比，热塑性筋材又具有易修复、可回收等优势，因此，当其作为一种新型筋材应用于土木工程领域，将为该领域的发展注入新的活力，但是由于材料的特殊性质，传统锚固方法并不能起到良好的锚固效果，因此，需要开发出一种基于frtp材料的新型锚固体。

技术实现思路

1、基于以上不足之处，本发明的目的是提供一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆(frtp筋)的锚固体，有效解决了frtp筋在侵蚀性的环境下及反复的疲劳荷载作用下锚固效率降低的问题。

2、本发明采用的技术方案如下：一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆的锚固体,包括frtp筋、对中环、锚固钢管和固定盖，所述的锚固钢管的末端与固定盖螺纹紧固连接，所述的锚固钢管的内部为空心，所述的frtp筋的锚固段位于锚固钢管内，在高温下，将frtp预浸带软化并按顺时针方向缠绕在所述的frtp筋的锚固段上，缠绕过程中将环氧树脂层均匀涂抹于frtp筋和frtp预浸带表面，在所述的frtp筋的锚固段形成不少于4个frtp锥形梯度结构，每个所述的frtp锥形梯度结构均为等梯度、等长度、等厚度；所述的孔与frtp锥形梯度结构的最大直径相同，所述的锚固钢管的内腔沿轴向开有相应数量的变截面锥形梯度的凹槽，其中，所述的锚固钢管末端的凹槽长度略小于所述的frtp锥形梯度结构长度，其余每个凹槽长度与所述的frtp锥形梯度结构长度相同，每个所述的frtp锥形梯度结构置于所述的凹槽中，除末端的frtp锥形梯度结构外，每个frtp锥形梯度结构的两端与其位置对应相应的凹槽的两端对齐，所述的锚固钢管顶端安装有对中环，所述的frtp筋的一端穿出所述的对中环的中心孔，使所述的frtp筋的锚固段与锚固钢管同轴心，所述的锚固钢管与frtp筋、固定盖、对中环的空隙处均填充有环氧树脂填充剂用于固封。

3、进一步的，所述的凹槽的内壁与锚固钢管的轴向中心线所夹的角度由锚固钢管顶端依次开始逐渐变小。

4、进一步的，在锚固钢管内壁喷涂有脱模剂，降低锚固钢管内壁与frtp锥形梯度结构的粘结力。

5、进一步的，所述的frtp筋的一端伸出所述的锚固钢管的顶端长度为5-15mm。

6、进一步的，所述的固定盖的内部端面中心有凹陷孔，所述的frtp筋的另外一端位于所述的凹陷孔内并与其相接触。

7、进一步的，所述的环氧树脂填充剂掺有铁砂。

8、本发明具有以下优点及有益效果：

9、(1)考虑到热塑性预浸带加热软化、冷却成型的特点，在frtp筋表面用frtp预浸带缠绕成多个锥形梯度段，不仅增加了锚固效率，而且大大提高了frtp筋的横向抗剪切性能。frtp预浸带缠绕过程中在frtp预浸带表面涂抹的环氧树脂层对于改善热塑性树脂和纤维表面的粘结性能也产生了一定的积极影响。

10、(2)锚固钢管内设计多个变截面凹槽，并在每个凹槽喷涂适量的脱模剂，以提升“frtp筋—环氧树脂填充剂—锚固钢管”三者的传力性能，当frtp筋受到外部轴向荷载时，frtp筋受到的轴向力将以挤压力的形式通过环氧树脂填充剂传递给外部锚固钢管，当锚固钢管内壁设计成变截面时，锚固钢管将把受到的挤压力传递给钢管的不同方位置，使整个锚固系统均匀受力，提高锚固效率。

11、(3)frtp筋的锚固段长度略长于锚固钢管的长度，当frtp筋受轴向力时，frtp筋第多个锥形梯度段表面将与锚固钢管底面有效接触，提高锚固效率的同时能够更好地将外荷载通过环氧树脂填充剂传导至锚固钢管上。

12、(4)固定盖的底部内壁的中心留有一个非贯穿的圆形孔洞其与frtp筋底面相重合，配合锚固钢管顶面的对中环使frtp筋始终处于锚固系统的中间位置，避免由于frtp筋的偏移而引起的整个锚固系统的偏心受力；而锚固钢管底面与固定盖底面间所留有的一定长度的空隙，使得当环氧树脂填充剂充满该空隙时，不仅有利于增强frtp筋、锚固钢管、固定钢管三者的连接强度，而且对于整个锚固系统的传力性产生一定的积极作用。

13、(5)环氧树脂填充剂中加入一定比例的铁砂，混合均匀后用压力注射器将配置好的环氧树脂填充剂注入frtp筋与锚固钢管的空隙中，由于铁砂的加入改变了环氧树脂填充剂的刚度，因此注入过程应按照锚固钢管所设置的凹槽数量分为多个阶段进行，通过改变每个阶段掺入不同的铁砂量来改变环氧树脂填充剂的刚度，整个注入过程应保证连续性，当该阶段环氧树脂充分浸润后，再进入下一阶段的注入。

14、(6)综上所述，本发明是针对于frtp筋在侵蚀性环境及反复的疲劳荷载作用下设计的一种新型锚固体，整个锚固体设计简单、受力合理，加工方便，经济性好、适用范围广。

技术特征：

1.一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆的锚固体,包括frtp筋(1)、对中环(2)、锚固钢管(5)和固定盖(6)，所述的锚固钢管(5)的末端与固定盖(6)螺纹紧固连接，所述的锚固钢管的内部为空心，所述的frtp筋(1)的锚固段位于锚固钢管(5)内，其特征在于：在高温下，将frtp预浸带(3)软化并按顺时针方向缠绕在所述的frtp筋(1)的锚固段上，缠绕过程中将环氧树脂层均匀涂抹于frtp筋(1)和frtp预浸带(3)表面，在所述的frtp筋(1)的锚固段形成不少于4个frtp锥形梯度结构，每个所述的frtp锥形梯度结构均为等梯度、等长度、等厚度；所述的孔与frtp锥形梯度结构的最大直径相同，所述的锚固钢管(5)的内腔沿轴向开有相应数量的变截面锥形梯度的凹槽，其中，所述的锚固钢管(5)末端的凹槽长度略小于所述的frtp锥形梯度结构长度，其余每个凹槽长度与所述的frtp锥形梯度结构长度相同，每个所述的frtp锥形梯度结构置于所述的凹槽中，除末端的frtp锥形梯度结构外，每个frtp锥形梯度结构的两端与其位置对应相应的凹槽的两端对齐，所述的锚固钢管(5)顶端安装有对中环(2)，所述的frtp筋(1)的一端穿出所述的对中环(2)的中心孔，所述的中心孔与锚固钢管(5)同轴心，使所述的frtp筋(1)的锚固段与锚固钢管(5)同轴心，所述的锚固钢管(5)与frtp筋(1)、固定盖(6)、对中环(2)的空隙处均填充有环氧树脂填充剂(4)用于固封。

2.根据权利要求1所述的一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆的锚固体，其特征在于：所述的凹槽的内壁与锚固钢管(5)的轴向中心线所夹的角度由锚固钢管(5)顶端依次开始逐渐变小。

3.根据权利要求1所述的一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆的锚固体，其特征在于：在锚固钢管(5)内壁喷涂有脱模剂，降低锚固钢管(5)内壁与frtp锥形梯度结构的粘结力。

4.根据权利要求1所述的一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆的锚固体，其特征在于：所述的frtp筋(1)的一端伸出所述的锚固钢管(5)的顶端长度为5-15mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆的锚固体，其特征在于：所述的固定盖(6)的内部端面中心有凹陷孔，并与锚固钢管(5)同轴心，所述的frtp筋(1)的另外一端位于所述的凹陷孔内并与其相接触。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆的锚固体，其特征在于：所述的环氧树脂填充剂(4)掺有铁砂。

技术总结
本发明公开一种用于纤维增强热塑性树脂基复合材料杆的锚固体，属于土木工程锚固技术领域，包括FRTP筋、对中环、锚固钢管和固定盖，FRTP筋的锚固段位于锚固钢管内，在高温下，将FRTP预浸带软化并按顺时针方向缠绕在所述的FRTP筋的锚固段上，形成多个FRTP锥形梯度结构，锚固钢管的内腔沿轴向开有多个变截面锥形梯度的凹槽，FRTP锥形梯度结构置于凹槽中，并通过环氧树脂填充剂将锚固段固封于锚固钢管内部。本发明提高了锚固效率、锚固的强度，有效解决解决了FRTP筋在侵蚀性的环境下及反复的疲劳荷载作用下锚固效率降低的问题。

技术研发人员：李承高,咸贵军,陈儒圣,周平,郭瑞,岳清瑞
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12