專利名稱：用于纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部錨固結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將插座(錨固設(shè)備)錨固(緊固)至由纖維增強(qiáng)塑料制成的線繩體的端部的錨固結(jié)構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
由纖維和塑料的復(fù)合材料構(gòu)成的FRP(纖維增強(qiáng)塑料)顯示了高強(qiáng)度，并且使用 FRP制造的線纜(繩或桿)與PC絞合線相比重量較輕并且具有極好的性質(zhì)，比如高的耐腐蝕性和非磁性。纖維，比如碳纖維、玻璃纖維和凱夫拉爾(Kevlar)纖維，已經(jīng)用作在FRP中應(yīng)用的纖維材料，并且樹(shù)脂，比如環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂，已經(jīng)用作FRP中的塑料。FRP線纜舉例來(lái)說(shuō)用作預(yù)應(yīng)力混凝土中的張緊元件。雖然FRP線纜就縱向上的張力而言顯示了與PC絞合線等同的高強(qiáng)度，但是其對(duì)于局部剪切力和表面刮擦等的抗力卻很弱。因此，在插座通過(guò)以類似于PC絞合線的方式直接強(qiáng)制進(jìn)入楔塊而緊固至線纜的端部時(shí)，出現(xiàn)由于剪切損傷造成的切斷和由于表面層損傷造成的滑動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)線纜和插座之間的較高錨固效率。為了將其布置為使得剪切力在線纜中將不會(huì)局部地集中于插座錨固部分(固定部分)，常規(guī)的方法是將線纜的端部插入插座，隨后用熱固樹(shù)脂填充線纜和插座之間的間隙并且然后硬化樹(shù)脂，或者用膨脹劑填充間隙并由于膨脹劑的膨脹壓力而將線纜和插座成整體(例如，參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 1-272889) 0然而，關(guān)于熱固樹(shù)脂和膨脹劑，樹(shù)脂硬化和膨脹劑膨脹都需要一定的時(shí)間。另外， 由于在硬化或膨脹期間需要嚴(yán)格的溫度控制，就需要特殊的裝置和用于該裝置的空間。在現(xiàn)場(chǎng)等難以將插座緊固至線纜端部，因此必須事先在工廠進(jìn)行緊固。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是將其布置為使得端部插座能快速且可靠地緊固至纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部同時(shí)維持相對(duì)較高的錨固效率。纖維增強(qiáng)塑料線繩體通過(guò)將作為復(fù)合(混合)比如碳纖維、玻璃纖維或凱夫拉爾纖維之類的纖維材料和比如環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂之類的樹(shù)脂材料的結(jié)果的材料形成為線條而獲得。線繩體具有在縱向上基本上一致的橫截面形狀以及與直徑相比相對(duì)較大的長(zhǎng)度。詞語(yǔ)“線繩體”包括線纜、繩或索等。根據(jù)本發(fā)明的纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部錨固結(jié)構(gòu)的特征在于纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部由具有粘附至其頂面和底面的研磨粒子的摩擦片覆蓋，摩擦片被從上面覆蓋通過(guò)編織金屬線材獲得的編織網(wǎng)管，并且由所述摩擦片和編織網(wǎng)管覆蓋的部分由楔塊包圍并且緊固于端部插座內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的一種錨固纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部的方法包括用具有粘附至其頂面和底面的研磨粒子的摩擦片覆蓋纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部，進(jìn)一步用通過(guò)編織金屬線材獲得的編織網(wǎng)管從上面覆蓋摩擦片，由楔塊包圍由所述摩擦片和編織網(wǎng)管覆蓋的部分，并且將這個(gè)部分楔入端部插座內(nèi)部。纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部楔入端部插座內(nèi)部。例如，纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部由已經(jīng)沿著縱向劈分成兩半的楔塊(兩個(gè)半體)包圍，并且端部被推入端部插座。無(wú)需贅言，端部插座具有其形狀相應(yīng)于楔塊的空心部分。包圍纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部的楔塊被緊緊地推入端部插座的空心部分，由此端部插座錨固(緊固)至纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部。根據(jù)本發(fā)明，由于纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部由摩擦片覆蓋并且還進(jìn)一步從上面由通過(guò)編織金屬線材獲得的編織網(wǎng)管覆蓋，由于楔塊而作用于纖維增強(qiáng)塑料線繩體上的局部剪切力由摩擦片和編織網(wǎng)管分散(緩沖)。纖維增強(qiáng)塑料線繩體不易于在端部插座的位置(楔塊的位置)處切斷并且能確保高的錨固效率(抗張強(qiáng)度)。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部由通過(guò)將研磨粒子粘附至其上表面和下表面而獲得的摩擦片覆蓋，纖維增強(qiáng)塑料線繩體將由于摩擦力而不容易從端部插座(楔塊)拉出，即使線繩體在縱向上被有力地拉動(dòng)。另外，由于編織網(wǎng)管通過(guò)編織金屬線材而獲得，一定程度的摩擦力也通過(guò)編織網(wǎng)管產(chǎn)生。纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部由于摩擦片和編織網(wǎng)管的緣故而不容易從端部插座拉出ο如上所述，纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部也能通過(guò)熱固性樹(shù)脂或膨脹劑等固定于端部插座內(nèi)部。然而，在使用樹(shù)脂的硬化或膨脹來(lái)固定的情況下，熱固性樹(shù)脂或膨脹劑的填充至硬化或膨脹(成整體)需要一定的時(shí)間并且在硬化或膨脹期間需要嚴(yán)格的溫度控制。相比之下，根據(jù)本發(fā)明，端部插座通過(guò)楔入而緊固至纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部并且因此端部插座能在現(xiàn)場(chǎng)(工作場(chǎng)所等)快速且容易地緊固至纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部而無(wú)需溫度控制。由于無(wú)需將端部插座提前(現(xiàn)場(chǎng))緊固至纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部，包裝和運(yùn)輸能簡(jiǎn)化。由于端部插座緊固于此的位置能自由地改變，能在現(xiàn)場(chǎng)處理規(guī)范的突然改變。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨粒子至少粘附至編織網(wǎng)管的內(nèi)周表面。編織網(wǎng)管和位于其內(nèi)周側(cè)上的摩擦片之間的摩擦力增大并且有效地防止了摩擦片和編織網(wǎng)管之間的滑動(dòng)。當(dāng)然，研磨粒子還可粘附至編織網(wǎng)管的外周表面。優(yōu)選地，所使用的摩擦片和編織網(wǎng)管在其縱向上的長(zhǎng)度都大于楔塊在其縱向上的長(zhǎng)度。通過(guò)將纖維增強(qiáng)塑料線繩體的由楔塊包圍的區(qū)域在該區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度上由摩擦片和編織網(wǎng)管覆蓋，有效地防止了可歸因于楔塊的剪切力局部地作用于纖維增強(qiáng)塑料線繩體上。摩擦片可制成多層，例如兩層或三層，并且可覆蓋纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部。在一個(gè)實(shí)施例中，編織網(wǎng)管通過(guò)編織將多個(gè)金屬線材扭結(jié)在一起而形成的絞合線獲得。由于當(dāng)壓力施加于楔塊時(shí)容易發(fā)生變形，能增大緩沖作用。另外，摩擦力通過(guò)金屬線材之間以及絞合線之間的粗糙度來(lái)增大。


圖1是其中端部錨固結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于由碳纖維增強(qiáng)塑料制成的線纜的端部的透視圖；圖2是示出端部錨固結(jié)構(gòu)的制造步驟的透視圖3是示出端部錨固結(jié)構(gòu)的制造步驟的透視圖；圖4是示出端部錨固結(jié)構(gòu)的制造步驟的截面圖；圖5是示出端部錨固結(jié)構(gòu)的制造步驟的截面圖；并且圖6是示出端部錨固結(jié)構(gòu)的制造步驟的截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1是示出其中端部錨固設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用于碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)線纜(也稱為 “碳纖維合成線纜(CFCC) ”)(下面書寫為“CFRP線纜1”)的端部的實(shí)施例的透視圖。由于圖1中所示的端部錨固結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)將通過(guò)描述其制造步驟而變得明白，圖1中所示的端部錨固結(jié)構(gòu)的制造步驟將參照?qǐng)D2至6進(jìn)行描述。參照?qǐng)D2，制備CFRP線纜1并且將線纜的端部附近用摩擦片2覆蓋。CFRP線纜1 通過(guò)將具有圓形橫截面的線材、用作構(gòu)成線材的材料的碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合材料扭結(jié)在一起來(lái)形成。圖2中所示的CFRP線纜1具有1X6結(jié)構(gòu)(其中六根線材繞著中心處的單根線材的周邊扭結(jié)的結(jié)構(gòu))。覆蓋CFRP線纜1的端部附近的摩擦片2通過(guò)將許多研磨粒子2a (氧化鋁、碳化硅等)粘附(應(yīng)用)于片狀合成纖維的頂面和底面上而獲得并且呈現(xiàn)柔性。在這個(gè)實(shí)施例中， 研磨粒子加用以增大摩擦力。摩擦片2沿著CFRP線纜1的外周邊彎曲。摩擦片2的長(zhǎng)度大于稍后描述的楔塊5的縱向長(zhǎng)度，并且其寬度稍微小于CFRP線纜1的橫截面半圓周。CFRP線纜1的外周表面由一對(duì)摩擦片2覆蓋以便包圍CFRP線纜1 的端部的外周表面。優(yōu)選地，兩個(gè)(或三個(gè))摩擦片2重疊為兩(或三)層并且這些層覆蓋CFRP線纜1的外周表面。可布置為使得摩擦片2的一端或兩端容易使用膠帶等附著于 CFRP線纜1的端部附近。如圖2中所示，CFRP線纜1可由一對(duì)摩擦片2覆蓋以便由摩擦片包圍，或替代地，摩擦片2可螺旋地纏繞于CFRP線纜1上。參照?qǐng)D3，由摩擦片2覆蓋的CFRP線纜1的端部進(jìn)一步由編織網(wǎng)管3覆蓋。圖3 中所示的編織網(wǎng)管3通過(guò)形成兩組絞合線3a并將兩組絞合線編織成管狀而形成，每組絞合線通過(guò)將多根具有100至300的維氏硬度(Vickers hardness)的鋼或鐵線材扭結(jié)在一起而得到。編織網(wǎng)管3沿著其縱向具有腔并且呈現(xiàn)伸展性。與摩擦片2類似，編織網(wǎng)管3也具有比稍后描述的楔塊5的縱向長(zhǎng)度更大的長(zhǎng)度。 編織網(wǎng)管3的長(zhǎng)度可小于或大于摩擦片2的長(zhǎng)度。由于編織網(wǎng)管3具有伸展性，當(dāng)抓緊管的兩端并使它們彼此靠近時(shí)腔的直徑擴(kuò)大。相反，當(dāng)抓緊管的兩端并且使它們遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)時(shí)腔的直徑減小。在CFRP線纜1的由摩擦片2覆蓋的部分位于編織網(wǎng)管3的腔內(nèi)部的狀態(tài)下，如果編織網(wǎng)管3的兩端在將它們彼此分開(kāi)的方向上被拉動(dòng)，編織網(wǎng)管3的腔的直徑減小并且編織網(wǎng)管3開(kāi)始與摩擦片2的表面緊密接觸。參照?qǐng)D4，制備端部插座4和楔塊5。端部插座4由金屬(例如，不銹鋼或鐵)制成，其外形是圓柱形的并且其內(nèi)部具有大致圓錐形的空心部分如。CFRP線纜1的由編織網(wǎng)管3覆蓋的端部從端部插座4的小開(kāi)口 4b —側(cè)插入端部插座4的空心部分并且從大開(kāi)口 4c 一側(cè)露出。楔塊5裝配于CFRP線纜1的已經(jīng)露出到端部插座4外面的端部上。楔塊5包括形狀相同的上半體如和下半體恥。在上半體如和下半體恥組合時(shí)，形成大致圓錐形的外部形狀。通過(guò)組合上半體fe和下半體恥獲得的楔塊5的大致圓錐形的外形是與端部插座 4的大致圓錐形空心部分如基本上相同的形狀。具有半圓柱形狀的淺凹陷5c在上半體和下半體如和恥的每個(gè)的內(nèi)表面中縱向地形成(參見(jiàn)圖1)。編織網(wǎng)管3的一部分放置于上半體如和下半體恥的凹陷5c中。由于凹陷5c較淺，在CFRP線纜1的端部在CFRP線纜1的端部(編織網(wǎng)管3就位的部分)沒(méi)有整體地裝配入凹陷5c情況下被包圍的狀態(tài)下，在上半體fe和下半體恥之間沿縱向形成間隙。參照?qǐng)D5，楔塊5從端部插座4的具有大開(kāi)口的一側(cè)推入端部插座4的空心部分 4a。參照?qǐng)D6，當(dāng)楔塊5被用力推入端部插座4時(shí)，上半體fe和下半體恥從其周邊由端部插座4的內(nèi)壁限制和緊固。因此，端部插座4經(jīng)由楔塊5 (并且還有上述編織網(wǎng)管3和摩擦片2)緊固至CFRP線纜1的端部(參見(jiàn)圖1)。表1示出應(yīng)用于具有不同結(jié)構(gòu)的六端錨固結(jié)構(gòu)(樣品1至6)的每個(gè)的評(píng)估測(cè)試的試驗(yàn)結(jié)果。表 權(quán)利要求
1.一種纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部錨固結(jié)構(gòu)，其中纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部由摩擦片覆蓋，摩擦片具有粘附至其頂面和底面的研磨粒子，摩擦片被從上面由通過(guò)編織金屬線材獲得的編織網(wǎng)管覆蓋，并且由所述摩擦片和編織網(wǎng)管覆蓋的部分由楔塊包圍并且緊固于端部插座內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的端部錨固結(jié)構(gòu)，其中所述摩擦片和所述編織網(wǎng)管在其縱向上的長(zhǎng)度都大于所述楔塊在其縱向上的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的端部錨固結(jié)構(gòu)，其中所述摩擦片以多層覆蓋所述纖維增強(qiáng)塑料線繩體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的端部錨固結(jié)構(gòu)，其中所述編織網(wǎng)管通過(guò)編織將多個(gè)金屬線材扭結(jié)在一起而形成的絞合線而獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的端部錨固結(jié)構(gòu)，其中研磨粒子至少粘附至所述編織網(wǎng)管的內(nèi)周表面。
6.一種錨固纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部的方法，包括用具有粘附至其頂面和底面的研磨粒子的摩擦片覆蓋纖維增強(qiáng)塑料線繩體的端部，進(jìn)一步從上面用通過(guò)編織金屬線材獲得的編織網(wǎng)管覆蓋摩擦片，由楔塊包圍由所述摩擦片和編織網(wǎng)管覆蓋的部分，并且將這個(gè)部分楔入端部插座內(nèi)部。
全文摘要
一種碳纖維增強(qiáng)塑料線纜(1)的端部由具有粘附至其頂面和底面的研磨粒子(2a)的摩擦片(2)覆蓋，摩擦片從上面由通過(guò)編織金屬線材獲得的編織網(wǎng)管(3)覆蓋，并且由摩擦片(2)和編織網(wǎng)管(3)覆蓋的部分由楔塊(5)包圍并且緊固于端部插座(4)內(nèi)部。端部插座(4)能快速且可靠地緊固至碳纖維增強(qiáng)塑料線纜(1)的端部同時(shí)維持相對(duì)較高的錨固效率。
文檔編號(hào)D07B9/00GK102482845SQ20108003572
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者牛島健一, 近藤忍 申請(qǐng)人:東京制綱株式會(huì)社