專利名稱：一種新型彈性夾環(huán)式錨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種錨具，尤其是涉及一種新型彈性夾環(huán)式錨具。
背景技術(shù)：
碳纖維復(fù)合材料(CFRP)是纖維復(fù)合材料(FRP)的一種，與工程中普遍使用的鋼才相比，具有高強(qiáng)、質(zhì)輕、耐腐蝕、耐電磁等特點(diǎn)；由CFRP材料制成的CFRP筋具備上述各種優(yōu)點(diǎn)，因此可取代傳統(tǒng)意義上的鋼材應(yīng)用于工程實(shí)際。同時(shí)，CFRP筋非常適合作預(yù)應(yīng)力筋，但由于其橫向抗剪強(qiáng)度較低，僅為縱向抗剪強(qiáng)度的10%左右，因此傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力筋錨具不再適用于CFRP筋，需要研發(fā)新型CFRP筋錨具以提高CFRP筋的橫向抗剪強(qiáng)度?，F(xiàn)有的用于提高CFRP筋的橫向效應(yīng)的錨具，從錨固受力原理上主要可分為楔形夾持式和粘結(jié)型兩大類，并由此派生出許多錨具系統(tǒng)，具體如下:①、粘結(jié)型錨具:錨固效率高，穩(wěn)定可靠，對(duì)碳筋沒有損傷，但該種錨具不易對(duì)中，對(duì)粘結(jié)材料的要求高，錨具的尺寸偏大，施工不方便，錨具不能重復(fù)使用，粘結(jié)材料固化時(shí)間和耐久性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。②、楔形夾持式錨具又分為夾片式錨具和錐塞式錨具兩類。夾片式錨具由于夾片夾持效應(yīng)，對(duì)CFRP筋產(chǎn)生較大的夾持力，容易使CFRP筋局部破壞，進(jìn)而導(dǎo)致錨具失效，另外在錨固區(qū)CFRP筋也可能發(fā)生剪切破壞。錐塞式錨具避免了夾片對(duì)CFRP筋的夾持，但是由于CFRP筋在錨具前段不是直線型，存在變角現(xiàn)象，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致CFRP筋破壞，對(duì)CFRP筋的強(qiáng)度發(fā)揮有影響，并且對(duì)施工技術(shù)要求比較高，實(shí)際工程中較少使用。③、楔形樹脂錨具結(jié)合了夾片式錨具和樹脂一套管錨具的特點(diǎn)，是對(duì)樹脂套管錨具的一種改進(jìn)，但此類錨具仍存在蠕變變形以及濕熱抵抗性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能避免錨固區(qū)CFRP筋發(fā)生破壞的結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、能重復(fù)使用的新型彈性夾環(huán)錨具。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種新型彈性夾環(huán)式錨具，包括用于套設(shè)在CFRP筋錨固區(qū)的軟金屬套管、呈倒錐形的彈性夾環(huán)、錨環(huán)和錨墊板，所述的彈性夾環(huán)緊密套設(shè)在所述的軟金屬套管的中部，所述的彈性夾環(huán)整體卡嵌在所述的錨環(huán)的錐形孔中，所述的錨環(huán)抵接在所述的錨墊板上，所述的彈性夾環(huán)的頂端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)上矩形槽，所述的彈性夾環(huán)的底端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)下矩形槽，所述的上矩形槽與所述的下矩形槽沿徑向交錯(cuò)分布，所述的軟金屬套管與所述的CFRP筋之間的摩阻角大于所述的彈性夾環(huán)與所述的錨環(huán)之間的摩阻角和所述的彈性夾環(huán)的圓錐角之和。 所述的軟金屬套管采用薄壁鋁套管或銅套管，所述的軟金屬套管的內(nèi)徑與所述的CFRP筋的直徑相同，所述的軟金屬套管的厚度為所述的CFRP筋的厚度的3%-5%，所述的軟金屬套管的兩端比所述的彈性夾環(huán)的兩端相應(yīng)的長10-15cm，所述的軟金屬套管的內(nèi)表面噴涂砂。軟金屬套管的作用是在彈性夾環(huán)和CFRP筋之間產(chǎn)生較大的接觸面，減少CFRP筋上的應(yīng)力集中現(xiàn)象，軟金屬套管內(nèi)表面噴砂主要是滿足一些表面比較光滑的碳筋的錨固，對(duì)于本身表面就比較粗糙的碳筋沒必要再噴砂，外表面不需要噴砂。所述的軟金屬套管的管壁軸向設(shè)置有具有一定寬度的縫隙。剪開一條縫后，軟金屬套管包住碳纖維筋，碳筋在受力向里跟進(jìn)時(shí)，彈性夾環(huán)對(duì)碳筋產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，而彈性夾環(huán)經(jīng)過剪切后產(chǎn)生角點(diǎn)對(duì)碳筋產(chǎn)生集中應(yīng)力，軟金屬套管起到傳力介質(zhì)，曲面型整體套管可以降低集中應(yīng)力的影響。所述的彈性夾環(huán)的圓柱形內(nèi)孔直徑與所述的軟金屬套管的外徑相同，所述的彈性夾環(huán)的圓柱形內(nèi)孔的內(nèi)壁設(shè)置有用于提高所述的彈性夾環(huán)與所述的軟金屬套管之間的摩擦力的凹凸不平的紋路，所述的彈性夾環(huán)的外壁光滑且其外壁涂覆有一層用于減小所述的彈性夾環(huán)與所述的錨環(huán)之間的摩擦力的潤滑劑。所述的彈性夾環(huán)的圓柱形內(nèi)孔的內(nèi)壁的邊緣處設(shè)置成圓角。這樣使得CFRP筋在彈性夾環(huán)小端受力得到良好的過渡，不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力的突變，有效的減小了端口的應(yīng)力集中。所述的錨環(huán)的內(nèi)錐角略小于所述的彈性夾環(huán)的外錐角且兩者錐角差為
0.05° -0.1°。錐角差主要是可以減小彈性夾環(huán)小孔端對(duì)碳筋的壓力峰值，即當(dāng)夾環(huán)式錨具頂進(jìn)時(shí)，錨具后部先出現(xiàn)壓力，隨錨環(huán)頂進(jìn)距離增加彈性夾環(huán)和碳筋接觸面積逐漸增大，壓力逐漸向前端發(fā)展，其峰值壓力要比普通錨具小，可減小錨環(huán)小孔端碳筋表面的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而避免碳筋在錨環(huán)小孔端過早進(jìn)入受剪破壞，兩者錐角差為0.05° -0.1°使錨固區(qū)碳筋的接觸壓應(yīng)力最為均勻。所述的上矩形槽和所述的下矩形槽的寬度分別為0.4mm-0.6mm，所述的上矩形槽和所述的下矩形槽的深度分別為所述的彈性夾環(huán)長度的3/4-4/5，所述的上矩形槽徑向和所述的下矩形槽徑向分別穿透彈性夾環(huán)。由于彈性夾環(huán)和所用CFRP筋的直徑基本相等，這樣兩者之間的空隙小，當(dāng)彈性夾環(huán)向錨環(huán)推進(jìn)時(shí)就可以很快對(duì)CFRP筋起到夾持作用，同時(shí)CFRP筋和彈性夾環(huán)直徑接近，由于彈性夾環(huán)是一個(gè)整體，彈性夾環(huán)割透后，CFRP筋可以更容易穿過。所述的錨環(huán)的錐形孔的內(nèi)壁光滑且其內(nèi)壁涂覆有一層潤滑劑。以減小使用時(shí)錨環(huán)和彈性夾環(huán)之間的摩擦，增加彈性夾環(huán)對(duì)CFRP筋的夾持力。所述的彈性夾環(huán)的圓錐角小于或等于所述的錨環(huán)與所述的彈性夾環(huán)之間的摩阻角。以防預(yù)緊完畢卸載后彈性夾環(huán)回彈出錨環(huán)，使得錨具能夠自鎖。所述的彈性夾環(huán)采用強(qiáng)度較小的防腐金屬材料，所述的錨環(huán)采用防腐金屬材料。以提聞鋪具的抗腐蝕能力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明公開了一種新型彈性夾環(huán)式錨具，:包括用于套設(shè)在CFRP筋錨固區(qū)的軟金屬套管、呈倒錐形的彈性夾環(huán)、錨環(huán)和錨墊板，彈性夾環(huán)緊密套設(shè)在軟金屬套管的中部，彈性夾環(huán)整體卡嵌在錨環(huán)的錐形孔中，錨環(huán)抵接在錨墊板上，彈性夾環(huán)的頂端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)上矩形槽，彈性夾環(huán)的底端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)下矩形槽，上矩形槽與所述的下矩形槽沿徑向交錯(cuò)分布，軟金屬套管與CFRP筋之間的摩阻角大于彈性夾環(huán)與錨環(huán)之間摩阻角和彈性夾環(huán)的圓錐角之和。當(dāng)彈性夾環(huán)頂進(jìn)錨環(huán)的時(shí)候，整個(gè)彈性夾環(huán)同步跟進(jìn)，并且當(dāng)CFRP筋產(chǎn)生變形時(shí)，三個(gè)上矩形槽和三個(gè)下矩形槽同步夾緊，這樣使得作用在CFRP筋上的壓力更均勻，不會(huì)對(duì)CFRP筋造成局部損失，不存在普通夾片式錨具由于夾片跟進(jìn)距離過長導(dǎo)致夾片錯(cuò)位和各片夾片分布不均勻，導(dǎo)致CFRP筋受力不均勻等情況出現(xiàn)；同時(shí)軟金屬套管與CFRP筋之間的摩阻角大于彈性夾環(huán)與錨環(huán)之間摩阻角和彈性夾環(huán)的圓錐角之和，以使預(yù)應(yīng)力碳筋錨固良好，不致滑移。綜上所述，本發(fā)明一種新型彈性夾環(huán)式錨具利用角度差和軟化區(qū)概念，從錨具材料和夾片形式出發(fā)，結(jié)合夾片錨具和軟金屬套管錨具的優(yōu)點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)靈活、施工方便的新型彈性夾環(huán)錨具。


圖1為本發(fā)明的彈性夾環(huán)式錨具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的A—K'截面首I]視圖；圖3為本發(fā)明的軟金屬套管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的彈性夾環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中的B—B'截面首I]視圖；圖6為本發(fā)明的群錨結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

具體實(shí)施例本發(fā)明一種新型彈性夾環(huán)式錨具，如圖1和圖2所示，包括用于套設(shè)在CFRP筋I(lǐng)錨固區(qū)的軟金屬套管2、呈倒錐形的彈性夾環(huán)3、錨環(huán)4和錨墊板5，彈性夾環(huán)3緊密套設(shè)在軟金屬套管2的中部，彈性夾環(huán)3整體卡嵌在錨環(huán)4的錐形孔中，錨環(huán)4抵接在錨墊板5上，彈性夾環(huán)3的頂端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)上矩形槽6 (見圖4)，彈性夾環(huán)3的底端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)下矩形槽7 (見圖4)，上矩形槽6與下矩形槽7沿徑向交錯(cuò)分布，軟金屬套管2與CFRP筋I(lǐng)之間的摩阻角大于彈性夾環(huán)3與錨環(huán)4之間的摩阻角和彈性夾環(huán)3的圓錐角之和。在此具體實(shí)施例中，如圖3所示，軟金屬套管2采用薄壁鋁套管或銅套管，軟金屬套管2的內(nèi)徑與CFRP筋I(lǐng)的直徑相同，軟金屬套管2的厚度為CFRP筋I(lǐng)的厚度的3%_5%，軟金屬套管2的兩端比彈性夾環(huán)3的兩端相應(yīng)的長10-15cm，軟金屬套管2的內(nèi)表面噴涂砂。軟金屬套管2內(nèi)表面噴砂主要是滿足一些表面比較光滑的碳筋的錨固，對(duì)于本身表面就比較粗糙的碳筋沒必要再噴砂，外表面不需要噴砂。軟金屬套管2的管壁軸向設(shè)置有具有一定寬度的縫隙8。在此具體實(shí)施例中，如圖4和圖5所示，彈性夾環(huán)3的圓柱形內(nèi)孔直徑與軟金屬套管2的外徑相同，彈性夾環(huán)3的圓柱形內(nèi)孔的內(nèi)壁設(shè)置有用于提高彈性夾環(huán)3與軟金屬套管2之間的摩擦力的凹凸不平的紋路(圖中未顯示)，彈性夾環(huán)3的外壁光滑且其外壁涂覆有一層用于減小彈性夾環(huán)3與錨環(huán)4之間的摩擦力的潤滑劑(圖中未顯示)。彈性夾環(huán)3的圓柱形內(nèi)孔的內(nèi)壁的邊緣處設(shè)置成圓角(圖中未顯示)。這樣使得CFRP筋I(lǐng)在彈性夾環(huán)3小端受力得到良好的過渡，不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力的突變，有效的減小了端口的應(yīng)力集中。在此具體實(shí)施例中，上矩形槽6和下矩形槽7的寬度分別為0.4mm-0.6mm,上矩形槽6和下矩形槽7的深度分別為彈性夾環(huán)3長度的3/4-4/5。上矩形槽6和下矩形槽7均徑向穿透彈性夾環(huán)3，由于彈性夾環(huán)3和所用CFRP筋I(lǐng)的直徑基本相等，這樣兩者之間的空隙小，當(dāng)彈性夾環(huán)3向錨環(huán)4推進(jìn)時(shí)就可以很快對(duì)CFRP筋I(lǐng)起到夾持作用，同時(shí)CFRP筋I(lǐng)和彈性夾環(huán)3直徑接近，由于彈性夾環(huán)3是一個(gè)整體，彈性夾環(huán)3割透后，CFRP筋I(lǐng)可以更容易穿過。在穿透徑向的前提下，如果上矩形槽6和下矩形槽7軸向割透的話，就相當(dāng)于把彈性夾環(huán)3分成幾片了，這樣的話在預(yù)緊時(shí)就會(huì)失去同步跟進(jìn)的效果，成片的夾環(huán)接觸的縫隙處也會(huì)對(duì)碳筋造成擠壓；所以，如果不穿透徑向的話就不存在把彈性夾環(huán)3割透的問題了。在此具體實(shí)施例中，如圖1所示，錨環(huán)4的內(nèi)錐角略小于彈性夾環(huán)3的外錐角且兩者錐角差為0.05° -0.1°。錨環(huán)4的錐形孔的內(nèi)壁光滑且其內(nèi)壁涂覆有一層潤滑劑。彈性夾環(huán)3的圓錐角小于或等于錨環(huán)4與彈性夾環(huán)3之間的摩阻角。以防預(yù)緊完畢卸載后彈性夾環(huán)回彈出錨環(huán)，使得錨具能夠自鎖。在此具體實(shí)施例中，彈性夾環(huán)3采用強(qiáng)度較小的防腐金屬材料(例如鋁合金材料)，錨環(huán)4采用防腐金屬材料。以提高錨具的抗腐蝕能力。具體操作如下:如圖6所示，首先將錨環(huán)4內(nèi)表面以及彈性夾環(huán)3外表面涂上一層潤滑劑，將錨環(huán)4抵在錨墊板5上，然后將CFRP筋I(lǐng)的端部穿過錨環(huán)4的錐形孔，將軟金屬套管2套在CFRP筋I(lǐng)的錨固區(qū)，接著將彈性夾環(huán)3塞入錨環(huán)4，之后沿CFRP筋I(lǐng)軸向調(diào)節(jié)彈性夾環(huán)3與軟金屬套管2的相對(duì)位置，將彈性夾環(huán)3置于軟金屬套管2中部，將CFRP筋1、軟金屬套管2及彈性夾環(huán)3整體結(jié)構(gòu)與錨環(huán)4塞緊；用千斤頂對(duì)彈性夾環(huán)3的頂部(橫截面最大處)施加預(yù)緊力至設(shè)計(jì)噸位，使CFRP筋1、軟金屬套管2、彈性夾環(huán)3、錨環(huán)4以及錨墊板5之間相互緊貼，并形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。至此，即可完成本發(fā)明錨具裝置應(yīng)用。群錨的施工方法和上述單個(gè)錨具的施工方法相同。當(dāng)然，上述說明并非對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍?！?br> 權(quán)利要求
1.一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于包括用于套設(shè)在CFRP筋錨固區(qū)的軟金屬套管、呈倒錐形的彈性夾環(huán)、錨環(huán)和錨墊板，所述的彈性夾環(huán)緊密套設(shè)在所述的軟金屬套管的中部，所述的彈性夾環(huán)整體卡嵌在所述的錨環(huán)的錐形孔中，所述的錨環(huán)抵接在所述的錨墊板上，所述的彈性夾環(huán)的頂端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)上矩形槽，所述的彈性夾環(huán)的底端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)下矩形槽，所述的上矩形槽與所述的下矩形槽沿徑向交錯(cuò)分布，所述的軟金屬套管與所述的CFRP筋之間的摩阻角大于所述的彈性夾環(huán)與所述的錨環(huán)之間的摩阻角和所述的彈性夾環(huán)的圓錐角之和。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于所述的軟金屬套管采用薄壁鋁套管或銅套管，所述的軟金屬套管的內(nèi)徑與所述的CFRP筋的直徑相同，所述的軟金屬套管的厚度為所述的CFRP筋的厚度的3%-5%，所述的軟金屬套管的兩端比所述的彈性夾環(huán)的兩端相應(yīng)的長10-15cm，所述的軟金屬套管的內(nèi)表面噴涂砂。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于所述的軟金屬套管的管壁軸向設(shè)置有具有一定寬度的縫隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于所述的彈性夾環(huán)的圓柱形內(nèi)孔直徑與所述的軟金屬套管的外徑相同，所述的彈性夾環(huán)的圓柱形內(nèi)孔的內(nèi)壁設(shè)置有用于提高所述的彈性夾環(huán)與所述的軟金屬套管之間的摩擦力的凹凸不平的紋路，所述的彈性夾環(huán)的外壁光滑且其外壁涂覆有一層用于減小所述的彈性夾環(huán)與所述的錨環(huán)之間的摩擦力的潤滑劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于所述的彈性夾環(huán)的圓柱形內(nèi)孔的內(nèi)壁的邊緣處設(shè)置成圓角。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于所述的錨環(huán)的內(nèi)錐角略小于所述的彈性夾環(huán)的外錐角且兩者錐角差為O. 05° -0.1°。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于所述的上矩形槽和所述的下矩形槽的寬度分別為O. 4mm-0. 6mm，所述的上矩形槽和所述的下矩形槽的深度分別為所述的彈性夾環(huán)長度的3/4-4/5，所述的上矩形槽徑向和所述的下矩形槽徑向分別穿透彈性夾環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于所述的錨環(huán)的錐形孔的內(nèi)壁光滑且其內(nèi)壁涂覆有一層潤滑劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于所述的彈性夾環(huán)的圓錐角小于或等于所述的錨環(huán)與所述的彈性夾環(huán)之間的摩阻角。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種新型彈性夾環(huán)式錨具，其特征在于所述的彈性夾環(huán)采用強(qiáng)度較小的防腐金屬材料，所述的錨環(huán)采用防腐金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型彈性夾環(huán)式錨具，特點(diǎn)是包括用于套設(shè)在CFRP筋錨固區(qū)的軟金屬套管、呈倒錐形的彈性夾環(huán)、錨環(huán)和錨墊板，彈性夾環(huán)緊密套設(shè)在軟金屬套管的中部，彈性夾環(huán)整體卡嵌在錨環(huán)的錐形孔中，錨環(huán)抵接在所述的錨墊板上，彈性夾環(huán)的頂端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)上矩形槽，彈性夾環(huán)的底端沿其徑向設(shè)置有三個(gè)下矩形槽，上矩形槽與下矩形槽沿徑向交錯(cuò)分布，軟金屬套管與CFRP筋之間的摩阻角大于彈性夾環(huán)與錨環(huán)之間的摩阻角和彈性夾環(huán)的圓錐角之和，優(yōu)點(diǎn)是能避免錨固區(qū)CFRP筋發(fā)生破壞，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、重復(fù)使用率高。
文檔編號(hào)E04C5/12GK103255878SQ20131007488
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者胡成寶, 朱劍鋒, 方浩, 艾述剛, 劉珍昆, 金俊杰, 戚蕭晨 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)