[實用新型]夾持厚型高強度纖維復合材料片材的波形齒夾具錨

有效

• 申請號: 201020161019.1
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN201704877U
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 卓清
• 申請（專利權）人: 卓清
• 主分類號: E04C5/12
• 分類號: E04C5/12;E04G23/02;E01D22/00;E01D19/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本實用新型屬于高強度纖維復合材料的夾具和錨具技術領域，具體涉及增強或加固工程結構的高強度纖維復合材料片材的夾具和錨具。

二、背景技術

高強度纖維復合材料(簡稱FRP)，如碳纖維增強塑料、高分子聚合物纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料等，具有自重輕、承載力大、抗疲勞、耐腐蝕等特性，廣泛應用于航天航空、飛機制造、體育娛樂用品、船舶、汽車、建筑等領域。但因其抗剪性能較差，不便于連接和錨固。因此，在應用中，FRP片材的連接和錨固是必須解決的難題。FRP片材的厚度越厚，其連接和錨固越困難。厚型FRP片材比薄型FRP片材的極限拉力大得多，例如市場上常見的一級300g碳纖維布，計算厚度為0.169mm，浸漬樹脂后的實際厚度約0.2mm，以單層寬度50mm碳纖維布計算其極限拉力約28kN，而將其重疊50層的碳纖維厚型片材，其實際厚度大約在10mm左右，但其極限拉力達1400kN。若能可靠并有效地連接和錨固厚型FRP片材，提高夾持和錨具的錨固效果，能大幅提高FRP片材使用效率，對其在工程結構增強或加固中的推廣應用具有重要的意義。

現有的連接和錨固FRP片材的夾具和錨具，如專利號為ZL02244587.0的“高強度復合材料波形齒夾具錨”專利，公開的波形齒夾具錨主要由上、下波形齒板、加勁波形板和壓緊及鎖定裝置組成。該專利的主要缺點是上波形齒板、加勁波形板、下波形齒板之間的波形凸緣或凹緣的曲率半徑相同，相互吻合時，形成無縫隙緊密配合的波形狀。實踐證明，夾持薄型(厚度在0.1～1mm)FRP片材是可靠和有效的。但是如圖1所示，夾持厚型(1～30mm)的FRP片材時，在上、下波形齒板的波形齒曲線反彎處形成“瓶頸”區域(如圖1中的圓圈所示)，此處剪切力較集中而容易發生斷裂；而在波形齒面的波谷處則形成“脫空區”，使得厚型的FRP片材不能被很好地夾持。FRP片材的厚度越厚，這種“瓶頸區”和“脫空區”的現象就越嚴重，斷裂就越容易發生，夾持和錨固效果就越差。

又如2008年第六屆全國土木研究生學術論壇中，清華大學的“纖維增強復合材料預應力錨固系統的研究”一文，公開的大波紋變距夾片錨，主要由錨環和夾片組成，錨環表面帶有螺紋、內部為一錐形孔，夾片為半圓錐狀的上、下大變距波紋夾片，該夾片錨主要有以下缺點：

1.用錨環作為波紋夾片的壓緊及鎖定裝置，與高強螺栓相比，其結構過于復雜，重量也大得多。當波紋夾片的尺寸越大時，錨環的尺寸就越大，使得整個錨具的重量大，成本高，不利于在工程中推廣應用。

2.上、下波紋夾片的波形齒面的彎曲曲率相同，相互吻合時，形成無縫隙緊密配合的波紋狀，實踐證明只適用于夾持薄型(0.1～1mm)的FRP片材，當夾持厚型FRP片材時，同樣地存在“瓶頸區”和“脫空區”，在波紋齒的反彎處，因受剪切力較集中而易發生斷裂，FRP片材越厚，越易發生。

3.受錨杯尺寸的限制，上、下波紋夾片的厚度較小，因此波紋夾片的波紋齒的高度就更小，這對FRP片材的夾持是非常不利的，FRP片材越厚，越不能可靠而有效地夾持和錨固，甚至起不到夾持和錨固作用。

4.上、下變距波紋夾片的后端采用小間距波紋齒，波紋齒的較密，波紋齒頂部形成尖端，很容易對厚型的FRP片材造成直接的損傷，而且FRP片材越厚，直接夾持的損傷就越嚴重。

三、發明內容

本實用新型的目的是針對現有連接和錨固FRP片材的夾具和錨具的不足，提供一種夾持厚型高強度纖維復合材料的波形齒夾具錨，具有能可靠且有效夾持1～50mm的厚型FRP片材，且結構簡潔，制造工藝簡單，施工方便，成本低廉；本實用新型結構合理，能夠充分發揮厚型FRP片材的強度，能夠制作大噸位的錨夾具，擴大FRP材料在工程結構中的應用領域；本實用新型可以作為FRP片材的錨固用的錨具，也可用于FRP片材的連接，功能多樣；本實用新型也可制成多種形式，用于工程結構的增強和加固，適應能力強，應用范圍廣。

本實用新型的機理是改變夾持FRP片材的上、下波形齒板的波形齒的彎曲曲率半徑，使得上、下波形齒板的波形齒彎曲半徑之差等于FRP片材的厚度(如圖2所示)，這樣設計后的上波形齒板、厚型FRP片材、下波形齒板能夠緊密無縫隙的吻合在一起，避免了“瓶頸區”和“脫空區”的出現，提高了夾持和錨固效果，能夠實現對厚型FRP片材的可靠夾持和錨固。