[發明專利]一種用于FRP桿的預應力錨固系統及錨固方法

有效

• 申請號: 202110600434.5
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113338543B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 咸貴軍;郭瑞;李承高
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: E04C5/12
• 分類號: E04C5/12;E04G21/12;E02D5/74
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

一種用于FRP桿的預應力錨固系統及錨固方法，屬于復合材料錨固技術領域。本發明解決了現有的錨固系統中，錨具內部易產生應力集中、錨具內FRP桿與膠黏劑之間易發生脫粘的問題。一個第一錨具穿裝在鋼架的一端且對應通過螺母固定，另一個第一錨具依次穿裝在鋼架的另一端及液壓千斤頂內且對應通過螺母固定，液壓油泵與所述液壓千斤頂連接，兩個第二錨具之間的FRP桿上粘貼有應變片，應變采集儀與應變片連接；兩個第二錨具對應布置在FRP桿上靠近兩個第一錨具的位置，第二錨具的錨固鋼管內孔為錐形孔，其同軸套裝在FRP桿上，兩個對中環對應固裝在錨固鋼管的兩端部內壁與FRP桿的外表面之間，且錨固鋼管與FRP桿之間填充有環氧樹脂。

技術領域

本發明涉及一種用于FRP桿的預應力錨固系統及錨固方法，屬于復合材料錨固技術領域。

背景技術

纖維增強樹脂復合材料具有輕質、高強、耐腐蝕與抗疲勞性能，現在已經廣泛的應用于土木工程結構當中。在海洋工程領域，纖維增強復合材料取代傳統鋼材，能夠有效解決海洋工程建設對材料耐久性的要求，在全壽命建造成本方面具有較大優勢，應用前景廣闊。在大跨橋梁領域，傳統鋼材因為自重過大、耐腐蝕性較差，嚴重限制了大跨橋梁的發展，纖維增強復合材料作為一種輕質和超高強的新型耐腐蝕材料，能夠極大減輕結構自重，顯著提高結構理論極限跨度比，實現超大跨結構的新突破。在深海與深地礦采工程中，纖維增強復合材料能夠較好的應對超高溫、高地應力、高腐蝕與高疲勞荷載的復雜環境，可滿足深海與深地礦采工程對高耐久與長壽命材料的需求。

纖維增強復合材料雖然具有優異的力學與耐久性能，但缺乏高效可靠的錨固系統，是限制其大規模土木工程應用的關鍵因素之一。尤其針對FRP桿體，其錨固面臨著眾多難題。FRP桿體的錨固根據錨固力的來源主要分為夾持式錨固系統和粘結式錨固系統，其中夾持式錨固系統一般由外金屬套筒和楔形金屬夾片組成。主要用于單根FRP桿體的錨固，錨固力主要依靠金屬夾片與FRP桿體表面的夾持力和摩擦力來提供。粘結式錨固系統一般由金屬套筒和粘結劑組成。其錨固力主要依靠粘結劑與套筒和FRP桿體之間的粘結力來提供，粘結式錨固系統可以用于單根或多根FRP桿體的錨固。

夾持式錨固系統具有施工方便、錨固效率高等優勢，已經廣泛的應用于預應力鋼筋混凝土結構中，但對于各向異性的FRP桿體而言，要通過夾片與FRP桿體的擠壓力來提供錨固力，容易使得FRP桿體在拉伸過程中產生橫向的擠壓破壞，另外此錨具系統在受到往復荷載時，FRP桿體內部容易產生應力集中，降低該錨具系統的耐疲勞性能。粘結式錨固系統具有構造簡單、耐疲勞等優勢，但對于一些大直徑或高強的FRP桿體，往往會因為在錨具端部產生較大應力集中而發生FRP桿體與膠層脫粘破壞。

現有的錨固方法對于桿的錨固技術尚未成熟，因此有必要提出一種新型的并適用上述條件的FRP桿體錨固技術。

發明內容

本發明是為了解決上述技術問題，進而提供了一種用于FRP桿的預應力錨固系統及錨固方法。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種用于FRP桿的預應力錨固系統，它包括鋼架、FRP桿、液壓油泵、應變采集儀、液壓千斤頂、兩個第一錨具以及兩個第二錨具，其中所述液壓千斤頂固裝在鋼架的一端， FRP桿的兩端對應錨固在兩個第一錨具內，一個第一錨具穿裝在鋼架的一端且對應通過螺母固定，另一個第一錨具依次穿裝在鋼架的另一端及液壓千斤頂內且對應通過螺母固定，所述液壓油泵與所述液壓千斤頂連接，兩個第二錨具之間的FRP桿上粘貼有應變片，所述應變采集儀與應變片連接；

兩個第二錨具對應布置在FRP桿上靠近兩個第一錨具的位置，所述第二錨具包括錨固鋼管及兩個對中環，其中錨固鋼管的內孔為錐形孔，其同軸套裝在FRP桿上，兩個對中環對應固裝在錨固鋼管的兩端部內壁與FRP桿的外表面之間，且錨固鋼管與FRP桿之間填充有環氧樹脂。

進一步地，錨固鋼管上錐形孔的大端靠近第一錨具設置。

進一步地，錐形孔的錐度大于或等于1/30。