[發明專利]一種用于碳纖維平行拉索的錨具及其錨固方法

有效

• 申請號: 202111010491.4
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113802455B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 岳清瑞;咸貴軍;王梓豪;劉曉剛;李承高
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;哈爾濱工業大學
• 主分類號: E01D19/14
• 分類號: E01D19/14;E04C5/12
• 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: 裴閃閃

一種用于碳纖維平行拉索的錨具及其錨固方法。本發明屬于工程材料CFRP應用領域。本發明是為了解決現有CFRP拉索錨固體系錨固區應力分布不均勻導致桿體發生破壞致使錨固效率低的技術問題。本發明的一種碳纖維增強復合材料拉索的錨具包括錨杯、前端分絲板、后端分絲板、密封螺栓，所述密封螺栓與錨杯尾端內徑螺紋連接，所述錨杯是由前端平直段、中間直錐段和后端三角槽段構成的一體結構，所述前端平直段的內腔呈圓柱形，所述中間直錐段的內腔呈圓臺形，所述后端三角槽段的內腔呈塔狀圓臺形。本發明的錨具采用直錐段與三角槽段相互配合，降低前部應力集中，增加錨固區后部的錨固效果，可以提升錨固效率，減小桿體破壞的概率，從而達到更大的承載力。

技術領域

本發明屬于碳纖維增強復合材料的錨固領域，具體涉及一種用于碳纖維平行拉索的錨具及其錨固方法。

背景技術

進入新世紀以來，橋梁因鋼材銹蝕導致的耐久性問題日趨嚴重，鋼筋或鋼材銹蝕已成為影響混凝土結構耐久性的首要原因。2014年我國腐蝕總成本超過2萬億元人民幣，約占當年國內生產總值的3.34％，其中與橋梁工程有關的腐蝕損失占相當大的比例。橋梁等基礎設施在海洋和中西部嚴酷環境下的耐久性和安全性問題尤為突出。因此，解決橋梁工程中鋼筋或鋼材的銹蝕問題、提高結構的耐久性、延長其使用壽命具有重大的意義。

國內外有關科學研究與工程實踐表明，碳纖維增強復合材料作為一種新型高性能材料，在橋梁工程中的應用前景十分廣闊。碳纖維材料是由碳纖維纖維與基體按一定比例混合并經過拉擠工藝復合形成的，它具有輕質、高強、耐腐蝕和抗疲勞等優良特性。碳纖維桿可替代普通鋼筋、預應力鋼筋或鋼拉索用于新建橋梁；

若要充分發揮碳纖維增強復合材料桿的高強度性能，則必須要由一個可靠高效的錨固系統進行錨固，傳統的鋼絞線多使用夾片或擠壓形式的錨固，由于鋼絞線受壓強度較高，且屬于各向同性，所以夾片錨或擠壓錨可用于鋼絞線，但碳纖維桿屬于各向異性，且橫向性能較差，傳統的錨固方法對碳纖維桿體會造成較大的損傷，導致桿體提前喪失承載力，為此，粘結型錨固多用于碳纖維拉索的錨固。

在粘結型錨固體系中，內錐形錨固形式為主要形式，但內錐形錨固形式缺點明顯，由于內錐形錨固體系經常在荷載端，即錐口處發生應力集中導致桿體發生破壞，致使錨固效率低，且在承受疲勞荷載時，易發生疲勞破壞，無法充分發揮碳纖維桿體優異的疲勞性能，其次，內錐形錨固體系應力多集中于前部，錨固區后部發揮作用非常小，所以導致前部應力水平較高，受力不合理，還有一些錨固方式是通過將填充材料更換為不同剛度的填料，來達到減小應力集中的目的，但此類型錨固方式制作困難，不容易控制填充材料的質量。

發明內容

本發明是為了解決現有CFRP拉索錨固體系錨固區應力分布不均勻導致桿體發生破壞致使錨固效率低的技術問題的技術問題，而提供一種用于碳纖維平行拉索的錨具及其錨固方法。

本發明的一種用于碳纖維平行拉索的錨具包括錨杯、前端分絲板、后端分絲板、密封螺栓，所述密封螺栓與錨杯尾端內徑螺紋連接，所述錨杯是由前端平直段、中間直錐段和后端三角槽段構成的一體結構，所述前端平直段的內腔呈圓柱形，所述中間直錐段的內腔呈圓臺形，所述后端三角槽段的內腔呈塔狀圓臺形。

進一步限定，所述后端分絲板的一端設有與錨杯內腔連通的排氣孔。

進一步限定，所述后端三角槽段的塔狀圓臺形內腔的各層圓臺母線與軸線的夾角由塔頂至塔底依次為α₁、α₂、α₃...α_n-1、α_n，其中n為正整數，各夾角角度滿足α_n-1≤α_n。

進一步限定，所述中間直錐段的圓臺形內腔圓臺母線與軸線的夾角β滿足β＜α₁。

進一步限定，所述后端三角槽段塔狀圓臺形內腔的各層圓臺母線與軸線的夾角α_n隨錨具設計荷載變化而進行相應改變。