[发明专利]一种碳纤维增强复合材料索锚具

说明书

技术领域

本发明涉及一种锚具，尤其是涉及一种碳纤维增强复合材料索锚具。

背景技术

碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer，简称CFRP)具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳及低松弛等优异特性，在土木工程中获得较为广泛的应用。CFRP索（由几十上百根CFRP筋集合而成）可作为主要的受力构件应用于大跨屋盖、悬索桥、斜拉桥、拱桥及预应力结构的前景良好。

现有的CFRP索锚具大部分采用内锥式锚筒对CFRP索进行锚固，内锥式锚筒同轴开设有锥形通孔，锥形通孔为锚具的锚固区，该类锚具在组装时，先将CFRP索放进锥形通孔内，接着往锥形通孔中灌注粘结介质，使得CFRP索、内锥式锚筒与粘结介质固定粘结成型，最后再连接有关附属的装置从而完成组装，锚具靠内部CFRP索与粘结介质间界面的粘结应力实现对CFRP索的锚固，锚固区内CFRP索表面压应力由锚筒的自由端（对应锥形通孔的大口径端）至受荷端（对应锥形通孔的小口径端）呈从小到大的线性分布，造成受荷端的CFRP索表面出现压应力集中的现象很普遍，容易造成受荷端的CFRP索过早受损而导致CFRP索提前进入破坏状态现象的发生，从而不能使CFRP索的设计强度获得充分发挥，故该类锚具存在着内部受力不合理、锚固效率偏低的问题；且现有的锚具由于锚固区CFRP索受力的不合理性，导致其体积过大，生产成本高，不利于组装，且后期维护成本高；另外，现有的CFRP索锚具均未有防腐功能，导致锚固体系的耐久性不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种体积小，内部受力合理，可有效提高锚固效率的碳纤维增强复合材料索锚具。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种碳纤维增强复合材料索锚具，包括用于锚固CFRP索的锚筒、第一堵板、第二堵板和粘结介质，所述的锚筒内同轴开设有锥形通孔，所述锥形通孔的孔径由所述锚筒的受荷端至自由端呈从小到大分布，所述的第一堵板设置在所述锥形通孔的小口径端，所述的第二堵板设置在所述锥形通孔的大口径端，所述的CFRP索依次穿过所述的第一堵板和所述的第二堵板设置在所述的锥形通孔内，所述自由端的所述锥形通孔内设置有环绕所述CFRP索的夹片组件，所述的粘结介质灌注在所述锥形通孔的剩余空间内。

所述的夹片组件包括至少三块结构相同的夹片，夹片与夹片之间设置有第一间隙，所述的夹片环绕设置在所述锥形通孔的孔壁上，所述夹片的外壁与所述锥形通孔的孔壁贴紧，所述夹片的内壁与所述的CFRP索之间设置有第二间隙，所述的锚筒、所述的夹片、所述的第一堵板、所述的第二堵板及所述的CFRP索五者之间形成灌注区域，所述的灌注区域内灌注有粘结介质。

所述的第一间隙内设置有海绵，所述夹片的外壁上开设有安装槽，所述的安装槽内设置有将所有夹片捆扎成整体的橡胶圈，粘结介质灌注完成后，需用千斤顶对锚筒内部的CFRP索、粘结介质及夹片从自由端进行施压，施压后夹片沿轴向向受荷载端发生位移，进而使得夹片间的缝隙减少，海绵的设置使得夹片间的间隙可自由调节。

所述夹片的内壁上沿轴向开设有多条凹槽，它可有效阻止粘结介质与夹片间发生相互脱离。

所述的粘结介质采用环氧树脂胶或环氧树脂砂浆。

所述锚筒的受荷端上螺接有前封盖，所述的CFRP索穿过所述的前封盖，所述锚筒的受荷端开设有与所述锥形通孔相连通的沉孔，所述沉孔的孔径大于所述锥形通孔与所述沉孔的连接处的锥形通孔的孔径，所述的第一堵板设置在所述的沉孔内，所述的前封盖与所述的第一堵板之间填充有防腐材料，所述锚筒的自由端上螺接有后封盖，所述的后封盖与所述的第二堵板之间填充有防腐材料，可较大程度地减少外部不利环境因素（如雨水、酸或碱性物质、冻融循环作用、干湿循环作用及湿热作用等）对锚固区的腐蚀作用，从而有效地提高了锚固体系的耐久性。

所述的防腐材料采用高密度聚乙烯。

所有第一间隙的宽度之和为S，所述的锚筒的长度为L₁，所述的锥形通孔的内锥角为θ，则1.5°≤θ≤2.5°，120mm≤L₁≤350mm。

所述的夹片的长度L₂满足

所述的CFRP索的外径为d₁，所述的锥形通孔的最小孔径为d₂，则d₂≥1.2d₁。