[发明专利]大吨位FRP拉索锚固方法

说明书

本发明公开了一种大吨位FRP拉索锚固方法，步骤为：在FRP拉索锚固区形成一锥形变刚度荷载传递介质；其中，变刚度荷载传递介质沿FRP拉索锚固区长度方向分段缠绕的纤维纱经模压加热固化形成，不同段采用不同种类的纤维纱形成变刚度载荷，纤维纱在缠绕前经树脂浸润处理；沿变刚度荷载传递介质轴向切割若干道切缝；采用与锥形变刚度荷载传递介质相适配的锥形锚具进行锚固。本锚固方法具有制作简便、易于控制、协调受力性好、锚固效率高和荷载传递介质刚度连续变化且更加均匀等诸多优点。变刚度荷载传递介质的纤维含量和横向刚度自加载端至自由端逐渐增大，可以缓解或消除FRP拉索在加载端的“切口效应”，避免应力集中造成大吨位FRP拉索的横向剪切破坏先于拉伸破坏。

技术领域

本发明涉及一种采用整体型变刚度荷载传递介质的大吨位FRP拉索锚固方法技术，属于大吨位FRP拉索锚固技术领域。

背景技术

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）是以纤维为增强材料，以树脂为基体材料，并掺加浸润剂等辅助材料，经拉挤工艺形成的一种新型复合材料。FRP具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳和减震性能好等诸多优异性能，是土木工程结构中替换钢筋的理想材料，目前在既有结构的加固以及新建桥梁、海港码头、岛礁建设等结构中均已得到应用。

大跨桥梁钢拉索的疲劳破坏、抗腐蚀性能不足和自重过大引起的大垂度等问题已逐渐成为危及桥梁安全性和可靠性的重要因素。FRP材料由于具有轻质、高强、耐腐蚀和耐疲劳等优良特性，因此已逐渐成为大跨桥梁拉索的理想替换材料。但是，如何有效建立安全可靠的FRP拉索锚固体系仍然是限制FRP材料在大跨桥梁中应用的瓶颈问题。目前，常见的FRP拉索锚具形式主要有：粘结型锚具、摩擦型锚具和夹片型锚具。

粘结式锚具是通过树脂等粘结材料将FRP拉索本体与外部套管粘结成整体，工作时主要依赖于粘结材料的抗剪切变形能力。这种锚固方式具有受力明确，且粘结材料对FRP拉索本体无损伤，只要保证足够的锚固长度以及拉索表面的粗糙程度，拉索的锚固就能得以实现。但该锚固方法仍存在灌胶工艺复杂、树脂蠕变变形过大和抵抗疲劳性能较弱等不足，并且随着锚固吨位的增大，锚固长度和安装难度也相应显著增加。

摩擦式锚具是在FRP拉索与套管之间灌注膨胀材料，固化后的膨胀材料会对套管内的FRP拉索表面形成预压力，以增大FRP拉索表面的摩擦力，从而实现FRP拉索的有效锚固。但该锚固方式仍存在膨胀材料本身抗压强度有限、锚固长度较长、所需空间大、在疲劳荷载、长期持荷等作用下膨胀材料性能难以保证等诸多不足。

夹片式锚具常用于预应力钢绞线的锚固，楔形钢夹片在锚杯内随钢绞线跟进，从而产生较大的挤压力来实现钢绞线的锚固。夹片式锚具应用于钢绞线锚固时，不仅施工方便，而且锚固效率高。FRP材料具有各向异性的特征，与纵向抗拉强度相比，FRP材料的横向抗剪切强度则较弱，只有抗拉强度的十分之一左右。采用夹片式锚具来锚固FRP拉索时，锚固区内夹片会对FRP拉索产生横向挤压变形，在夹片式锚具加载端出现应力集中现象，容易造成FRP拉索的横向剪切破坏先于拉伸破坏。

大吨位和小吨位的锚固方法不同，由于锚固力不大，所以既有常规锚固方法就可以实现锚固，而对于大吨位（50吨以上）锚固来说，由于需要的锚固的力很大，如果使用与小吨位一样的锚固方法，将造成锚固区长度过长、FRP筋易损伤、FRP筋滑脱和横向剪切破坏等问题，所以小吨位方法不能继续使用，必须依据大吨位锚固要求，开发出适用大吨位的锚固方法。

发明内容

技术问题：

针对既有锚固方法技术中存在的不足，本发明旨在提供一种适用于50吨以上大吨位、大直径FRP拉索的锚固方法，该锚固方法原理清晰、构造简单、施工简易，既能提高拉索锚固的可靠性，又能保证拉索在长期荷载作用下的安全性。

技术方案：

一种大吨位FRP拉索锚固方法，其特征在于，步骤为：