[发明专利]一种性能可设计的变刚度FRP拉索锚固端头及施工方法

权利要求书

1.一种性能可设计的变刚度FRP拉索锚固端头，用于锚固FRP拉索，其特征在于：变刚度FRP拉索锚固端头由纤维增强树脂固化而成，纤维增强树脂包括磨碎纤维、树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂以及消泡剂，其中磨碎纤维与树脂和固化剂总体积之比为(0-1):1.5，增韧剂、稀释剂和消泡剂与树脂的质量比分别为(0.1-5):100、(5-15):100和(0.1-0.6):100；FRP拉索锚固端头包括至少两个刚度段，根据调整所述纤维增强树脂中磨碎纤维与树脂的比例，实现FRP拉索锚固端头不同刚度段变刚度的设计。

2.根据权利要求1所述的变刚度FRP拉索锚固端头，其特征在于：磨碎纤维的直径为5-17μm，长度为13-900μm。

3.根据权利要求2所述的变刚度FRP拉索锚固端头，其特征在于：所述磨碎纤维类别为碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维、玄武岩纤维以及玻璃纤维的混杂纤维。

4.根据权利要求1所述的变刚度FRP拉索锚固端头，其特征在于：所述纤维增强树脂还包括砂，砂与树脂和固化剂总体积比为(0-1):1.5。

5.根据权利要求4所述的变刚度FRP拉索锚固端头，其特征在于：所述砂的粒径为0.063-1mm。

6.根据权利要求5所述的变刚度FRP拉索锚固端头，其特征在于：所述砂为石英砂或石榴石砂；所述树脂为常温固化树脂，包括但不限于环氧树脂、乙烯基树脂。

7.根据权利要求1所述的变刚度FRP拉索锚固端头，其特征在于：锚固端头的刚度自受荷端至自由端分段梯度增大，分段的数量不小于2段，分段的长度比例根据拉索的索力和几何尺寸确定。

8.一种如权利要求1-7任一所述变刚度FRP拉索锚固端头的施工方法，其特征在于，包括：

根据拉索索力大小确定分段数；

根据拉索索力大小、锚固端头轴向位移限值以及各分段数的刚度要求，通过有限元软件模拟确定不同段的纤维增强树脂中磨碎纤维与树脂的体积比；

根据确定的不同段的纤维增强树脂浇筑不同段；

全部段浇筑完后固化。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，根据拉索索力大小确定分段数的方法是：

当拉索索力为50-100吨时，分段数量为2段；加载端一段的弹性模量低于自由端一段的弹性模量；

当拉索索力为100-200吨时，分段数量为3段；加载端一段的弹性模量低于中间段的弹性模量，中间段的弹性模量低于自由端一段的弹性模量；

当拉索索力大于200吨时，分段数量为4段；加载端一段的弹性模量低于靠近加载端一段的弹性模量，靠近加载端一段的弹性模量低于靠近自由端一段的弹性模量；靠近自由端一段的弹性模量低于自由端一段的弹性模量。

10.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，

分段数量为2段时，加载端一段的弹性模量为2.8GPa，相应的磨碎纤维体积含量为0；自由端一段的弹性模量为9.9GPa，相应的磨碎纤维与树脂和固化剂的总体积比为1:1.5；各分段长度最优比例为1:1；

分段数量为3段时，其中加载端一段的弹性模量为2.8GPa，相应的磨碎纤维体积含量为0；中间段的弹性模量为6.35GPa，相应的磨碎纤维与树脂和固化剂的总体积比为4:21；自由端一段的弹性模量为9.9GPa，相应的磨碎纤维与树脂和固化剂的总体积比为1:1.5；各分段长度最优比例为1:1:1；

分段数量为4段时，其中加载端一段的弹性模量为2.8GPa，相应的磨碎纤维体积含量为0；靠近加载端一段的弹性模量为5.17GPa，相应的磨碎纤维与树脂和固化剂的总体积比为8.9:91.1；靠近自由端一段的弹性模量为7.53GPa，相应的磨碎纤维与树脂和固化剂的总体积比为22.8:77.2；自由端一段的弹性模量为9.9GPa，相应的磨碎纤维与树脂和固化剂的总体积比为1:1.5；各分段长度最优比例为1:1:1:1。