[发明专利]一种用于FRP杆的预应力锚固系统及锚固方法

说明书

一种用于FRP杆的预应力锚固系统及锚固方法，属于复合材料锚固技术领域。本发明解决了现有的锚固系统中，锚具内部易产生应力集中、锚具内FRP杆与胶黏剂之间易发生脱粘的问题。一个第一锚具穿装在钢架的一端且对应通过螺母固定，另一个第一锚具依次穿装在钢架的另一端及液压千斤顶内且对应通过螺母固定，液压油泵与所述液压千斤顶连接，两个第二锚具之间的FRP杆上粘贴有应变片，应变采集仪与应变片连接；两个第二锚具对应布置在FRP杆上靠近两个第一锚具的位置，第二锚具的锚固钢管内孔为锥形孔，其同轴套装在FRP杆上，两个对中环对应固装在锚固钢管的两端部内壁与FRP杆的外表面之间，且锚固钢管与FRP杆之间填充有环氧树脂。

技术领域

本发明涉及一种用于FRP杆的预应力锚固系统及锚固方法，属于复合材料锚固技术领域。

背景技术

纤维增强树脂复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀与抗疲劳性能，现在已经广泛的应用于土木工程结构当中。在海洋工程领域，纤维增强复合材料取代传统钢材，能够有效解决海洋工程建设对材料耐久性的要求，在全寿命建造成本方面具有较大优势，应用前景广阔。在大跨桥梁领域，传统钢材因为自重过大、耐腐蚀性较差，严重限制了大跨桥梁的发展，纤维增强复合材料作为一种轻质和超高强的新型耐腐蚀材料，能够极大减轻结构自重，显著提高结构理论极限跨度比，实现超大跨结构的新突破。在深海与深地矿采工程中，纤维增强复合材料能够较好的应对超高温、高地应力、高腐蚀与高疲劳荷载的复杂环境，可满足深海与深地矿采工程对高耐久与长寿命材料的需求。

纤维增强复合材料虽然具有优异的力学与耐久性能，但缺乏高效可靠的锚固系统，是限制其大规模土木工程应用的关键因素之一。尤其针对FRP杆体，其锚固面临着众多难题。FRP杆体的锚固根据锚固力的来源主要分为夹持式锚固系统和粘结式锚固系统，其中夹持式锚固系统一般由外金属套筒和楔形金属夹片组成。主要用于单根FRP杆体的锚固，锚固力主要依靠金属夹片与FRP杆体表面的夹持力和摩擦力来提供。粘结式锚固系统一般由金属套筒和粘结剂组成。其锚固力主要依靠粘结剂与套筒和FRP杆体之间的粘结力来提供，粘结式锚固系统可以用于单根或多根FRP杆体的锚固。

夹持式锚固系统具有施工方便、锚固效率高等优势，已经广泛的应用于预应力钢筋混凝土结构中，但对于各向异性的FRP杆体而言，要通过夹片与FRP杆体的挤压力来提供锚固力，容易使得FRP杆体在拉伸过程中产生横向的挤压破坏，另外此锚具系统在受到往复荷载时，FRP杆体内部容易产生应力集中，降低该锚具系统的耐疲劳性能。粘结式锚固系统具有构造简单、耐疲劳等优势，但对于一些大直径或高强的FRP杆体，往往会因为在锚具端部产生较大应力集中而发生FRP杆体与胶层脱粘破坏。

现有的锚固方法对于杆的锚固技术尚未成熟，因此有必要提出一种新型的并适用上述条件的FRP杆体锚固技术。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，进而提供了一种用于FRP杆的预应力锚固系统及锚固方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种用于FRP杆的预应力锚固系统，它包括钢架、FRP杆、液压油泵、应变采集仪、液压千斤顶、两个第一锚具以及两个第二锚具，其中所述液压千斤顶固装在钢架的一端， FRP杆的两端对应锚固在两个第一锚具内，一个第一锚具穿装在钢架的一端且对应通过螺母固定，另一个第一锚具依次穿装在钢架的另一端及液压千斤顶内且对应通过螺母固定，所述液压油泵与所述液压千斤顶连接，两个第二锚具之间的FRP杆上粘贴有应变片，所述应变采集仪与应变片连接；

两个第二锚具对应布置在FRP杆上靠近两个第一锚具的位置，所述第二锚具包括锚固钢管及两个对中环，其中锚固钢管的内孔为锥形孔，其同轴套装在FRP杆上，两个对中环对应固装在锚固钢管的两端部内壁与FRP杆的外表面之间，且锚固钢管与FRP杆之间填充有环氧树脂。

进一步地，锚固钢管上锥形孔的大端靠近第一锚具设置。

进一步地，锥形孔的锥度大于或等于1/30。