[发明专利]用于多束碳纤维平行拉索的连续曲锥形复合式锚具及方法

说明书

本发明提供了一种用于多束碳纤维平行拉索的连续曲锥形复合式锚具及方法，锚具包括若干碳纤维杆、粘接锚固段和夹片锚固段，粘接锚固段包括连续曲锥形锚杯、前端索体定位装置、后端索体分丝板和环氧铁砂，连续曲锥形锚杯由连续多段不同半径的曲锥形内壁相连而成，多段曲锥形内壁的半径不同，且曲锥形内壁半径从锚具的荷载端到自由端依次减小，夹片锚固段包括拉索锚杯、多孔曲锥锚固装置、曲锥形夹片和密封螺母，拉索锚杯和连续曲锥形锚杯一体成型。本发明通过使用曲锥形将压应力峰值由荷载端移动至曲锥末端，并且使用多个不同半径的锥形，使得每个曲锥产生的压应力从荷载端到自由端逐渐增大，尾部使用曲锥夹片锚固，提高安全储备，减轻应力不均匀。

技术领域

本发明属于碳纤维拉索的复合锚具技术领域，尤其是涉及一种用于多束碳纤维平行拉索的连续曲锥形复合式锚具及方法。

背景技术

传统土木工程材料常使用钢筋或钢绞线作为增强体，如钢筋混凝土梁、预应力钢绞线混凝土梁，桥梁拉索等结构构件，但钢筋作为金属材料，无法避免金属腐蚀现象的发生，钢筋表面腐蚀会造成截面损失，强度下降，从而导致结构承载力下降，不仅影响正常使用，对结构的安全也产生了较大的威胁。

为解决这一问题，众多学者和工程师们采用了各种方法，如表面刷涂层、阴极保护法等，这些方法在一定情况下产生了较好的效果，但是仍无法从本质上避免钢筋的腐蚀，在恶劣环境下，依然会发生电化学腐蚀现象。而碳纤维增强复合材料杆，具有较好的耐腐蚀性能，同时其具有较高的抗拉强度，较大的模量，使得使用碳纤维增强复合材料杆替代钢绞线成为解决钢筋腐蚀的一个重要方向。若要发挥碳纤维增强复合材料杆的优异性能，关键问题是需要对碳纤维增强复合材料杆进行锚固，但碳纤维增强复合材料杆属于各向异性材料，纤维向抗拉强度、模量较高，但垂直于纤维方向，其抗压、抗剪强度、模量均较低，传统锚固钢绞线的方法便不适用于锚固碳纤维增强复合材料杆，荷载端产生较大的压应力会导致碳纤维增强材料杆体提前发生破坏，丧失承载力。

目前有关碳纤维增强复合材料索的锚固多为直锥形锚固、多级直锥形锚固。直锥形锚固在荷载端会产生较大的压应力集中，容易导致杆体产生破坏，且锚固后部使用效率较低；而多级直锥体锚固对锚固中后部使用效率较高，但其截面形状变化剧烈、荷载端产生较大的压应力集中，导致锚固效率较低。而缓解应力集中的方法多为采用变刚度荷载传递介质，通过降低模量的方法降低压应力，但是此方法制作工艺复杂。因此有必要设计一种新的用于多束碳纤维平行拉索的连续曲锥形复合式锚具解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于多束碳纤维平行拉索的连续曲锥形复合式锚具及方法，通过使用曲锥形，将压应力峰值由荷载端移动至曲锥末端，并且使用多个不同半径的锥形，使得每个曲锥产生的压应力从荷载端到自由端逐渐增大，尾部使用曲锥夹片锚固，提高了安全储备的同时，减轻了应力不均匀性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于多束碳纤维平行拉索的连续曲锥形复合式锚具，包括若干碳纤维杆、粘接锚固段和夹片锚固段，所述的粘接锚固段包括连续曲锥形锚杯、前端索体定位装置、后端索体分丝板和环氧铁砂，所述的连续曲锥形锚杯由连续多段不同半径的曲锥形内壁相连而成，多段曲锥形内壁的半径不同，且曲锥形内壁半径从锚具的荷载端到自由端依次减小，所述的后端索体分丝板设置在连续曲锥形锚杯的后端，所述的前端索体定位装置设置在连续曲锥形锚杯的前端，所述的前端索体定位装置和后端索体分丝板上均对应开设有若干圆通孔；