專利名稱：一種新型彈性夾環式錨具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種錨具，尤其是涉及一種新型彈性夾環式錨具。
背景技術：
碳纖維復合材料(CFRP)是纖維復合材料(FRP)的一種，與工程中普遍使用的鋼才相比，具有高強、質輕、耐腐蝕、耐電磁等特點；由CFRP材料制成的CFRP筋具備上述各種優點，因此可取代傳統意義上的鋼材應用于工程實際。同時，CFRP筋非常適合作預應力筋，但由于其橫向抗剪強度較低，僅為縱向抗剪強度的10%左右，因此傳統的預應力筋錨具不再適用于CFRP筋，需要研發新型CFRP筋錨具以提高CFRP筋的橫向抗剪強度。現有的用于提高CFRP筋的橫向效應的錨具，從錨固受力原理上主要可分為楔形夾持式和粘結型兩大類，并由此派生出許多錨具系統，具體如下:①、粘結型錨具:錨固效率高，穩定可靠，對碳筋沒有損傷，但該種錨具不易對中，對粘結材料的要求高，錨具的尺寸偏大，施工不方便，錨具不能重復使用，粘結材料固化時間和耐久性有待進一步驗證。②、楔形夾持式錨具又分為夾片式錨具和錐塞式錨具兩類。夾片式錨具由于夾片夾持效應，對CFRP筋產生較大的夾持力，容易使CFRP筋局部破壞，進而導致錨具失效，另外在錨固區CFRP筋也可能發生剪切破壞。錐塞式錨具避免了夾片對CFRP筋的夾持，但是由于CFRP筋在錨具前段不是直線型，存在變角現象，容易產生應力集中導致CFRP筋破壞，對CFRP筋的強度發揮有影響，并且對施工技術要求比較高，實際工程中較少使用。③、楔形樹脂錨具結合了夾片式錨具和樹脂一套管錨具的特點，是對樹脂套管錨具的一種改進，但此類錨具仍存在蠕變變形以及濕熱抵抗性差的問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能避免錨固區CFRP筋發生破壞的結構簡單、施工方便、能重復使用的新型彈性夾環錨具。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種新型彈性夾環式錨具，包括用于套設在CFRP筋錨固區的軟金屬套管、呈倒錐形的彈性夾環、錨環和錨墊板，所述的彈性夾環緊密套設在所述的軟金屬套管的中部，所述的彈性夾環整體卡嵌在所述的錨環的錐形孔中，所述的錨環抵接在所述的錨墊板上，所述的彈性夾環的頂端沿其徑向設置有三個上矩形槽，所述的彈性夾環的底端沿其徑向設置有三個下矩形槽，所述的上矩形槽與所述的下矩形槽沿徑向交錯分布，所述的軟金屬套管與所述的CFRP筋之間的摩阻角大于所述的彈性夾環與所述的錨環之間的摩阻角和所述的彈性夾環的圓錐角之和。 所述的軟金屬套管采用薄壁鋁套管或銅套管，所述的軟金屬套管的內徑與所述的CFRP筋的直徑相同，所述的軟金屬套管的厚度為所述的CFRP筋的厚度的3%-5%，所述的軟金屬套管的兩端比所述的彈性夾環的兩端相應的長10-15cm，所述的軟金屬套管的內表面噴涂砂。軟金屬套管的作用是在彈性夾環和CFRP筋之間產生較大的接觸面，減少CFRP筋上的應力集中現象，軟金屬套管內表面噴砂主要是滿足一些表面比較光滑的碳筋的錨固，對于本身表面就比較粗糙的碳筋沒必要再噴砂，外表面不需要噴砂。所述的軟金屬套管的管壁軸向設置有具有一定寬度的縫隙。剪開一條縫后，軟金屬套管包住碳纖維筋，碳筋在受力向里跟進時，彈性夾環對碳筋產生擠壓應力，而彈性夾環經過剪切后產生角點對碳筋產生集中應力，軟金屬套管起到傳力介質，曲面型整體套管可以降低集中應力的影響。所述的彈性夾環的圓柱形內孔直徑與所述的軟金屬套管的外徑相同，所述的彈性夾環的圓柱形內孔的內壁設置有用于提高所述的彈性夾環與所述的軟金屬套管之間的摩擦力的凹凸不平的紋路，所述的彈性夾環的外壁光滑且其外壁涂覆有一層用于減小所述的彈性夾環與所述的錨環之間的摩擦力的潤滑劑。所述的彈性夾環的圓柱形內孔的內壁的邊緣處設置成圓角。這樣使得CFRP筋在彈性夾環小端受力得到良好的過渡，不會產生應力的突變，有效的減小了端口的應力集中。所述的錨環的內錐角略小于所述的彈性夾環的外錐角且兩者錐角差為
0.05° -0.1°。錐角差主要是可以減小彈性夾環小孔端對碳筋的壓力峰值，即當夾環式錨具頂進時，錨具后部先出現壓力，隨錨環頂進距離增加彈性夾環和碳筋接觸面積逐漸增大，壓力逐漸向前端發展，其峰值壓力要比普通錨具小，可減小錨環小孔端碳筋表面的應力集中現象，從而避免碳筋在錨環小孔端過早進入受剪破壞，兩者錐角差為0.05° -0.1°使錨固區碳筋的接觸壓應力最為均勻。所述的上矩形槽和所述的下矩形槽的寬度分別為0.4mm-0.6mm，所述的上矩形槽和所述的下矩形槽的深度分別為所述的彈性夾環長度的3/4-4/5，所述的上矩形槽徑向和所述的下矩形槽徑向分別穿透彈性夾環。由于彈性夾環和所用CFRP筋的直徑基本相等，這樣兩者之間的空隙小，當彈性夾環向錨環推進時就可以很快對CFRP筋起到夾持作用，同時CFRP筋和彈性夾環直徑接近，由于彈性夾環是一個整體，彈性夾環割透后，CFRP筋可以更容易穿過。所述的錨環的錐形孔的內壁光滑且其內壁涂覆有一層潤滑劑。以減小使用時錨環和彈性夾環之間的摩擦，增加彈性夾環對CFRP筋的夾持力。所述的彈性夾環的圓錐角小于或等于所述的錨環與所述的彈性夾環之間的摩阻角。以防預緊完畢卸載后彈性夾環回彈出錨環，使得錨具能夠自鎖。所述的彈性夾環采用強度較小的防腐金屬材料，所述的錨環采用防腐金屬材料。以提聞鋪具的抗腐蝕能力。與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明公開了一種新型彈性夾環式錨具，:包括用于套設在CFRP筋錨固區的軟金屬套管、呈倒錐形的彈性夾環、錨環和錨墊板，彈性夾環緊密套設在軟金屬套管的中部，彈性夾環整體卡嵌在錨環的錐形孔中，錨環抵接在錨墊板上，彈性夾環的頂端沿其徑向設置有三個上矩形槽，彈性夾環的底端沿其徑向設置有三個下矩形槽，上矩形槽與所述的下矩形槽沿徑向交錯分布，軟金屬套管與CFRP筋之間的摩阻角大于彈性夾環與錨環之間摩阻角和彈性夾環的圓錐角之和。當彈性夾環頂進錨環的時候，整個彈性夾環同步跟進，并且當CFRP筋產生變形時，三個上矩形槽和三個下矩形槽同步夾緊，這樣使得作用在CFRP筋上的壓力更均勻，不會對CFRP筋造成局部損失，不存在普通夾片式錨具由于夾片跟進距離過長導致夾片錯位和各片夾片分布不均勻，導致CFRP筋受力不均勻等情況出現；同時軟金屬套管與CFRP筋之間的摩阻角大于彈性夾環與錨環之間摩阻角和彈性夾環的圓錐角之和，以使預應力碳筋錨固良好，不致滑移。綜上所述，本發明一種新型彈性夾環式錨具利用角度差和軟化區概念，從錨具材料和夾片形式出發，結合夾片錨具和軟金屬套管錨具的優點，提供一種結構簡單、設計靈活、施工方便的新型彈性夾環錨具。


圖1為本發明的彈性夾環式錨具的結構示意圖；圖2為圖1中的A—K'截面首I]視圖；圖3為本發明的軟金屬套管的結構示意圖；圖4為本發明的彈性夾環的結構示意圖；圖5為圖4中的B—B'截面首I]視圖；圖6為本發明的群錨結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

具體實施例本發明一種新型彈性夾環式錨具，如圖1和圖2所示，包括用于套設在CFRP筋I錨固區的軟金屬套管2、呈倒錐形的彈性夾環3、錨環4和錨墊板5，彈性夾環3緊密套設在軟金屬套管2的中部，彈性夾環3整體卡嵌在錨環4的錐形孔中，錨環4抵接在錨墊板5上，彈性夾環3的頂端沿其徑向設置有三個上矩形槽6 (見圖4)，彈性夾環3的底端沿其徑向設置有三個下矩形槽7 (見圖4)，上矩形槽6與下矩形槽7沿徑向交錯分布，軟金屬套管2與CFRP筋I之間的摩阻角大于彈性夾環3與錨環4之間的摩阻角和彈性夾環3的圓錐角之和。在此具體實施例中，如圖3所示，軟金屬套管2采用薄壁鋁套管或銅套管，軟金屬套管2的內徑與CFRP筋I的直徑相同，軟金屬套管2的厚度為CFRP筋I的厚度的3%_5%，軟金屬套管2的兩端比彈性夾環3的兩端相應的長10-15cm，軟金屬套管2的內表面噴涂砂。軟金屬套管2內表面噴砂主要是滿足一些表面比較光滑的碳筋的錨固，對于本身表面就比較粗糙的碳筋沒必要再噴砂，外表面不需要噴砂。軟金屬套管2的管壁軸向設置有具有一定寬度的縫隙8。在此具體實施例中，如圖4和圖5所示，彈性夾環3的圓柱形內孔直徑與軟金屬套管2的外徑相同，彈性夾環3的圓柱形內孔的內壁設置有用于提高彈性夾環3與軟金屬套管2之間的摩擦力的凹凸不平的紋路(圖中未顯示)，彈性夾環3的外壁光滑且其外壁涂覆有一層用于減小彈性夾環3與錨環4之間的摩擦力的潤滑劑(圖中未顯示)。彈性夾環3的圓柱形內孔的內壁的邊緣處設置成圓角(圖中未顯示)。這樣使得CFRP筋I在彈性夾環3小端受力得到良好的過渡，不會產生應力的突變，有效的減小了端口的應力集中。在此具體實施例中，上矩形槽6和下矩形槽7的寬度分別為0.4mm-0.6mm,上矩形槽6和下矩形槽7的深度分別為彈性夾環3長度的3/4-4/5。上矩形槽6和下矩形槽7均徑向穿透彈性夾環3，由于彈性夾環3和所用CFRP筋I的直徑基本相等，這樣兩者之間的空隙小，當彈性夾環3向錨環4推進時就可以很快對CFRP筋I起到夾持作用，同時CFRP筋I和彈性夾環3直徑接近，由于彈性夾環3是一個整體，彈性夾環3割透后，CFRP筋I可以更容易穿過。在穿透徑向的前提下，如果上矩形槽6和下矩形槽7軸向割透的話，就相當于把彈性夾環3分成幾片了，這樣的話在預緊時就會失去同步跟進的效果，成片的夾環接觸的縫隙處也會對碳筋造成擠壓；所以，如果不穿透徑向的話就不存在把彈性夾環3割透的問題了。在此具體實施例中，如圖1所示，錨環4的內錐角略小于彈性夾環3的外錐角且兩者錐角差為0.05° -0.1°。錨環4的錐形孔的內壁光滑且其內壁涂覆有一層潤滑劑。彈性夾環3的圓錐角小于或等于錨環4與彈性夾環3之間的摩阻角。以防預緊完畢卸載后彈性夾環回彈出錨環，使得錨具能夠自鎖。在此具體實施例中，彈性夾環3采用強度較小的防腐金屬材料(例如鋁合金材料)，錨環4采用防腐金屬材料。以提高錨具的抗腐蝕能力。具體操作如下:如圖6所示，首先將錨環4內表面以及彈性夾環3外表面涂上一層潤滑劑，將錨環4抵在錨墊板5上，然后將CFRP筋I的端部穿過錨環4的錐形孔，將軟金屬套管2套在CFRP筋I的錨固區，接著將彈性夾環3塞入錨環4，之后沿CFRP筋I軸向調節彈性夾環3與軟金屬套管2的相對位置，將彈性夾環3置于軟金屬套管2中部，將CFRP筋1、軟金屬套管2及彈性夾環3整體結構與錨環4塞緊；用千斤頂對彈性夾環3的頂部(橫截面最大處)施加預緊力至設計噸位，使CFRP筋1、軟金屬套管2、彈性夾環3、錨環4以及錨墊板5之間相互緊貼，并形成一個整體結構。至此，即可完成本發明錨具裝置應用。群錨的施工方法和上述單個錨具的施工方法相同。當然，上述說明并非對本發明的限制，本發明也并不限于上述舉例。本技術領域的普通技術人員在本發明的實質范圍內，作出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發明的保護范圍。·
權利要求
1.一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于包括用于套設在CFRP筋錨固區的軟金屬套管、呈倒錐形的彈性夾環、錨環和錨墊板，所述的彈性夾環緊密套設在所述的軟金屬套管的中部，所述的彈性夾環整體卡嵌在所述的錨環的錐形孔中，所述的錨環抵接在所述的錨墊板上，所述的彈性夾環的頂端沿其徑向設置有三個上矩形槽，所述的彈性夾環的底端沿其徑向設置有三個下矩形槽，所述的上矩形槽與所述的下矩形槽沿徑向交錯分布，所述的軟金屬套管與所述的CFRP筋之間的摩阻角大于所述的彈性夾環與所述的錨環之間的摩阻角和所述的彈性夾環的圓錐角之和。
2.根據權利要求I所述的一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于所述的軟金屬套管采用薄壁鋁套管或銅套管，所述的軟金屬套管的內徑與所述的CFRP筋的直徑相同，所述的軟金屬套管的厚度為所述的CFRP筋的厚度的3%-5%，所述的軟金屬套管的兩端比所述的彈性夾環的兩端相應的長10-15cm，所述的軟金屬套管的內表面噴涂砂。
3.根據權利要求I所述的一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于所述的軟金屬套管的管壁軸向設置有具有一定寬度的縫隙。
4.根據權利要求I所述的一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于所述的彈性夾環的圓柱形內孔直徑與所述的軟金屬套管的外徑相同，所述的彈性夾環的圓柱形內孔的內壁設置有用于提高所述的彈性夾環與所述的軟金屬套管之間的摩擦力的凹凸不平的紋路，所述的彈性夾環的外壁光滑且其外壁涂覆有一層用于減小所述的彈性夾環與所述的錨環之間的摩擦力的潤滑劑。
5.根據權利要求4所述的一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于所述的彈性夾環的圓柱形內孔的內壁的邊緣處設置成圓角。
6.根據權利要求I所述的一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于所述的錨環的內錐角略小于所述的彈性夾環的外錐角且兩者錐角差為O. 05° -0.1°。
7.根據權利要求I所述的一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于所述的上矩形槽和所述的下矩形槽的寬度分別為O. 4mm-0. 6mm，所述的上矩形槽和所述的下矩形槽的深度分別為所述的彈性夾環長度的3/4-4/5，所述的上矩形槽徑向和所述的下矩形槽徑向分別穿透彈性夾環。
8.根據權利要求I所述的一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于所述的錨環的錐形孔的內壁光滑且其內壁涂覆有一層潤滑劑。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于所述的彈性夾環的圓錐角小于或等于所述的錨環與所述的彈性夾環之間的摩阻角。
10.根據權利要求1-8中任一項所述的一種新型彈性夾環式錨具，其特征在于所述的彈性夾環采用強度較小的防腐金屬材料，所述的錨環采用防腐金屬材料。
全文摘要
本發明公開了一種新型彈性夾環式錨具，特點是包括用于套設在CFRP筋錨固區的軟金屬套管、呈倒錐形的彈性夾環、錨環和錨墊板，彈性夾環緊密套設在軟金屬套管的中部，彈性夾環整體卡嵌在錨環的錐形孔中，錨環抵接在所述的錨墊板上，彈性夾環的頂端沿其徑向設置有三個上矩形槽，彈性夾環的底端沿其徑向設置有三個下矩形槽，上矩形槽與下矩形槽沿徑向交錯分布，軟金屬套管與CFRP筋之間的摩阻角大于彈性夾環與錨環之間的摩阻角和彈性夾環的圓錐角之和，優點是能避免錨固區CFRP筋發生破壞，結構簡單、施工方便、重復使用率高。
文檔編號E04C5/12GK103255878SQ20131007488
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月8日 優先權日2013年3月8日
發明者胡成寶, 朱劍鋒, 方浩, 艾述剛, 劉珍昆, 金俊杰, 戚蕭晨 申請人:寧波大學