本發(fā)明涉及一種滑移自鎖式CFRP筋錨具及其安裝方法。

背景技術(shù)：

CFRP預(yù)應(yīng)力筋是一種橫觀各向同性材料，其具有抗拉強(qiáng)度高、輕質(zhì)和抗疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，有望替代處于惡劣環(huán)境下的預(yù)應(yīng)力鋼筋。然而根據(jù)Nanni等人研究表明：配置CFRP預(yù)應(yīng)力筋的結(jié)構(gòu),其最終承載能力將更多的取決于錨固系統(tǒng)的錨固性能而不是預(yù)應(yīng)力筋本身的強(qiáng)度。由于CFRP預(yù)應(yīng)力筋的橫向強(qiáng)度與縱向強(qiáng)度之比較小，因此傳統(tǒng)的夾片式錨具不再適用。目前國(guó)內(nèi)外CFRP筋錨固方式主要為粘結(jié)式錨具，也有一些關(guān)于改進(jìn)傳統(tǒng)的夾片式錨具方面的研究。改進(jìn)后的夾片式錨具一定程度上較傳統(tǒng)錨具可以提高CFRP筋的錨固效率，但是破壞形式主要為CFRP筋?yuàn)A斷破壞，不能保證CFRP筋的強(qiáng)度予以充分發(fā)揮；粘結(jié)式錨具錨固區(qū)CFRP筋受力均勻，有效避免了夾斷破壞，其粘結(jié)作用主要由環(huán)氧膠和CFRP筋之間的化學(xué)膠著力、摩擦力以及機(jī)械咬合作用組成，由于環(huán)氧膠強(qiáng)度較小，粘結(jié)式錨具的破壞形式主要為滑移破壞，并且粘結(jié)式錨具采用整體張拉施工工藝，一方面，施工中環(huán)氧膠的澆筑質(zhì)量對(duì)錨固質(zhì)量影響較大；另一方面，CFRP筋下料長(zhǎng)度的細(xì)微差異將會(huì)引起錨固力分配不均勻，引起部分CFRP預(yù)應(yīng)力筋錨固作用容易失效。本發(fā)明提出一種新型滑移自鎖式CFRP筋錨具，結(jié)合了粘結(jié)式錨具和夾片式錨具的特點(diǎn)，充分發(fā)揮CFRP筋的材料強(qiáng)度，提高了錨固效率，提供了更大的安全儲(chǔ)備空間，使得錨具破壞形式發(fā)展為拉斷破壞，避免了夾斷破壞和滑移破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種滑移自鎖式CFRP筋錨具及其安裝方法，從傳統(tǒng)的CFRP筋錨具的破壞機(jī)理出發(fā)，結(jié)合了粘結(jié)式錨具和夾片式錨具的特點(diǎn)，使得錨具最終破壞形式為CFRP筋的拉斷破壞，避免了夾斷破壞和滑移破壞，充分發(fā)揮CFRP筋的材料強(qiáng)度，提高了錨固效率，提供了更大的安全儲(chǔ)備空間。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種滑移自鎖式CFRP筋錨具，包括通過(guò)螺栓連接的帶錨杯鋼套筒以及錨固螺栓；帶錨杯鋼套筒錨固段留有錐形錨孔，凹齒曲面夾片安裝于錐形錨孔內(nèi)，CFRP筋外裹鋁套管并穿過(guò)凹齒曲面夾片；帶錨杯鋼套筒注膠端設(shè)置定位套板。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

定位套板上留有定位孔和注膠孔；CFRP筋穿過(guò)凹齒曲面夾片和定位孔之后，通過(guò)注膠孔向帶錨杯鋼套筒內(nèi)灌注環(huán)氧膠。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種滑移自鎖式CFRP筋錨具的安裝方法，包括以下步驟：

1)將CFRP筋穿過(guò)鋼套筒底部錨孔和頂部塑料定位套板，并對(duì)筋材外裹鋁套管；

2)安裝凹齒曲面夾片并預(yù)緊，且通過(guò)張拉CFRP筋自由端來(lái)統(tǒng)一預(yù)緊力；

3)定位準(zhǔn)確后，通過(guò)注膠孔向鋼套筒內(nèi)部注入環(huán)氧膠。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過(guò)在粘結(jié)式錨具自由端附加夾片式錨具，通過(guò)調(diào)整CFRP筋與夾片的滑移量關(guān)系，來(lái)保證在粘結(jié)區(qū)承載力達(dá)到極限時(shí)端頭夾片開(kāi)始分擔(dān)張拉力，從而進(jìn)一步提高錨具極限承載力。相比于普通的夾片式錨具來(lái)說(shuō)，由于粘結(jié)段的作用減小了夾片對(duì)CFRP筋材的機(jī)械咬合作用，避免了CFRP筋被夾片咬斷的發(fā)生；同時(shí)相比于普通的粘結(jié)式錨具來(lái)說(shuō)，夾片分擔(dān)了一部分的外荷載作用，減少了CFRP筋的滑移量，避免了因滑移過(guò)大而出現(xiàn)的滑移破壞。從而提高錨具的極限承載能力，為工程應(yīng)用提供了更高的安全度和可靠度。

【附圖說(shuō)明】

圖1是新型錨具整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是新型錨具結(jié)構(gòu)離散結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是帶錨杯鋼套筒錨杯端結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是凹齒曲面夾片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是帶錨杯鋼套筒注膠端結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是塑料定位套板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是CFRP筋與環(huán)氧膠粘結(jié)滑移全過(guò)程無(wú)量綱荷載位—移曲線圖。

其中：1-帶錨杯鋼套筒；2-錨固螺栓；3-凹齒曲面夾片；4-鋁套管；5-CFRP筋；6-塑料定位套板；7-鋼套筒底部錨孔；8-環(huán)氧膠；9-定位孔；10-注膠孔。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見(jiàn)圖1-圖6，本發(fā)明新型滑移自鎖式CFRP筋錨具，包括帶錨杯鋼套筒1以及錨固螺栓2，錨固螺栓2通過(guò)螺紋與帶錨杯鋼套筒1連接；帶錨杯鋼套筒1錨固段留有錐形錨孔7，凹齒曲面夾片3安裝于錐形錨孔7內(nèi)，CFRP筋5外裹鋁套管4并穿過(guò)凹齒曲面夾片3；帶錨杯鋼套筒1注膠端設(shè)置定位套板6，定位套板6上留有定位孔9和注膠孔10；CFRP筋5穿過(guò)凹齒曲面夾片3和定位孔9之后，通過(guò)注膠孔10向帶錨杯鋼套筒1內(nèi)灌注環(huán)氧膠8，從而對(duì)CFRP筋5形成雙重錨固，極大地提高了錨具的極限承載能力。

本發(fā)明的目的在于推遲了荷載位移曲線下降段的發(fā)生，有效的提高了CFRP筋錨具的承載力，提供了更大的安全儲(chǔ)備，增大了CFRP筋錨具的可靠度，具體安裝方法如下：

1)將CFRP筋穿過(guò)鋼套筒底部錨孔和頂部塑料定位套板，并對(duì)筋材外裹鋁套管。

2)安裝凹齒曲面夾片并預(yù)緊，且通過(guò)張拉CFRP筋自由端來(lái)統(tǒng)一預(yù)緊力。

3)定位準(zhǔn)確后，通過(guò)注膠孔向鋼套筒內(nèi)部注入環(huán)氧膠。

本發(fā)明所涉及的新型滑移自鎖式CFRP筋錨具由帶錨杯鋼套筒，環(huán)氧膠，錨固螺栓，凹齒曲面夾片，鋁套管，塑料定位套板組成。

本發(fā)明的原理：

根據(jù)粘結(jié)滑移三折線本構(gòu)模型，如圖7所示，傳統(tǒng)CFRP粘結(jié)式錨具自由端的無(wú)量綱全過(guò)程荷載—位移曲線，其中，為張拉力與極限承載力比值(對(duì)應(yīng)B點(diǎn))，為對(duì)應(yīng)位移比值。當(dāng)錨具粘結(jié)區(qū)承載力達(dá)到最大時(shí)，對(duì)應(yīng)荷載位移曲線B點(diǎn)位置，CFRP筋與環(huán)氧膠粘結(jié)面抗力由張拉端的摩擦段、中間軟化段和自由端彈性段組成，當(dāng)摩擦段范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，自由端彈性區(qū)逐漸減小，C點(diǎn)過(guò)后錨具承載力開(kāi)始衰減，自由端進(jìn)入軟化區(qū)后(對(duì)應(yīng)D點(diǎn))，承載力急劇下降，直到粘結(jié)區(qū)全部失效進(jìn)入摩擦區(qū)。為了控制CFRP筋荷載位移曲線下降段的發(fā)生，通過(guò)將傳統(tǒng)粘結(jié)型錨具鋼套筒改造成底部帶錨杯的鋼套筒，進(jìn)而在自由端裝配改進(jìn)后的夾片式錨具。在張拉力達(dá)到B點(diǎn)之前，CFRP筋在自由端產(chǎn)生的滑移非常小，因此B點(diǎn)之前張拉力主要由錨具粘結(jié)區(qū)承擔(dān)，當(dāng)張拉力超過(guò)B點(diǎn)后，在軟化段發(fā)展到自由端之前，CFRP筋自由端的滑移量快速增加，從而帶動(dòng)自由端附加夾片跟進(jìn)形成自鎖，此后張拉力由錨具粘結(jié)區(qū)和端部夾片錨固區(qū)共同承擔(dān)，荷載重新分配，自由端儲(chǔ)備的夾片式錨具承擔(dān)部分荷載后，限制了粘結(jié)區(qū)軟化段的發(fā)展。

以上內(nèi)容僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍之內(nèi)。