专利名称：通用型碳纤维筋夹片式锚具的制作方法
技术领域：
本发明涉土木工程锚具，尤其是中碳纤维聚合材料筋(CFRP)锚固设备技术领域。
背景技术：
相对于钢绞线，CFRP筋具有抗拉强度高、耐腐蚀及低松弛等突出优点，可广泛地 应用于土木工程特别是桥梁工程。但CFRP筋抗剪能力差，传统的钢绞线夹片式锚具将会 使CFRP筋在锚固区受到过大的剪力作用而过早地被剪断，其抗拉强度不能得到充分的发 挥，因此，它不能直接用于锚固CFRP筋；另外，CFRP筋按表面形式分，有螺纹状、微压纹状及 光圆表面形式的CFRP筋，因此，急需一种可靠的，可锚固各种表面形式的通用的CFRP筋夹 片式锚具。而现有的CFRP筋夹片式锚具在传统的钢绞线夹片式锚具的基础上对夹片进行 了改造，并引入软金属套管，在一定程度上减少了锚固区CFRP筋的受剪作用，但它们存在 锚环小孔端剪力过大，可靠性差，只能适用于锚固表面粗糙度较高(对表面形状有特殊要求 的)CFRP筋等缺点。
发明内容
鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是设计一种新型的通用型碳纤维筋夹片 式锚具，使之能克服现有技术的以上缺点。本发明的目的是通过如下的手段实现的。通用型碳纤维筋夹片式锚具，由夹片、与夹片相套合的锚环、旋接锚环外表面的限 位固件等组成。夹片为一带内孔的圆锥体剖成2 4片相同大小的单元体构成，其外表面 加工成锥面，其锥角稍大于锚环的内孔锥角，并与锚环内孔匹配；在夹片内设置有软金属套 管，所述套管的内表面敷设有由60 140目硬质颗粒构成的增摩层。本发明能为CFRP筋提供一种夹片式锚具，它能适用于锚固包括光圆CFRP筋在内 的各种表面形式的CFRP筋，可避免CFRP筋在锚环小孔端过早进入受剪破坏，可靠性强，锚 固效率系数超过95%。
图1是本发明的单孔夹片式锚具的剖视图； 图2是图1中的A-A剖视图3是套管结构示意图； 图4是套管横截面示意图； 图5是两种夹片的结构示意图； 图6橡胶圈示意图； 图7是本发明的群锚结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明包括锚环4、夹片3、套管2、橡胶圈7、限位固件5及垫板6。锚环4由高强钢棒加工而得，中间孔道加工成锥形孔，其外表面加工有与限位固 件5匹配的螺纹 ’夹片3的材料选用高强钢棒，先将其外表面加工成锥面，其锥角稍大于锚 环4内孔锥角，并与锚环4内孔匹配，接着通过机械加工设置圆柱体内孔，对其小孔端端部 内外表面作圆角处理，夹片内壁表面设置有环绕内孔纵轴并具有相同间距的齿痕，其齿痕 的间距为8 12mm(疏齿)，或间距为0 8 (密齿)，齿痕的深度呈随间距的增加而加深 的规律，疏齿对应的齿深较密齿的深，齿痕能为夹片3—套管2界面提供较大的咬合力，防 止此界面发生滑移，之后将带内孔的圆锥体剖成2 4片相同大小的单元体，最后对单元体 进行热处理，至此，夹片3a (疏齿)和夹片3b (密齿)即可按此方法加工而得；锚环4的 内孔壁和夹片3外表面的粗糙度相同，均较光滑。加工套管2时，选择较小硬度对应牌号的铝管或铜管，其长度稍大于夹片3的长 度，将其沿轴向分成两半，中间设有一定宽度的切缝8(如图3和图4)，套管的内表面敷设有 由60 140目硬质颗粒构成的增摩层，一般可在其内表面涂刷环氧树脂胶，胶体薄而均勻， 接着将60目至140目的石英砂(或其他材料)撒在胶体表面，并去除未被粘住的多余的石 英砂，石英砂能为CFRPl筋一套管2界面提供较大的摩擦力，防止此界面发生较大的滑移， 待胶体干后，涂砂套管2即可制成。橡胶圈7 (图6)可按设计要求直接从市场上购得；限位固件5为普通的螺母，需与 锚环4匹配；垫板6由普通钢板按设计尺寸加工而成。如图1所示，将CFRP筋1的端部穿过锚环4的锥形孔，将套管2套在CFRP筋1的 锚固区，接着将夹片3塞入锚环4锚孔，将橡胶圈7套在夹片3端部凹槽内，沿CFRP筋1轴 向调节夹片3与套管2的相对位置，将夹片3置于套管2中部，之后将CFRP筋1、套管2及 夹片3整体结构与锚环4塞紧，接着用千斤顶对夹片3的顶部(横截面最大处)施加预紧 力至设计吨位，使CFRP筋1、套管2、夹片3及锚环4之间相互紧贴，并形成一个整体结构， 将限位固件5旋至锚环4中部，并将限位固件5抵靠在垫板6上，待CFRP筋另一端按相同 的方法组装完并在其轴向施加至设计预应力时，旋转CFRP筋另一端的限位固件5并紧贴在 垫板6上，至此，即可完成本发明锚具装置应用。上述CFRP筋1可为各种表面形式的CFRP 筋。图7为多孔夹片式群锚，每个孔对应的组件同上述单孔夹片式锚具，其组装方法 同上述施工工艺，此锚具可适用于需锚固多跟CFRP筋1的结构。采用本发明的结构，CFRP筋的端部穿过锚环的锥形孔，锚环大孔端紧挨CFRP筋端 部，CFRP筋与锚环间有2 4片外表面为锥形的夹片，夹片横截面最小的端部紧挨锚环小 孔端，夹片外表面的锥角大于锚环内孔锥角，CFRP筋与夹片间设置软金属套管(铜套管或 铝套管)，软金属套管内表面(与CFRP筋接触的面)涂有石英砂(或其他材料)，石英砂目 数为60目至140目，锚环的外侧设有限位固件(螺母)，若将CFRP筋作为预应力筋使用时， 施加完预应力后，调节限位固件至相应的位置，并将限位固件置于支撑座上，从而保持预加 力。与现有现有技术比，本发明锚具具有如下优点
1.由于夹片外表和锚环内表面存在倾角差(不同的倾角)，夹片式锚具受力时，其锚固端CFRP筋表面所受的纵向剪力从锚环小孔端至大孔端逐渐变大，减少锚环小孔端CFRP筋 表面的应力集中现象，从而避免CFRP筋在锚环小孔端过早进入受剪破坏；
2.本锚具能锚固包括光圆CFRP筋在内的各种表面形式的CFRP筋，这是由于软金属套 管内表面涂有石英砂(或其他材料)，而相近的夹片式锚具要求CFRP筋的表面需具有较高 的粗糙度，不能很好地锚固光圆表面形式的CFRP筋，本夹片式锚具CFRP筋一套管界面具备 很高的抗滑移能力，避免CFRP筋滑脱，本锚具受极限力时其抗滑移安全系数达到2 3，可 使CFRP筋得到可靠地锚固，较高目数的石英砂几乎不对CFRP筋表层造成损害，从而使得本 锚具备很高锚固效率系数，经试验验证，各种表面形式的CFRP筋对应的本锚具锚固效率系 数均超过95%，且性能稳定；
3.经疲劳试验验证，本夹片式锚具的疲劳性能优异，能完全满足动载作用下的受力要
求；
4.本夹片式锚具具有组装简单方便，张力或加载工艺简单，易于施工，轻巧及组装完 成后即可投入使用等优点。
权利要求
一种通用型碳纤维筋夹片式锚具，由夹片、与夹片相套合的锚环、旋接锚环外表面的限位固件等组成，其特征在于，夹片为一带内孔的圆锥体剖成2～4片相同大小的单元体构成，其外表面加工成锥面，其锥角稍大于锚环的内孔锥角，并与锚环内孔匹配；在夹片内设置有软金属套管，所述套管的内表面敷设有由60～140目硬质颗粒构成的增摩层。
2.根据权利要求1所述之通用型碳纤维筋夹片式锚具，其特征在于，所述夹片内壁表 面设置有环绕内孔纵轴并具有相同间距的齿痕。
3.根据权利要求1所述之通用型碳纤维筋夹片式锚具，其特征在于，所述增摩层由环 氧树脂胶胶接石英砂构成。
4.根据权利要求2所述之通用型碳纤维筋夹片式锚具，其特征在于，所述齿痕之间的 间距为0 12mm。
5.根据权利要求4所述之通用型碳纤维筋夹片式锚具，其特征在于，所述齿痕的深度 呈随间距的增加而加深的规律。
全文摘要
本发明公开了一种通用型碳纤维筋夹片式锚具，由夹片、夹片内侧的增摩套管、与夹片相套合的锚环、旋接锚环外表面的限位固件等组成。夹片为一带内孔的圆锥体剖成2～4片相同大小的单元体构成，其外表面加工成锥面，其锥角稍大于锚环的内孔锥角，并与锚环内孔匹配；在夹片内设置有软金属套管，所述套管的内表面敷设有由60～140目硬质颗粒构成的增摩层。本发明夹片式锚具具备很高的抗滑移能力，避免CFRP筋滑脱，而锚固时对CFRP筋的损伤又极小，受极限力时其抗滑移安全系数达到2～3，可使各种表面形式的CFRP筋得到可靠地锚固。
文档编号E04C5/12GK101967867SQ20101052151
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者任伟平, 侯苏伟, 刘明虎, 叶华文, 强士中, 徐勋, 徐国平, 李永乐, 李翠娟, 肖林, 诸葛萍 申请人:西南交通大学