一种金属筋材与非金属筋材连接装置及方法

技术领域：

本发明属于不同筋材连接技术领域，涉及一种金属筋材与非金属筋材连接装置及方法。

背景技术：
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目前，随着建筑结构基础埋深的加大，地下连续墙、抗浮锚杆等地下结构用量不断加大。金属锈蚀问题在地下抗浮和结构加固领域日渐突出，虽然采取一系列防腐措施，但由于金属基体性质，作为地下永久结构，难以保证其持久的工作性。为解决上述问题，很多学者提出了非金属筋材，例如玻璃纤维筋材、玄武岩纤维筋材、碳纤维筋材等，试验证明：非金属筋材确实可以代替金属筋材作为地下永久支护结构。但是在实际工程中，由于此类非金属筋材存在脆性，剪切性能较差，特别针对地下抗浮工程，锚杆与岩土体的锚固段较难处理，主要体现两方面：其一，纤维筋材不能现场弯折处理，弯折设计必须在其生产过程中一次成型；其二，没有弯折设计时，需要特殊的锚固装置进行锚固，导致施工工期的延长。近年来，有研究者将非金属筋材用在与岩土体锚固，与结构构件的锚固筋材用金属筋材，这样既能防止内锚固段腐蚀问题的出现，又与传统外锚固施工工艺相结合，方便施工，但由于两种筋材的物理力学性质不同，目前二者的连接方式是亟待解决的难题。cn201320334830.9提出了一种能够连接单根frp绞线的连接器，该连接器由夹片、金属套管、锚杯、连接套筒组成，对于同种非金属绞线的连接效果较好，但不利于实际工程应用推广；cn201020261373.1提出了一种frp筋与钢绞线连接器及复合拉索的装置，主要由钢铰线端连接件、钢铰线锚固件、中空连接件等构建组成，稳定性较高，但结构较复杂，且不适合用作永久结构。

技术实现要素：
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本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种金属与非金属筋材连接装置及方法，促进非金属筋材在地下抗浮工程的应用推广，解决金属与非金属筋材的连接问题。

为了实现上述目的，本发明所述连接装置的主体结构包括非金属筋材、环形凹槽、第一连接护筒、双向螺母、第二连接护筒、橡胶垫和金属筋材；第一连接护筒和第二连接护筒分别套在非金属筋材和金属筋材端头，第一护筒和第二护筒通过双向螺母连接，第一连接护筒和第二连接护筒靠近双向螺母的内壁上设有螺纹，其余部分内壁分布有环形凹槽，环形凹槽内注有环氧树脂，使第一连接护筒和非金属筋材、第二连接护筒和金属筋材之间贴合紧密，橡胶垫设置在第二连接护筒上的螺纹与环形凹槽交界处，防止环氧树脂堵塞与双向螺母配合的螺孔。

本发明所述第一连接护筒和第二连接护筒的长度为250～300mm，其中设有螺纹的部分长度为50mm，保证第一连接护筒和第二连接护筒与双向螺母能够完成连接，环氧树脂填满环形凹槽，用作锚固肋，当筋材受拉时，强化非金属筋材与第一连接护筒、金属筋材与第二连接护筒之间的咬合力。

本发明所述双向螺栓为两侧对称螺杆，螺杆上两端的螺纹分别与第一连接护筒和第二连接护筒内侧螺纹配对，两侧对称螺杆上的螺纹呈反向布置。

本发明所述环氧树脂外加固化剂根据实际需要进行配比拌合而成。

本发明所述橡胶垫厚度为3～5mm，直径与连接护筒内径一致。

本发明对地下结构抗浮工程中金属与非金属筋材进行连接的具体过程为：

(1)非金属锚杆(gfrp)安装完成后，将锚固砂浆养护到设计强度；

(2)将双向螺母与第一连接护筒连接，选用环氧树脂与固化剂按20：1的质量比拌合制成环氧树脂后直接注入第一连接护筒内(配合比可以根据施工条件做适当变更)，环氧树脂注入完成后，立即将第一连接护筒套在非金属筋材锚头上；

(3)将第二连接护筒的一端用与双向螺母等型号的螺母拧紧，然后从另一端将橡胶垫植入第二连接护筒内，按相同与步骤(2)相同的方法注入环氧树脂，然后立即将金属锚杆(hrb335)插入第二连接护筒内；

(4)拆除连接护筒上的与双向螺母等型号的螺母，将带有金属筋的第二连接护筒与已经固定在非金属筋上的双向螺母彼此拧紧固定；

(5)浇筑基础底板，养护到设计强度，实现金属与非金属筋材的连接。

本发明与现有技术相比，其结构简单，便于组装且性能可靠，采用双向螺母连接两类筋材，锚固性能更加可靠，可以用于连接两种不同材质(金属与非金属)的筋材，还可以用于不同直径的筋材的连接，且筋材与连接护筒之间采用环氧树脂，既起到粘结作用，有能达到止水的效果，在实际操作中，方便快捷，省时省力。

附图说明：

图1为本发明所述金属与非金属筋材连接装置的示意图。

图2为本发明所述金属与非金属筋材连接装置的截面剖面图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。

实施例：

本实施例所述金属与非金属筋材连接装置的主体结构包括非金属筋1、环形凹槽2、第一连接护筒3、双向螺母4、第二连接护筒5、橡胶垫6和金属筋7；第一连接护筒3和第二连接护筒分别套在非金属筋1和金属筋7端头，第一护筒3和第二护筒通过双向螺母4连接，第一连接护筒3和第二连接护筒靠近双向螺母4的内壁上设有螺纹，其余部分内壁分布有环形凹槽2，环形凹槽2内注有环氧树脂8，使第一连接护筒3和非金属筋1、第二连接护筒5和金属筋7之间贴合紧密，橡胶垫6设置在第二连接护筒5上的螺纹与环形凹槽交界处，防止环氧树脂8堵塞与双向螺母4配合的螺孔。

本实施例所述第一连接护筒3和第二连接护筒5的长度为250～300mm，其中设有螺纹的部分长度为50mm，保证第一连接护筒3和第二连接护筒5与双向螺母4能够完成连接，环氧树脂8填满环形凹槽2，用作锚固肋，当筋材受拉时，强化非金属筋材1与第一连接护筒3、金属筋7与第二连接护筒5之间的咬合力。

本实施例所述双向螺栓4为两侧对称螺杆，螺杆上两端的螺纹分别与第一连接护筒3和第二连接护筒5内侧螺纹配对，两侧对称螺杆上的螺纹呈反向布置。

本实施例所述环氧树脂8外加固化剂根据实际需要进行配比拌合而成。

本实施例所述橡胶垫6厚度为3～5mm，直径与连接护筒内径一致。

本实施例对地下结构抗浮工程中金属与非金属筋材进行连接的具体过程为：

(6)非金属锚杆1(gfrp)安装完成后，将锚固砂浆养护到设计强度；

(7)将双向螺母4与第一连接护筒3连接，选用环氧树脂与固化剂按20：1的质量比拌合制成环氧树脂8后直接注入第一连接护筒3内(配合比可以根据施工条件做适当变更)，环氧树脂8注入完成后，立即将第一连接护筒套在非金属筋材1锚头上；

(8)将第二连接护筒5的一端用与双向螺母4等型号的螺母拧紧，然后从另一端将橡胶垫6植入第二连接护筒5内，按相同与步骤(2)相同的方法注入环氧树脂8，然后立即将金属锚杆7(hrb335)插入第二连接护筒5内；

(9)拆除连接护筒5上的与双向螺母4等型号的螺母，将带有金属筋7的第二连接护筒5与已经固定在非金属筋1上的双向螺母4彼此拧紧固定；

(10)浇筑基础底板，养护到设计强度，实现金属与非金属筋材的连接。

技术特征：

1.一种金属筋材与非金属筋材连接装置，其特征在于，主体结构包括非金属筋材、环形凹槽、第一连接护筒、双向螺母、第二连接护筒、橡胶垫和金属筋材；第一连接护筒和第二连接护筒分别套在非金属筋材和金属筋材端头，第一护筒和第二护筒通过双向螺母连接，第一连接护筒和第二连接护筒靠近双向螺母的内壁上设有螺纹，其余部分内壁分布有环形凹槽，环形凹槽内注有环氧树脂，使第一连接护筒和非金属筋材、第二连接护筒和金属筋材之间贴合紧密，橡胶垫设置在第二连接护筒上的螺纹与环形凹槽交界处，防止环氧树脂堵塞与双向螺母配合的螺孔。

2.根据权利要求1所述金属筋材与非金属筋材连接装置，其特征在于，所述第一连接护筒和第二连接护筒的长度为250～300mm，其中设有螺纹的部分长度为50mm，保证第一连接护筒和第二连接护筒与双向螺母能够完成连接，环氧树脂填满环形凹槽，用作锚固肋，当筋材受拉时，强化非金属筋体与第一连接护筒、金属筋材与第二连接护筒之间的咬合力。

3.根据权利要求1所述金属筋材与非金属筋材连接装置，其特征在于，所述双向螺栓为两侧对称螺杆，螺杆上两端的螺纹分别与第一连接护筒和第二连接护筒内侧螺纹配对，两侧对称螺杆上的螺纹呈反向布置。

4.根据权利要求1所述金属筋材与非金属筋材连接装置，其特征在于，所述环氧树脂外加固化剂根据实际需要进行配比拌合而成。

5.根据权利要求1所述金属筋材与非金属筋材连接装置，其特征在于，所述橡胶垫厚度为3～5mm，直径与连接护筒内径一致。

6.一种采用如权利要求1所述装置连接金属筋材与非金属筋材连接的方法，其特征在于，具体过程为：

(1)非金属筋材安装完成后，将锚固砂浆养护到设计强度；

(2)将双向螺母与第一连接护筒连接，选用环氧树脂与固化剂按20：1的质量比拌合制成环氧树脂后直接注入第一连接护筒内，环氧树脂注入完成后，立即将第一连接护筒套在非金属筋材锚头上；

(3)将第二连接护筒的一端用与双向螺母等型号的螺母拧紧，然后从另一端将橡胶垫植入第二连接护筒内，按相同与步骤(2)相同的方法注入环氧树脂，然后立即将金属筋材插入第二连接护筒内；

(4)拆除连接护筒上的与双向螺母等型号的螺母，将带有金属筋材的第二连接护筒与已经固定在非金属筋材上的双向螺母彼此拧紧固定；

(5)浇筑基础底板，养护到设计强度，实现金属筋材与非金属筋材的连接。

技术总结
本发明属于不同筋材连接技术领域，涉及一种金属筋材与非金属筋材连接装置及方法，第一连接护筒和第二连接护筒分别套在非金属筋材和金属筋材端头，第一护筒和第二护筒通过双向螺母连接，第一连接护筒和第二连接护筒靠近双向螺母的内壁上设有螺纹，其余部分内壁分布有环形凹槽，环形凹槽内注有环氧树脂，使第一连接护筒和非金属筋材、第二连接护筒和金属筋材之间贴合紧密，橡胶垫设置在第二连接护筒上的螺纹与环形凹槽交界处，防止环氧树脂堵塞与双向螺母配合的螺孔；其结构简单，便于组装且性能可靠，采用双向螺母连接两类筋材，锚固性能更加可靠，且筋材与连接护筒之间采用环氧树脂，既起到粘结作用，有能达到止水的效果，方便快捷，省时省力。

技术研发人员：闫楠;张明义;白晓宇;李翠翠;王永洪;章伟;张亚妹;闫君;王忠胜;井德胜;黄永峰;吕承禄
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：2021.03.26
技术公布日：2021.07.23