复合线状体的末端固定结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在土木、桥梁等领域中将用于结构体补强的复合线状体张拉时用于末端固定的复合线状体的末端固定结构。
【背景技术】
[0002]作为代替PC钢绞线的材料已知的有复合线状体。复合线状体是通过用环氧树脂等的热固化树脂将碳纤维等的连续纤维实施复合化，以1X7等绞线状成型的。与PC钢绞线相同，复合线状体具有高拉伸强度和高弹性系数，而且具有重量轻且不生锈等特征。利用这些特征在土木、桥梁等领域中用作现有桥梁的修补用电缆、或预应力混凝土梁或桩的补强用张拉材料、后张法(post-tens1n)式桥梁横梁补强材料等。当复合线状体用于这种用途时，为了张拉复合线状体，需要用于保持其两端部的末端固定构件。
[0003]作为末端固定结构，已知的有将树脂增强碳纤维作为芯的电线的拉桩端部的技术(例如，日本国专利公开公报特开平8 - 237840号公报)。即，将圆筒状两部分结构的缓冲套筒使用在绞合电线的拉桩端部，其中，所述缓冲套筒由将以锌等为主成分的金属材料形成，并在其内周面具有在树脂增强碳纤维的外周卡合的卡合面。其中，通过如下方式形成拉桩端部:在将树脂增强碳纤维作为加强构件并在其周围绞合导电用金属线而成的电线中，在张力构件和导线用金属线的绞合层之间设置缓冲套筒，在这些外侧安装金属套筒，并且压缩固定金属套筒而形成拉桩端部。在该技术中，缓冲套筒在其内周面具有与树脂增强碳纤维的外周卡合的卡合面，且为两部分结构，因此容易安装于树脂增强碳纤维，并且以圆筒状成型，因此阻挡压缩金属套筒时的压缩力，从而具有防止树脂增强碳纤维的压垮或破损等损伤的效果。
[0004]另外，作为复合线状体的末端固定结构，已知的是:在复合线状体上包覆防滑片，并在防滑片上包覆由金属制成的编织层(braid)，并通过楔子夹住该部分并固定的结构(例如，日本国专利第5426678号公报)。其中，用张拉复合线状体时在楔子上产生的外力，使楔子紧固复合线状体，此时，位于楔子下部的防滑片和编织层与复合线状体的凹凸部相应地产生变形，并通过基于该变形的缓冲作用和基于防滑片的摩擦力，具有不产生基于剪切的损伤而在高张拉力的状态下保持复合线状体的功能。
【发明内容】
[0005]发明要解决的课题
[0006]在上述的复合线状体的末端固定结构中，存在如下问题。即，在现有技术中，为了形成绞合导电用金属线而成的电线的拉桩端部，需要用于进行压缩加工的机械装置。若使用机械装置则会导致成本变高。另外，对上述技术所示的两部分的缓冲套筒而言，为了阻挡压缩力而防止碳纤维芯的压垮损伤，需要采用以锌等为主成分的金属来制造。
[0007]另外，当在复合线状体中重叠多张防滑片而使用时，在准备阶段需要层叠多张防滑片。另外，当将以上述方式准备的两个长条状防滑片安装在复合线状体时，使防滑片的方向与复合线状体的轴向平行，并且需要均等地保持两个防滑片的间隔而进行安装，因此在作业时需要熟练的技巧和时间。
[0008]在此，本发明的目的在于，提供如下一种复合线状体的末端固定结构:通过无需使用用于压缩的机械装置而使用复合缓冲材料来保持充分的摩擦力的结构，由此能够简单地进行固定作业。
[0009]解决课题的方法
[0010]本发明的复合线状体的末端固定结构，其特征在于，具备:复合线状体，其用树脂材料使连续纤维复合化而以绞线状成形；缓冲材料，其用于覆盖该复合线状体；楔体，其以筒状形成，并且其外径从受到拉力的一侧端部向固定侧的另一侧端部扩大，而且在其中空部嵌合有所述缓冲材料；及套筒，其设置于该楔体的外周侧，并具有直径朝向固定侧的另一侧端部扩大的圆锥状中空的内部结构。
[0011]根据本发明的复合线状体的末端固定结构，所述连续纤维为碳纤维，所述复合缓冲材料由树脂材料制造。
[0012]根据本发明的复合线状体的末端固定结构，所述复合线状体被纤维包覆，所述纤维向与所述拉力相交叉的方向缠绕。
[0013]根据本发明的复合线状体的末端固定结构，在所述复合缓冲材料和所述楔体之间配置有编织金属线而成的编织构件。
【附图说明】
[0014]图1是示出本发明实施方案的复合线状体的固定结构的剖视图。
[0015]图2是示出组装在所述固定结构的复合线状体和复合缓冲材料的立体图。
[0016]图3是所述复合线状体和复合缓冲材料的分解立体图。
[0017]图4是所述复合缓冲材料的剖视图。
[0018]图5是示出所述复合缓冲材料的端面的主视图。
[0019]图6是示出变形例的安装有编织构件的复合缓冲材料的主视图。
【具体实施方式】
[0020]【用于实施发明的最佳方案】
[0021 ] 下面，根据附图对本发明的实施方案进行说明。
[0022]图1是示出本发明实施方案的复合线状体的固定结构10的剖视图；图2是示出组装在所述固定结构10的复合线状体20和复合缓冲材料30的图；图3是所述复合线状体20和复合缓冲材料30的分解立体图；图4是所述复合缓冲材料30的剖视图；图5是示出所述复合缓冲材料30的端面的主视图。在本说明书中，轴向是指复合线状体20的延伸方向。
[0023]复合线状体的固定结构10具备:复合线状体20，其用树脂材料使连续纤维复合化，从而以绞线状成形；复合缓冲材料30，其用于覆盖该复合线状体20 ;楔体40，其用于覆盖该复合缓冲材料30 ;套筒50，其设置于该楔体40的外周侧。此外，拉力从图1中的左方施加，右方是固定的。
[0024]复合线状体20具有绞合了多根基础丝21的结构。基础丝21以碳纤维(连续纤维)和基体树脂(具代表性的是环氧树脂等热固化树脂)作为主材料，并且在每根基础丝21的基础丝表层形成有在该基础丝21的周围缠绕纤维22而成的包覆结构。即，复合线状体20的各基础丝21的表面具有缠绕并包覆纤维22而成的细微凹凸。
[0025]具有外径为15.2mm的1X7的绞合结构的复合线状体20，基础丝21以一根芯基础丝21a作为中心，并在其周围绞合六根侧基础丝21b而构成。芯基础丝21a及侧基础丝21b的直径均为5.1mm。芯基础丝21a与侧基础丝21b形成的角度，即捻回角具代表性的是9°，该捻回角的优选范围是18°以下。预先在这些各基础丝的表面缠绕并包覆纤维。缠绕纤维之前的基础丝21的直径为4.7mm,并在上面以5.5mm的缠绕节距均匀地缠绕约1，200根直径为33微米的涤纶复丝。缠绕后的基础丝直径为5.1mm0此时相对于基础丝方向的纤维的绕包角为70°。所缠绕的纤维直径具代表性的是33微米，但优选范围是10-50微米。根据纤维的根数和缠绕节距可以任意地调整纤维的缠绕角，具代表性的是70°，但优选范围是 40-80°。
[0026]对于复合缓冲材料30，由在轴向排列维尼纶或聚酯等纤维的纤维强化塑料(FRP)制造，并以圆筒状形成。在内侧具有与复合线状体20的外形嵌合的凹凸部30a。该凹凸部30a具有与构成复合线状体20的基础丝21的外形相对应的凹凸、和与缠绕在各基础丝21的纤维22的形状相对应的细微凹凸。通过这些凹凸部30a，可以在复合线状体20和复合缓冲材料30之间得到高摩擦力。
[0027]复合缓冲材料30的轴向长度以稍微长于楔体40的方式形成。复合缓冲材料呈两部分结构(上模31及下模32)，并且能够安装在复合线状体20的任意位置，安装后覆盖复合线状体20的整个圆周，并具有圆形的外形。
[0028]复合缓冲材料30以如下方式成形。即，将具有上述的外径为15.2mm的1X7的绞合结构的复合线状体20作为芯模。即，作为芯模的复合线状体20与作为固定目标物的复合线状体20是相同的材料和相同的结构。
[0029]在复合线状体20的周围，预先配置浸溃了不饱和聚酯树脂的维尼纶纤维束，将该集束体导入至内径为18mm、长度为1.5m的模具并进行拉拔成型。模具的温度为150°C，拉拔速度为lOcm/min。维尼纶纤维将由1，OOO根直径为14 μ m的单纤维构成的纱线(yarn)作为基本单位，并且使用了四十一根的、以十根该纤维并丝而成的线。不饱和聚酯使用了在间苯二甲酸系不饱和聚酯中配合了作为固化催化剂的有机过氧化物的物质。以该方式，得到了:在中心具有复合线状体的芯模，并在其周围由维尼纶纤维的不饱和聚酯树脂的纤维强化塑料层而构成的外径18mm的成型体。纤维强化塑料层的纤维体积分数约为60%。
[0030]将该成型体切割成170mm的长度，在其剖面周向的O度和180度位置的纤维强化塑料层纵向设置了缝隙。然后，从位于其中心的材料芯剥掉纤维强化塑料层，由此分离成材料芯和两部分的纤维强化塑料层。对于以该方式得到的纤维强化塑料层，外侧呈圆筒状的两部分，内侧具有将在下面描述的凹凸形状。
[0031]即，在复合缓冲材料30的内表面，具体而言具有如下两种凹凸形状。与基础丝21的外形相对应的凹凸是，直径为5.1mm且与芯基础丝21a呈18°以下的角度的圆弧。另外，基于缠绕并包覆在各基础丝21的纤维的细微凹凸是，直径为10-50微米且与基础丝方向呈40-80°的角度的圆弧。
[0032]复合缓冲材料30是，在轴向排列维尼纶纤维并以不饱和聚酯树脂作为基体树脂的纤维强化塑料，与不饱和聚酯树脂的单独固化物相比，轴向的强度和弹性模量增大。艮P，不饱和聚酯树脂单体的固化物的拉伸强度和弹性系数分别为40MPa、3.lGPa，但通过用维尼纶纤维补强不饱和聚酯来使复合缓冲材料30的拉伸强度和弹性系数分别形成为0.76GPa、16GPa，分别约为树脂单体的19倍和5倍。通过以该方式提高复合缓冲材料30的强度和弹性系数，可以得到适用于固定高强度、高弹性的复合线