一种FRP纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒及其施作方法与流程

本发明涉及一种预制装配式建筑中钢筋的连接方案。具体涉及到一种frp纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒、内金属骨架、灌浆结构的设计及其作法。其主要特点为创新性的采用锥形截面形状设计，同时内嵌多个环肋连接成的骨架，方便套筒加工的同时增强了其抗剪切性能。

背景技术：

近年来大力推动发展预制装配式建筑，而预制装配式建筑需要大量的灌浆套筒进行钢筋的连接。

传统的连接方式为金属混凝土灌浆套筒，但是在长期的使用过程中发现金属灌浆套筒有着许多问题，其中最主要的一个问题就是它的耐腐蚀性及耐久性差，而frp材料有很强的抗拉强度和耐腐蚀性能，同时为了提高其抗剪强度，为此我们创新性的提出了由金属内骨架和frp组合而成的套筒结构。通过frp材料和金属肋组合的套筒方案，能够充分的利用其抗拉能力抗腐蚀性和耐久性，同时有效的增强该套筒的抗剪切性能，极大延长结构的使用寿命，增强了frp套筒的适用范围，有效的推动预制装配式建筑的发展。

技术实现要素：

此发明主要是为了克服传统金属套筒耐久性和耐腐蚀性差的缺点及frp材料单独使用时抗剪切性能较弱的缺点，简化了套筒的制作过程，施工工艺简单环保，为预制装配式结构提供更优异的钢筋连接方案。

为实现上述目的，本发明采用的方案如下：

一种frp纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒，套筒由金属骨架与骨架外围的frp套筒组成，金属骨架由一个大半径的金属环与若干个半径逐渐减小的偶数个金属圆环由金属连接钢棒组成，纵向连接钢棒按照设计锥形角度进行弯折，并在中间和端部开若干槽用以固定环向金属架，圆环按由中间向两边按半径减小的方式排列放置在金属钢棒预留的卡槽里，焊接成一个整体。金属骨架表层的frp纤维由纵向和横向正向交叉或斜向交叉缠绕而成用frp细丝交替包裹多层形成，采用横向包裹与纵向包裹交替进行，通过双向包裹提高其双向受力能力。frp套筒包裹制作完成后在两端表面设计位置开孔作注浆口与出浆口。

套筒为中间内径大，往两端内径逐渐减小的锥形形状构造。

套筒由内部的金属骨架与表面frp包裹层组成。

套筒内部的内嵌金属骨架为锥形，包括纵向连接钢棒、环向金属架组成，纵向连接钢棒按照设计锥形角度进行弯折，并在中间和端部开若干槽用以固定环向金属架，环向金属环按金属钢棒上预留的卡槽进行放置并且通过焊接形成一个整体的锥形金属框架。中间半径最大的圆环上设计有金属挡杆，用于防止钢筋插入过深。

表层frp包裹层由纵向和横向正向交叉或斜向交叉缠绕而成，先包裹完纵向的一层再进行横向或者斜向的包裹，每层包裹前均进行刷胶操作，如此循环操作多层。通过双向包裹提高其双向受力。

一种frp纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒，套筒绕裹制作完成后将两侧转孔以让钢筋插入。在套筒表面靠近两端处分别开一个孔作为注浆口与出浆口。

本发明的有益效果为：

本发明制作的一种frp纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒能够充分发挥frp材料的超强的抗拉能力，抗腐蚀性及耐久性，有效的克服了传统金属灌浆套筒耐久性差及耐腐蚀性差的缺点，同时内嵌金属框架，提高了套筒整体的抗剪能力。整个发明填补了frp纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒具体设计方面的空白，使其从理论想象走向可运用的实际。同时作为一种新型的性能优异的灌浆套筒，能够有效的推动国家大力倡导的预制装配式建筑的发展。

附图说明

图1：套筒剖视图。

图2：套筒正视图。

图3：金属骨架正视图。

图4：b-b剖视图。

图5：c-c剖视图。

图6：圆环a的三视图。

图7：纵向缠绕frp丝。

图8：横向缠绕frp丝。

具体实施方式

如图1-5所示，一种frp纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒，整个装置包括由金属圆环a1，金属圆环b2，金属圆环c3，金属钢棒5组成的金属骨架，纵向连接钢棒按照设计锥形角度进行弯折，并在中间和端部开若干槽用以固定环向金属架，环向金属环按金属钢棒上预留的卡槽进行放置并且通过焊接形成一个整体的锥形金属框架。带有浆口4的空腔frp纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒，两端插入钢筋6，以及内部的高强灌浆料组成。浆口4包括注浆口与出浆口。

首先将纵向连接钢棒5按照设计锥形角度进行弯折，然后在设计位置开适当深度的凹槽用于金属圆环a1，金属圆环b2，金属圆环c3的安放，安放好后用电焊将金属圆环a1，金属圆环b2，金属圆环c3，金属钢棒5焊接为一个整体。整个金属骨架不仅能够增大套筒的抗剪能力，还能提高套筒与高强灌浆料的机械咬合力。

金属骨架制作完成后在其表面刷胶，先用frp细丝沿骨架纵向金属骨架表面进行对称循环绕裹，要求绕裹紧密，绕裹完一层后在frp表面进行刷胶，沿套筒横向或者斜向再次进行环绕包裹，包裹完成后在表面刷胶再次进行横向绕裹，如此循环往复多层，如图1所示，上方包裹frp细丝7交替进行并且包裹多层。通过双向的frp细丝7的包裹能够有效的提高套筒的双向受力能力。frp包裹层完成并且形成强度后在两端开孔设置注浆口与出浆口。

如图1及图6所示，两端钢筋6插入深度不超过金属挡杆1-a，frp纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒中用高强灌浆料通过注浆口注入高强灌浆料进行填充。在整个灌浆套筒构件实际应用时，剪力可以由内部钢筋及金属骨架承担。在两端钢筋受到拉应力时，拉应力通过钢筋与高强灌浆料之间的摩擦力传递给灌浆料，而灌浆料与frp套筒之间的摩擦力以及套筒与灌浆料之间的斜向约束力将所受拉力最终传递给表面frp包裹层，使frp材料充分承担抗拉能力从而发挥出frp套筒极强的抗拉能力。

上述内容详细的介绍了本发明的主要结构设计信息，内部构造信息，结构的基本原理，主要优点和长处。本行业人员应该了解到本发明不受上述的制作及实施方式的限制，在不脱离本发明的设计思路及结构基本特点的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种FRP纤维交叉缠绕锥形灌浆套筒及其施作方法，该套筒由表层的FRP纤维材料和内嵌金属骨架组成，其形状为两个锥形组合而成的变截面套筒。纵向连接钢棒按照设计锥形角度进行弯折，并在中间和端部开若干槽用以固定环向金属架。环向金属架设计为锥形，与锥形套筒锥形角度相一致，灌浆后环向金属架可增加内部灌浆料和表层FRP纤维之间的机械咬合力。内嵌金属骨架为多个环肋连接而成的整体，方便套筒加工，提高套筒抗剪强度，同时避免灌浆时两端钢筋错位，提高套筒的抗剪切性能。该套筒具有抗腐蚀、自重轻、构造简单、易于加工高等特点，可广泛用作预制装配式钢筋混凝土结构的钢筋连接套筒。

技术研发人员：贾俊峰;高奇;王永欢;兰皓翔;许德胜;吴桐;白玉磊;许坤
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2019.03.13
技术公布日：2019.06.04