一种释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及拉索的锚固领域，具体涉及一种释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置。
【背景技术】
[0002]FRP (Fibre Reinforced Polymer/Plastic，纤维增强复合材料)是以纤维为增强材料，以树脂为基体材料，并掺入辅助剂，经拉拔成型和必要的表面处理后，形成的一种新型复合材料。相比于钢材，FRP具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳性能好等优异性能，因此，采用FRP制作而成的FRP拉索具有良好的应用前景。但是，FRP拉索存在难以锚固的问题，因此，FRP拉索无法被广泛应用，尤其对于大吨位的FRP拉索，FRP拉索的上述优异性能仅体现在FRP拉索的轴向，FRP拉索的层间剪切等横向性能较差。FRP拉索锚具用于实现FRP拉索的锚固，现有的FRP拉索锚具可以分为三类:粘结型锚具、摩擦型锚具、挤压型锥形锚具。
[0003]粘结型锚具是通过树脂等粘结材料和外部直筒套管固定拉索，形成一体结构。这种锚固方式受力明确，只要保证足够的锚固长度及拉索表面的粗糙度，拉索就能够得到有效锚固。但是随着拉索张拉吨位的增大，需要的锚固长度迅速增大，锚具的长度过长，所需空间大，导致经济性不足。
[0004]摩擦型锚具是采用膨胀材料作为荷载传递介质，膨胀材料在套管和FRP拉索之间固化后膨胀，对套管内壁产生挤压力，从而增大和套管之间的摩擦力，实现锚固。但是，膨胀材料自身的抗压强度有限，在长期荷载作用下，膨胀材料可能失效，导致锚固失效。
[0005]挤压型锥形锚具可分为机械挤压型锚具和粘结挤压型锚具，机械挤压型锚具类似于钢绞线夹片式锚固方式，夹片对FRP拉索的刚度会产生一个突变，对FRP拉索横向强度较弱的部分会造成咬伤，降低锚固效率，甚至锚固失效。粘结挤压型锚具是采用荷载传递介质与FRP拉索形成一个锥形扩大端，通过具有内锥的套管与锥形扩大端作用，实现整体挤压锚固，其中，荷载传递介质的弹性模量选取非常关键，如果选取的弹性模量太小，会引起较大滑移，造成锚固失效；如果选取的弹性模量太大，会在荷载传递介质受荷端形成集中应力，导致拉索滑移拔出或者产生局部挤压破坏，造成锚固失效。
【实用新型内容】
[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置，结构简单，实现大吨位FRP拉索的有效锚固。
[0007]为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是:一种释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置，用于锚固FRP拉索，该装置包括荷载传递套筒，所述荷载传递套筒的外轮廓呈圆台形，荷载传递套筒包括施荷端和自由端，施荷端的直径< 自由端的直径，荷载传递套筒包括沿中轴线设置的通孔，FRP拉索固定在荷载传递套筒的通孔内；所述荷载传递套筒的外部套有锚固套筒，荷载传递套筒的外表面与锚固套筒的内表面贴合，锚固套筒一体成型，
[0008]所述荷载传递套筒采用预浸树脂的碳纤维通过缠绕的方法制成；
[0009]所述锚固套筒与荷载传递套筒的自由端对应的部分为紧固段，所述锚固套筒与荷载传递套筒的施荷端对应的部分为释放段，荷载传递套筒的施荷端位于锚固套筒内，荷载传递套筒的施荷端的端面与锚固套筒的释放段的端面之间留有距离；
[0010]所述锚固套筒的释放段沿其周向均分为2?8等分，每相邻两等分之间留有间隙，所述释放段的外径 < 紧固段的外径，所述释放段外部套有环向护筒，释放段、紧固段的交汇处与环向护筒的一端固定连接，环向护筒的内表面与释放段的外表面之间留有间隙。
[0011]在上述技术方案的基础上，所述锚固套筒的紧固段外部设置有螺母，所述螺母与紧固段螺纹连接。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述荷载传递套筒与释放段对应部分的长度占荷载传递套筒总长度的10%?40%。
[0013]在上述技术方案的基础上，所述释放段沿其周向均分为4等分。
[0014]在上述技术方案的基础上，每相邻两等分之间的间隙为0.1?1mm。
[0015]在上述技术方案的基础上，所述锚固套筒和环形护筒均采用金属材质制成。
[0016]在上述技术方案的基础上，所述释放段、紧固段的交汇处与环向护筒的一端螺纹连接。
[0017]在上述技术方案的基础上，所述释放段端面的外径 < 释放段另一端的外径，释放段、紧固段的交汇处与环向护筒的一端挤压连接。
[0018]在上述技术方案的基础上，所述环向护筒的内表面与释放段的外表面之间的间隙为 0.1 ?Imnin
[0019]在上述技术方案的基础上，所述荷载传递套筒的纵截面呈等腰梯形，等腰梯形的两腰所在直线之间的夹角为5°?12°。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0021]1、本实用新型释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置中，施荷端位于锚固套筒内，施荷端的端面与释放段的端面之间留有距离；释放段沿其周向均分为2?8等分，每相邻两等分之间留有间隙，释放段的外径<紧固段的外径，释放段外部套有环向护筒，释放段、紧固段的交汇处与环向护筒的一端固定连接，环向护筒的内表面与释放段的外表面之间留有间隙。本装置结构简单，释放段能够释放其对荷载传递套筒的套箍作用，使荷载传递套筒在对应处的径向约束力减弱，有效缓解荷载传递套筒的应力集中现象，有利于荷载传递套筒受力，实现大吨位FRP拉索的有效锚固。
[0022]2、本实用新型释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置中，释放段、紧固段的交汇处与环向护筒的一端固定连接，环向护筒的内表面与释放段的外表面之间留有间隙，既能保证锚固套筒的释放段在径向有一定的外扩活动空间；又能避免锚固套筒无限外扩，从而导致锚固套筒的锚固作用失效。
[0023]3、本实用新型释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置中，荷载传递套筒即为等刚度的荷载传递介质，荷载传递套筒采用预浸树脂的碳纤维通过缠绕的方法制成，材质与FRP拉索相同或相近，便于FRP拉索受力时的荷载传递。
[0024]4、本实用新型释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置中，锚固套筒和环形护筒均采用金属材质制成，对锚固套筒的释放段进行切分等加工时，工艺简单，而且尺寸精度容易控制。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型实施例中释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置的结构示意图；
[0026]图2为图1沿A-A线的剖视图；
[0027]图3为图1沿B-B线的剖视图；
[0028]图4为FRP拉索表面径向应力在锚固区的分布曲线；
[0029]图5为FRP拉索表面剪切应力在锚固区的分布曲线。
[0030]图中:1-FRP拉索；2_荷载传递套筒，2a_自由端，2b_施荷端；3_锚固套筒，3a_紧固段，3b-释放段；4_环向护筒，5-螺母。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
[0032]参见图1所示，本实用新型实施例提供一种释放套箍作用的纤维增强复合材料拉索锚固装置，用于锚固FRP拉索1，该装置包括荷载传递套筒2，荷载传递套筒2的外轮廓呈圆台形，荷载传递套筒2包括施荷端2b和自由端2a，施荷端2b的直径< 自由端2a的直径，荷载传递套筒2包括沿中轴线设置的通孔，FRP拉索I固定在荷载传递套筒2的通孔内。荷载传递套筒2即为荷载传递介质，荷载传递介质是与FRP拉索I相同或相近的材质，用作传递FRP拉索I的荷载，荷载传递套筒2的径向刚度与FRP拉索I的径向刚度接近，且其径向刚度沿FRP拉索I的轴向不变，荷载传递套筒2采用预浸树脂的碳纤维通过缠绕的方法制成。本实施例中，荷载传递套筒2的纵截面呈等腰梯形，等腰梯形的两腰所在直线之间的夹角为5°?12°。
[0033]荷载传递套筒2的外部套有锚固套筒3，荷载传递套筒2的外表面与锚固套筒3的内表面贴合。锚固套筒3 —体成型，锚固套筒3与荷载传递套筒2的自由端2a对应的部分为紧固段3a，锚固套筒3与荷载传递套筒2的施荷端2b对应的部分为释放段3b，荷载传递套筒2的施荷端2b位于锚固套筒3内，荷载传递套筒2的施荷端2b的端面与锚固套筒3的释放段3b的端面之间留有距离。荷载传递套筒2与释放段3b对应部分的长度占荷载传递套筒2总长度的10%?40%。
[0034]参见图1、图2和图3所示，锚固套筒3的紧固段3a外部设置有螺母5，螺母5与紧固段3a螺纹连接，用于将FRP拉索I的张拉荷载传递至FRP拉索I连接的结构(比如连接FRP拉索I的基座)上。锚固套筒3的释放段3b沿其周向均分为2?8等分，每相邻两等分之间留有间隙，本实施例中，释放段3b沿其周向均分为4等分，每相邻两等分之间的间隙为0.1?1mm。释放段3b的外径<紧固段3a的外径，释放段3b外部套有环向护筒4，