CN107675835A - 一种复合型锚具及其锚固施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型锚具及其锚固施工方法，所述复合型锚具采用单根挤压和内锥粘结相结合的锚固形式；所述复合型锚具包括外部的端盖组件、锚杯、延长筒和透盖组件以及内部的单根挤压锚、锚杯填料和约束圈；所述锚杯内腔为0.5°～9°内锥孔，或者为大端倾角大、小端平缓的抛物面内锥孔，与延长筒的直筒孔通过螺纹连接并填充所述锚杯填料；所述单根挤压锚尾端有螺纹，在锚杯内浇铸填料时，可通过螺杆等连接部件将其与工具密封板以及工具挡板相连，填料固化后将工具密封板和工具挡板拆除。本发明克服了内锥粘结式锚具易单筋滑脱失效的缺点；无需分丝锚板，降低成本且安装方便；挤压锚与填料紧密的组合在一起，有效地提高了锚具的动静载性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体地说，特别是一种涉及适用于锚固多根纤维筋的复合型锚具及其锚固施工方法。
背景技术
随着现代建筑物和构筑物的强度等材料性能以及安全性要求越来越高，高强纤维复合材料逐渐成为大型建筑物和构筑物的使用材料，高强纤维复合材料以其强度高(有的高于3000MPa，约为高强预应力钢筋的2倍)、重量轻(碳纤维重量约为钢材的1/5)、免锈蚀、抗疲劳性能优越和热膨胀系数小且为负值等优异性能，其制作工艺也日趋成熟，是恶劣自然环境下桥梁等结构及特殊工程中传统钢材的潜在替代品的首选材料，在超级工程不断拔地而起的今天，纤维筋拉索在大跨度桥梁在大空间索网等工程领域方面，因其自重轻、受力性能优越可降低支承结构费用以及节约施工成本，使其经济适用价值日益体现，与此同时，大吨位纤维筋拉索也对其锚具性能提出了严格的要求，工程界热切期盼成熟的纤维筋拉索锚固体系以及更有效的大吨位纤维筋拉索锚固结构。为了充分发挥纤维筋拉索的材料性能，解决纤维筋拉索体系的锚固技术问题并进行优化，突破其工程应用瓶颈已成为目前亟待解决的难题。
首先，现有纤维筋锚具及其锚固形式有如下缺点：
1、粘结型锚具，粘结型锚具主要由套筒和锚杯填料等组成，锚杯填料主要有环氧类树脂结构胶、高性能混凝土和环氧铁砂等。主要采用提高锚杯锥孔大端刚度，减小锚杯小端纤维筋约束应力集中的思路，虽达到了较高的锚固效率系数，但由于粘结锚具中纤维筋束为集中锚固，各筋相互影响，存在单根失效，其余筋会形成多米诺骨牌效应的风险，而且根数越多越容易发生滑脱失效现象，可靠性有待提高。如已有专利：[1]长安大学.一种CFRP筋粘结型锚具：中国，204282649U.2015-04-22[2017-08-20]。
夹片型锚具，夹片型单筋锚具技术虽比较成熟，但是多根纤维筋夹片型锚具的组合形式及可靠性还有待研究，如已有夹片型单筋夹片锚专利：[2]天津大学.一种夹片型CFRP筋夹持式锚具：中国，104695629A.2015-06-10[2017-08-20]。
挤压型锚具，主要分内膨胀挤压和机械挤压两种形式，其中内膨胀挤压型适用于单筋拉索，但对多筋拉索的锚固性能还待考量，而机械挤压型由于存在不可避免的机械损伤，其耐久性有待改善，挤压型锚具虽已开发出有效的夹持结构形式，但是局限于结构引起的耐久性问题还有待进一步优化。
2、复合型锚具，当下，国内常用的夹片型与粘结型锚具相复合的锚固体系，主要由锚环、夹片、软金属、纤维筋等部分组成。主要为夹片型和粘结型相复合，串式复合锚的锚固区粘结应力沿轴向分布较传统锚具更加均匀合理，但由于纤维筋间的相互影响，随着筋束根数增多，锚固效果的改善作用降低，而且工艺处理不当容易损伤筋材，并式复合型锚具粘结和夹持部分协同工作性能良好，但工艺较为复杂，对胶体和金属筒材料性能要求较高，特别是群锚孔间距较大，组装成拉索会使得其两端锚具外径等尺寸过大，不适用于大吨位纤维筋拉索。故急需突破研究瓶颈，开发一种新型复合锚固结构成为需求。如已有“粘结+夹片”复合锚专利：[3]天津大学.一种复合式CFRP筋锚固体系：中国，204531183U.2015-08-5[2017-08-20]。
总而言之，单一类型锚具各有不足，目前的“粘结+夹片”复合锚也有一定的局限性，难以满足行业未来需求。目前针对纤维筋拉索自身特点开发了多种锚固方法，但对大吨位纤维筋拉索的可靠锚固还尚在探索阶段，大吨位纤维筋拉索的筋束众多，各筋承受的应力复杂。单一的锚固形式可靠度不高，不能满足大工程低风险的使用要求。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种复合型锚具及其锚固施工方法。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种复合型锚具，采用单根挤压锚和内锥粘结锚相结合的锚固形式；
所述复合型锚具包括外部的端盖组件、锚杯、延长筒以及透盖组件和内部的单根挤压锚、锚杯填料以及约束圈；所述锚杯内腔为抛物面内锥孔，与所述延长筒的直筒孔通过螺纹连接并填充所述锚杯填料，所述约束圈位于锚杯的内锥孔和延长筒的直筒腔之间；
进一步的，所述单根挤压锚尾端有螺纹，且单根挤压锚埋在锚杯填料内部。
进一步的，所述锚杯内腔为0.5°～9°内锥孔，或者为大端倾角大、小端平缓的抛物面内锥孔；所述锚杯为带内锥孔的圆柱体或者锥形体，其延长筒连接端加工有内螺纹，端盖组件端加工有外螺纹。
进一步的，所述单根挤压锚包括挤压套和挤压簧套；且所述挤压套内壁加工有螺纹。
进一步的，所述挤压套包括前端和后端，所述前端的外径小于所述后端的外径；
所述后端受挤压后，所述后端的外径与所述前端的外径相同。
另一方面，提供了一种复合型锚具的锚固施工方法，其实施步骤如下：
A、首先对纤维筋索体两端锚固端去掉一段保护套，分散各纤维筋进行清洁处理；
B、将纤维筋索体筋束依次穿过透盖组件、延长筒、约束圈和锚杯并伸出足够长度以满足单根挤压锚施工；将挤压簧套、挤压套和纤维筋挤压锚固区进行环氧树脂浸润和金刚砂填充处理，然后将纤维筋穿过挤压设备，分别将挤压簧套和挤压套旋入单根纤维筋，挤压簧套全部旋入，挤压套部分旋入，即纤维筋端头内缩挤压套约10mm，纤维筋放置入挤压套内设定位置后，通过挤压设备挤压挤压套部分外壁，即小径端10mm不挤压；重复以上步骤完成各筋单筋锚固；
C、先将工具密封板放置在锚杯内设定位置，使用螺栓把单根挤压锚固定在工具密封板上，通过螺栓将工具密封板和工具挡板连接，再将索体竖立吊装固定，向锚杯灌注锚杯填料，然后将约束圈和延长筒旋入锚杯并灌注锚杯填料，安装透盖组件；
D、待锚杯填料固结后拆除工具密封板和工具挡板，封填锚杯填料留下的螺栓孔后安装端盖组件，完成一侧锚固端安装；
E、重复A、B、C和D步骤完成另一侧锚固端锚具安装，复合型锚具锚固纤维筋完成。
进一步地，所述工具密封板为带孔球面圆板，其各孔道倾角与相应纤维筋一致。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1.相对现有的复合型锚具，该锚具充分发挥单根挤压锚静载锚固性能的可靠性和内锥粘结型锚具的抗疲劳性能的优越性，内锥粘结加强了单根挤压的锚固性能，单根挤压弥补了内锥粘结的“多米诺骨牌”缺陷，降低了以往单根夹片夹持锚固造成筋材机械咬伤的风险，使本发明相对以往的纤维筋锚具，更稳定、可靠和低风险。
2.本发明在内锥粘结型锚具的基础上，串式组合外径小，锚固性能可靠的单根挤压锚，提出内锥粘结+单根挤压的复合型拉索锚固新结构，在每根纤维筋端头采用机械挤压方法压制上单孔挤压锚，采取工具密封板和工具挡板固定各挤压锚的相对位置，灌注的锚杯填料固化后拆除工具密封板和工具挡板，优化了锚固施工方法，不需要分丝锚板，工具密封板和工具挡板可循环使用，节省材料，由于该施工方法，单根挤压锚埋于锚杯填料内，两者紧密结合，充分发挥单根挤压锚静载锚固性能和内锥粘结式锚具动载疲劳性能，使得纤维筋拉索容易达到较高的锚固效率系数。
3.结合“单根挤压+内锥粘结”的优点，通过单根挤压锚有效地减小了内锥粘结部分的粘结长度，使得本发明外径小，施工简便。而且利用独立的单根挤压锚减少各根纤维筋在锚具内的联动影响，克服了粘结型锚具筋束集中锚固的静载锚固性能不足和挤压型锚具动载性能不足的缺陷。因此，“内锥粘结+单根挤压”复合锚更适用于大吨位纤维筋拉索，容易达到较高的锚固效率系数，降低工程应用的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的复合型锚具结构示意图；
图2是本发明实施例的锚杯抛物面内锥示意图；
图3是本发明实施例的单根挤压锚挤压前示意图；
图4是本发明实施例的单根挤压锚挤压后示意图；
图5是本发明实施例的复合锚锚固施工示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供了一种复合型锚具，参见图1-4，采用单根挤压锚和内锥粘结锚相结合的锚固形式。
参见图1，本实施例中的复合型锚具具体为锚固纤维筋束的复合型锚具；所述复合型锚具包括外部的端盖组件1、锚杯2、延长筒7以及透盖组件8和内部的单根挤压锚3、锚杯填料4以及约束圈6；所述锚杯2内腔为抛物面内锥孔，与延长筒7的直筒孔通过螺纹连接并填充锚杯填料4，所述约束圈6位于锚杯2的内锥孔和延长筒7的直筒腔之间，纤维筋索体9通过延长筒7直筒粘结、锚杯2内锥粘结锚和单根挤压锚3挤压锚固；所述单根挤压锚3尾端有螺纹孔，且单根挤压锚3埋在锚杯填料4内部。
进一步的，参见图2，所述锚杯内腔10为0.5°～9°内锥孔，或者为大端倾角大、小端平缓的抛物面内锥孔；所述锚杯2为带内锥孔的圆柱体或者锥形体，其延长筒7连接端加工有内螺纹，端盖组件1端加工有外螺纹。
进一步的，参见图3，所述挤压套包括前端和后端，所述前端的外径小于所述后端的外径；本实施例中，所述挤压套11挤压前，前端的外径较小，前端约长10mm且不受挤压；
参见图4，挤压套的后端受挤压后，所述后端的外径与所述前端的外径相同，在本实施例中，挤压后两端外径基本一致。
进一步的，参见图3，所述单根挤压锚3包括挤压套11和挤压簧套12；所述挤压套11内壁加工有螺纹。
本实施例提供了一种复合型锚具的锚固施工方法，其实施步骤如下：
A、首先对纤维筋索体9两端锚固端去掉一段保护套，分散各纤维筋5进行清洁处理；
B、将纤维筋索体9筋束依次穿过透盖组件8、延长筒7、约束圈6和锚杯2并伸出足够长度以满足单根挤压锚施工；将挤压簧套12、挤压套11和纤维筋5挤压锚固区进行环氧树脂浸润和金刚砂填充处理，然后将纤维筋5穿过挤压设备，参见图3和图4，分别将挤压簧套12和挤压套11，挤压簧套12全部旋入纤维筋，挤压套11部分旋入，即纤维筋5端头内缩挤压套约10mm，纤维筋5放置入挤压套11内设定位置后，通过挤压设备挤压挤压套11部分外壁，即小径端10mm不挤压。重复以上步骤完成各筋单筋锚固；
C、参见图5，先将工具密封板13放置在锚杯2内设定位置，使用螺栓把单根挤压锚固定在工具密封板13上，通过螺栓将工具密封板13和工具挡板14连接固定工具密封板13相对位置，再将索体9竖立吊装固定，向锚杯2灌注锚杯填料4，然后将约束圈6和延长筒7旋入锚杯并灌注锚杯填料4，安装透盖组件8；
D、待锚杯填料4固结后拆除工具密封板13和工具挡板14，封填锚杯填料4留下的螺栓孔后安装端盖组件1，完成一侧锚固端安装；
E、重复A、B、C和D步骤完成另一侧锚固端锚具安装，复合型锚具锚固纤维筋完成。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1.相对现有的复合型锚具，该锚具充分发挥单根挤压锚静载锚固性能的可靠性和内锥粘结型锚具的抗疲劳性能的优越性，内锥粘结加强了单根挤压的锚固性能，单根挤压弥补了内锥粘结的“多米诺骨牌”缺陷，降低了以往单根夹片夹持锚固造成筋材机械咬伤的风险，使本发明相对以往的纤维筋锚具，更稳定、可靠和低风险。
2.本发明在内锥粘结型锚具的基础上，串式组合外径小，锚固性能可靠的单根挤压锚，提出内锥粘结+单根挤压的复合型拉索锚固新结构，在每根纤维筋端头采用机械挤压方法压制上单孔挤压锚，采用约束圈减小了纤维筋束受到的横向压剪应力，采取工具密封板和工具挡板固定各挤压锚的相对位置，灌注的锚杯填料固化后拆除工具密封板和工具挡板，优化了锚固施工方法，不需要分丝锚板，减少了纤维筋的施工残留应力，工具密封板和工具挡板可循环使用，节省材料，由于该施工方法，单根挤压锚埋于锚杯填料内，两者紧密结合，充分发挥单根挤压锚静载锚固性能和内锥粘结式锚具动载疲劳性能，使得纤维筋拉索容易达到较高的锚固效率系数。
3.结合“单根挤压+内锥粘结”的优点，通过单根挤压锚有效地减小了内锥粘结部分的粘结长度，使得本发明外径小，施工简便。而且利用独立的单根挤压锚减少各根纤维筋在锚具内的联动影响，克服了粘结型锚具筋束集中锚固的静载锚固性能不足和挤压型锚具动载性能不足的缺陷。因此，“内锥粘结+单根挤压”复合锚更适用于大吨位纤维筋拉索，容易达到较高的锚固效率系数，降低工程应用的风险。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种复合型锚具，其特征在于，采用单根挤压锚和内锥粘结锚相结合的锚固形式；
所述复合型锚具包括外部的端盖组件、锚杯、延长筒以及透盖组件和内部的单根挤压锚、锚杯填料以及约束圈；所述锚杯内腔为抛物面内锥孔，与所述延长筒的直筒孔通过螺纹连接并填充所述锚杯填料，所述约束圈位于锚杯的内锥孔和延长筒的直筒腔之间。
2.如权利要求1所述的复合型锚具，其特征在于，所述单根挤压锚尾端有螺纹孔，且单根挤压锚埋在锚杯填料内部。
3.如权利要求1所述的复合型锚具，其特征在于，所述锚杯内腔为0.5°～9°内锥孔，或者为大端倾角大、小端平缓的抛物面内锥孔；所述锚杯为带内锥孔的圆柱体或者锥形体，其延长筒连接端加工有内螺纹，端盖组件端加工有外螺纹。
4.如权利要求1所述的复合型锚具，其特征在于，所述单根挤压锚包括挤压套和挤压簧套，且所述挤压套内壁加工有螺纹。
5.如权利要求4所述的复合型锚具，其特征在于，所述挤压套包括前端和后端，所述前端的外径小于所述后端的外径；
所述后端受挤压后，所述后端的外径与所述前端的外径相同。
6.一种如权利要求1-5所述的复合型锚具的锚固施工方法，其特征在于，步骤包括：
A、首先对纤维筋索体两端锚固端去掉一段保护套，分散各纤维筋进行清洁处理；
B、将纤维筋索体筋束依次穿过透盖组件、延长筒、约束圈和锚杯并伸出足够长度以满足单根挤压锚施工；将挤压簧套、挤压套和纤维筋挤压锚固区进行环氧树脂浸润和金刚砂填充处理，然后将纤维筋穿过挤压设备，分别将挤压簧套和挤压套旋入单根纤维筋，挤压簧套全部旋入，挤压套部分旋入，即纤维筋端头内缩挤压套约10mm，纤维筋放置入挤压套内设定位置后，通过挤压设备挤压挤压套部分外壁，即小径端10mm不挤压；重复以上步骤完成各筋单筋锚固；
C、先将工具密封板放置在锚杯内设定位置，使用螺栓把单根挤压锚固定在工具密封板上，通过螺栓将工具密封板和工具挡板连接，再将索体竖立吊装固定，向锚杯灌注锚杯填料，然后将约束圈和延长筒旋入锚杯并灌注锚杯填料，安装透盖组件；
D、待锚杯填料固结后拆除工具密封板和工具挡板，封填锚杯填料留下的螺栓孔后安装端盖组件，完成一侧锚固端安装；
E、重复A、B、C和D步骤完成另一侧锚固端锚具安装，复合型锚具锚固纤维筋完成。
7.如权利要求6所述的复合型锚具的锚固施工方法，其特征在于，所述工具密封板为带孔球面圆板，其各孔道倾角与相应纤维筋一致。
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| CN109056526A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-12-21 | 浙锚科技股份有限公司 | 一种平行钢丝智能索的冷铸锚及制作方法 |
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2017
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