[发明专利]一种新型弹性夹环式锚具

说明书

技术领域

本发明涉及一种锚具，尤其是涉及一种新型弹性夹环式锚具。 

背景技术

碳纤维复合材料（CFRP）是纤维复合材料（FRP）的一种，与工程中普遍使用的钢才相比，具有高强、质轻、耐腐蚀、耐电磁等特点；由CFRP材料制成的CFRP筋具备上述各种优点，因此可取代传统意义上的钢材应用于工程实际。同时，CFRP筋非常适合作预应力筋，但由于其横向抗剪强度较低，仅为纵向抗剪强度的10%左右，因此传统的预应力筋锚具不再适用于CFRP筋，需要研发新型CFRP筋锚具以提高CFRP筋的横向抗剪强度。 

现有的用于提高CFRP筋的横向效应的锚具，从锚固受力原理上主要可分为楔形夹持式和粘结型两大类，并由此派生出许多锚具系统，具体如下： 

①、粘结型锚具：锚固效率高，稳定可靠，对碳筋没有损伤，但该种锚具不易对中，对粘结材料的要求高，锚具的尺寸偏大，施工不方便，锚具不能重复使用，粘结材料固化时间和耐久性有待进一步验证。 

②、楔形夹持式锚具又分为夹片式锚具和锥塞式锚具两类。 

夹片式锚具由于夹片夹持效应，对CFRP筋产生较大的夹持力，容易使CFRP筋局部破坏，进而导致锚具失效，另外在锚固区CFRP筋也可能发生剪切破坏。 

锥塞式锚具避免了夹片对CFRP筋的夹持，但是由于CFRP筋在锚具前段不是直线型，存在变角现象，容易产生应力集中导致CFRP筋破坏，对CFRP筋的强度发挥有影响，并且对施工技术要求比较高，实际工程中较少使用。 

③、楔形树脂锚具结合了夹片式锚具和树脂—套管锚具的特点，是对树脂套管锚具的一种改进，但此类锚具仍存在蠕变变形以及湿热抵抗性差的问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能避免锚固区CFRP筋发生破坏的结构简单、施工方便、能重复使用的新型弹性夹环锚具。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种新型弹性夹环式锚具，包括用于套设在CFRP筋锚固区的软金属套管、呈倒锥形的弹性夹环、锚环和锚垫板，所述的弹性夹环紧密套设在所述的软金属套管的中部，所述的弹性夹环整体卡嵌在所述的锚环的锥形孔中，所述的锚环抵接在所述的锚垫板上，所述的弹性夹环的顶端沿其径向设置有三个上矩形槽，所述的弹性夹环的底端沿其径向设置有三个下矩形槽，所述的上矩形槽与所述的下矩形槽沿径向交错分布，所述的软金属套管与所述的CFRP筋之间的摩阻角大于所述的弹性夹环与所述的锚环之间的摩阻角和所述的弹性夹环的圆锥角之和。 

所述的软金属套管采用薄壁铝套管或铜套管，所述的软金属套管的内径与所述的CFRP筋的直径相同，所述的软金属套管的厚度为所述的CFRP筋的厚度的3%-5%，所述的软金属套管的两端比所述的弹性夹环的两端相应的长10-15cm，所述的软金属套管的内表面喷涂砂。软金属套管的作用是在弹性夹环和CFRP筋之间产生较大的接触面，减少CFRP筋上的应力集中现象，软金属套管内表面喷砂主要是满足一些表面比较光滑的碳筋的锚固，对于本身表面就比较粗糙的碳筋没必要再喷砂，外表面不需要喷砂。 

所述的软金属套管的管壁轴向设置有具有一定宽度的缝隙。剪开一条缝后，软金属套管包住碳纤维筋，碳筋在受力向里跟进时，弹性夹环对碳筋产生挤压应力，而弹性夹环经过剪切后产生角点对碳筋产生集中应力，软金属套管起到传力介质，曲面型整体套管可以降低集中应力的影响。 

所述的弹性夹环的圆柱形内孔直径与所述的软金属套管的外径相同，所述的弹性夹环的圆柱形内孔的内壁设置有用于提高所述的弹性夹环与所述的软金属套管之间的摩擦力的凹凸不平的纹路，所述的弹性夹环的外壁光滑且其外壁涂覆有一层用于减小所述的弹性夹环与所述的锚环之间的摩擦力的润滑剂。 

所述的弹性夹环的圆柱形内孔的内壁的边缘处设置成圆角。这样使得CFRP筋在弹性夹环小端受力得到良好的过渡，不会产生应力的突变，有效的减小了端口的应力集中。 

所述的锚环的内锥角略小于所述的弹性夹环的外锥角且两者锥角差为0.05°-0.1°。锥角差主要是可以减小弹性夹环小孔端对碳筋的压力峰值，即当夹环式锚具顶进时，锚具后部先出现压力，随锚环顶进距离增加弹性夹环和碳筋接触面积逐渐增大，压力逐 渐向前端发展，其峰值压力要比普通锚具小，可减小锚环小孔端碳筋表面的应力集中现象，从而避免碳筋在锚环小孔端过早进入受剪破坏，两者锥角差为0.05°-0.1°使锚固区碳筋的接触压应力最为均匀。