[实用新型]一种机械夹持式碳纤维筋锚具

说明书

本实用新型公开了一种机械夹持式碳纤维筋锚具，包括设置有锥形孔的锚杯及从外至内依次设置在锥形孔内的夹片装置、软质金属套管和碳纤维筋，锥形孔的内径从锚杯的自由端至锚杯的受荷端依次减小，夹片装置设置有夹持通孔，软质金属套管位于夹持通孔内，特点是软质金属套管包括低弹性模量段和高弹性模量段，低弹性模量段位于靠近锚杯的受荷端的前部，高弹性模量段位于靠近锚杯的自由端的后部，低弹性模量段和高弹性模量段的内表面和外表面均设置有摩擦层；优点是对碳纤维筋的受力分布设计合理，能避免锥形孔的孔壁在短时间对碳纤维筋产生较大的径向剪切力而发生破坏，有效增强锚具的整体抗拉能力，锚固性能较好。

技术领域

本实用新型涉及一种锚具结构，尤其是一种机械夹持式碳纤维筋锚具。

背景技术

碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic ，简称CFRP）具有轻质高强，热膨胀系数小，抗腐蚀性能好，耐疲劳性能好等优点，特别适合应用于桥梁加固领域，从而替代传统的加固方式。但是，CFRP筋的抗剪切能力较差，传统锚固体系在构造上都存在锚固区受荷端径向压应力过大，自由端径向压应力较小以及受荷端容易应力集中的问题，使得CFRP筋在受荷端被提前剪切破坏而发挥不了CFRP筋的极限抗拉强度，因此，急需要一种锚固效率高、安装简便的夹片式锚具体系。

现有的夹片式CFRP筋锚具设置了夹片和锚杯锥角差以及软质金属套管，一定程度上减少了受荷端的剪切应力，但依旧存在剪切应力过大，锚固效率不是很高的问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对碳纤维筋的受力分布设计合理、能有效增强锚具的整体抗拉能力的机械夹持式碳纤维筋锚具。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种机械夹持式碳纤维筋锚具，包括设置有锥形孔的锚杯及从外至内依次设置在所述的锥形孔内的夹片装置、软质金属套管和碳纤维筋，所述的锥形孔的内径从所述的锚杯的自由端至所述的锚杯的受荷端依次减小，所述的夹片装置设置有夹持通孔，所述的软质金属套管位于所述的夹持通孔内，所述的软质金属套管包括低弹性模量段和高弹性模量段，所述的低弹性模量段位于靠近所述的锚杯的受荷端的前部，所述的高弹性模量段位于靠近所述的锚杯的自由端的后部，所述的低弹性模量段和所述的高弹性模量段的内表面和外表面均设置有摩擦层。

所述的锥形孔的孔壁为内锥微曲面，所述的锥形孔的孔壁的曲率从所述的锚杯的自由端至所述的锚杯的受荷端依次增大，所述的夹片装置的外表面为与所述的锥形孔的孔壁匹配的微曲面。由于夹片装置的外表面和锥形孔的孔壁均设计成相互匹配的微曲面，锥形孔的孔壁的曲率从锚杯的自由端至受荷端依次增大，夹片装置、软质金属套管以及碳纤维筋在向受荷端一起移动的过程中，径向压应力被施加于碳纤维筋，在这个受力过程中，夹片装置直径较大的部分向前移动至锚筒内表面直径相对较小的位置，这时由于夹片装置向前移动部分的曲率小于该部分移动时接触到的锥形孔孔壁的曲率，因此两者之间存在角度差；在预紧的整个过程中，这个角度差是连续变化的，这使得锚具在受荷端的的径向应力较小，自由端的径向压力较大，避免了碳纤维筋在锚杯的受荷端受过大的剪切作用而提前破坏，并且这样的径向压力分布使得碳纤维筋表面的摩擦力呈受荷端锚固区小，自由端锚固区大的分布，而碳纤维筋在张拉过程中，自由端和受荷端之间大部分的摩擦力已经抵消大部分的拉力，故其实自由端处轴力是很小的，因此碳纤维筋在自由端处的表面的摩擦力虽然较大，但是对碳纤维筋造成的损伤并不影响碳纤维筋充分发挥自身的极限抗拉强度，从而增强锚具的整体抗拉能力。

所述的夹片装置包括位于所述的锚杯的自由端的后部的底座和向所述的锚杯的受荷端延伸的至少四片夹持片，所述的夹持通孔的孔壁后段设置有多层分布均匀的环形齿条。环形齿条能有效增大夹片装置与软质金属套管之间的咬合力，防止受力时软质金属套管滑脱。

低弹性模量段包括关于所述的锥形孔的轴心对称设置的两块前弹性片，两块所述的前弹性片之间形成第一切缝，所述的高弹性模量段包括关于所述的锥形孔的轴心对称设置的两块后弹性片，两块所述的后弹性片之间形成第二切缝。