[发明专利]一种FRP筋锚固用夹片、加工方法及锚固方法

说明书

本发明公开了一种FRP筋锚固用夹片、加工方法及锚固方法，其中FRP筋锚固用夹片呈扇形，在所述夹片的内部为用于放置FRP筋的圆弧形槽，所述夹片的外表面为圆锥面，所述夹片沿长度方向包括变刚度荷载传递第一介质段和变刚度荷载传递第二介质段，夹片刚度自加载端至自由端逐渐增大；所述变刚度荷载传递第一介质段由经树脂浸润的纤维短切纱固化而成；所述变刚度荷载传递第二介质段由经树脂浸润的石英砂固化而成。本发明变刚度荷载传递介质的纤维、石英砂含量和横向刚度自加载端至自由端逐渐增大，可以缓解或消除FRP筋在加载端的“切口效应”，避免应力集中造成FRP筋的横向剪切破坏先于拉伸破坏。

技术领域

本发明涉及一种采用变刚度荷载传递介质的FRP筋夹片式锚具的锚固技术，属于FRP单筋锚固技术领域。

背景技术

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，FRP)是以纤维为增强材料，以树脂为基体材料，并掺加浸润剂等辅助材料，经拉挤工艺形成的一种新型复合材料。FRP具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳和减震性能好等诸多优异性能，是土木工程结构中替换钢筋的理想材料，目前在既有结构的加固以及新建桥梁、海港码头、岛礁建设等结构中均已得到应用。

随着人类的发展，现今建筑结构所处的环境日益严峻，钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的缺点也逐渐显露出来：1)由于腐蚀、材料老化和人为等因素，导致结构开裂，使结构的承载能力下降；2)在钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀的问题尤为严重，钢筋尤其是预应力钢筋锈蚀后导致结构的承载能力大大下降，严重的还会使结构失效。这不仅严重影响结构的正常使用功能和服役寿命，增加其后期维修管理费用，还造成了大量的安全隐患等问题。FRP材料由于具有轻质、高强、耐腐蚀和耐疲劳等优良特性，因此已逐渐成为钢筋的理想替换材料。但是，如何有效建立安全可靠的FRP筋锚固体系仍然是限制FRP材料在工程应用的瓶颈问题。目前，常见的FRP筋锚具形式主要有：粘结型锚具、摩擦型锚具和夹片型锚具。

粘结式锚具是通过树脂等粘结材料将FRP筋本体与外部套管粘结成整体，工作时主要依赖于粘结材料的抗剪切变形能力。这种锚固方式具有受力明确，且粘结材料对FRP筋本体无损伤，只要保证足够的锚固长度以及筋表面的粗糙程度，筋的锚固就能得以实现。但该锚固方法仍存在灌胶工艺复杂、树脂蠕变变形过大和抵抗疲劳性能较弱等不足，并且随着锚固吨位的增大，锚固长度和安装难度也相应显著增加。

摩擦式锚具是在FRP筋与套管之间灌注膨胀材料，固化后的膨胀材料会对套管内的FRP筋表面形成预压力，以增大FRP筋表面的摩擦力，从而实现FRP筋的有效锚固。但该锚固方式仍存在膨胀材料本身抗压强度有限、锚固长度较长、所需空间大、在疲劳荷载、长期持荷等作用下膨胀材料性能难以保证等诸多不足。

夹片式锚具常用于预应力钢绞线的锚固，楔形钢夹片在锚杯内随钢绞线跟进，从而产生较大的挤压力来实现钢绞线的锚固。夹片式锚具应用于钢绞线锚固时，不仅施工方便，而且锚固效率高。FRP材料具有各向异性的特征，与纵向抗拉强度相比，FRP材料的横向抗剪切强度则较弱，只有抗拉强度的十分之一左右。采用夹片式锚具来锚固FRP筋时，锚固区内夹片会对FRP筋产生横向挤压变形，在夹片式锚具加载端出现应力集中现象，容易造成FRP筋的横向剪切破坏先于拉伸破坏。

因此，在综合分析各种形式锚具的优缺点及腐蚀等环境问题情况下，若要推广预应力FRP筋在工程的应用中，开发出安全可靠且施工方便的FRP筋锚固装置已成为亟待解决的问题。

发明内容

技术问题：本发明针对既有锚固方法技术中存在的不足，旨在提供一种适用于光滑表面的光圆FRP单筋的锚固方法，该锚固方法构造简单、施工简易，既能提高筋锚固的可靠性，又能保证筋在长期荷载作用下的安全性。

技术方案：