[发明专利]一种缠绕复合式碳纤维板锚固装置

说明书

本发明公开了一种缠绕复合式碳纤维板锚固装置，由内外两部分结构组成。内部为碳纤维板缠绕带肋钢柱，外部为上、下两片卡槽式钢板。外部钢板卡槽内设置一定间距的螺纹，涂刷胶体与带肋钢柱形成咬合。碳纤维板缠绕带肋钢柱的制作工艺为：将碳纤维板材预浸料缠绕在带肋的钢柱上，钢柱通电加热，预浸料受热固化。钢柱通电加热的温度宜控制在165～175℃之间，加热时间为120～150s。待碳纤维预浸料缠绕带肋钢柱制作完成后，将其放入内部设置一定直径凹槽的外部钢板中，外部钢板为两片式结构，设置有两种孔径大小的螺栓孔，小孔径螺栓可将外部钢板的上、下两片式结构锁紧，大孔径螺栓将上述锚固装置固定于混凝土结构的待加固处。

技术领域

本发明属于桥梁加固技术领域，特别涉及一种缠绕复合式碳纤维板锚固装置。

背景技术

由于服役年限、环境、设计施工工艺以及不可抗力或其他未知因素的影响，桥梁结构在服役过程中，不断暴露出一些健康问题。为避免这些因素对桥梁结构进一步损伤，如何合理有效对桥梁结构进行加固，就成为现阶段的研究重点。纤维复合增强塑料(FiberReinforced Plastics，FRP)是一种新型加固用材料，其中碳纤维复合增强塑料(CarbonFiber Reinforced Plastics，CFRP)以优异的耐腐蚀性能、高强、模量可设计等优势，被广泛应用于加固维护工程中。

为充分发挥碳纤维板的高强优势，对碳纤维板进行预应力加载。选择何种锚具构造形式夹持碳纤维板会直接影响整个锚固系统的锚固质量与效率。目前用于碳纤维板的锚具研究仍然存在诸多问题和技术难点，绝大多数锚具体积笨重，不便于现场施工操作，且费用昂贵。就其性能而言，当达到极限状态时，碳纤维板锚具会在碳纤维板材出现破坏之前提前损坏甚至彻底破坏，不能保证将碳纤维板材高强的性能完全发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缠绕复合式碳纤维板锚固装置，以解决上述存在的技术问题。本发明的缠绕式复合式锚固装置，可以提高锚固效率，有效实施预应力碳纤维板的性能发挥。

为达到上述目的，本发明技术方案详细描述如下：

一种缠绕复合式碳纤维板锚固装置，由内外两部分结构组成，内部为碳纤维预浸料缠绕的带肋钢柱，外部为卡槽式钢板结构。

优选的，所述外部的卡槽式钢板结构包括上下两片卡槽式钢板，上下两片卡槽式钢板中心处均设置有一半圆形凹槽，凹槽的直径为20～30mm，上下两片卡槽式钢板对接后，其内部凹槽闭合，凹槽内设置有螺纹，螺纹间距1～2mm。

优选的，所述带肋钢柱的直径为20～30mm，肋深为1～1.5mm，缠绕层数依据碳纤维预浸料厚度与肋深进行计算确定。

优选的，所述内部碳纤维预浸料缠绕带肋钢柱的制备流程方法为：在碳纤维板拉挤成型工艺过程中，施加一定牵引力将碳纤维丝束通过浸胶池，通过两层一定孔径的模具，将多余胶体挤出，并将其缠绕在带肋钢柱上，完成碳纤维预浸料缠绕的带肋钢柱，通电进行加热，温度控制在165～175℃之间，加热时间为120～150s。

优选的，将上述预制完成的碳纤维预浸料缠绕带肋钢柱装入外部卡槽式钢板结构中上下两片卡槽式钢板凹槽内，涂刷结构胶体，上、下两片卡槽式钢板对接完整，锁紧卡槽式钢板上下螺栓，挤出多余胶体后将该锚固装置整体锚固于桥梁结构的待加固部位。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)碳纤维预浸料缠绕在带肋钢柱上，缠绕方向沿碳纤维的纵向，可以有效发挥碳纤维丝束的高强性能。钢柱表面设置一定深度的肋，碳纤维丝束与胶握裹于钢柱肋间，可以有效提高纤维丝束与带肋钢柱之间的粘接，形成有效的粘接力与摩擦力。

(2)不同于之前的锚固系统，卡槽式钢板通过胶体亦或不通过胶体直接作用于碳纤维板表面，卡槽式钢板与碳纤维板之间的粘接力与摩擦力较小。预制完成的碳纤维缠绕带肋钢柱，装入外部卡槽式钢板结构的卡槽中，可有效增加锚固装置的锚固效率。