[实用新型]防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索及大拉力索

说明书

本实用新型公开了一种防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索及大拉力索，所述的防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索，包括碳纤维纱束和设置在所述碳纤维纱束外围的网格状束缚层，所述的碳纤维纱束包括沿同一方向排列的若干碳纤维纱；所述相邻的碳纤维纱之间、碳纤维纱与所述网格状束缚层之间通过树脂基体粘合固化为一体结构。本实用新型的外层网格状束缚层复合内部主承力层结构，可有效防范索在应力大小或方向发生变化时产生基体胀裂、纤维脱粘等失效风险，提高拉力索的鲁棒性及长期使用的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及一种大拉力单索，具体涉及一种防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索，本实用新型还涉及所述防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索的制备方法及其应用。

背景技术

主缆是悬索桥的主承力构件，也是悬索桥的生命线，目前通用的大拉力索一般采用钢索；随着碳纤维复合材料技术的发展，各国在桥梁方面探索大拉力索的应用，1996年在瑞士的温特图尔建成了世界上第一座的使用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)索的斜拉桥—Stork桥，在其24根斜拉桥的拉索中，2根斜拉索采用了CFRP拉索，其余仍是高强钢绞线拉索。日本的Tskuba市人行桥和法国的Laroin市斜拉桥均因荷载轻而全部采用了CFRP斜拉索。1999年丹麦建成了总长80m的Herning人行斜拉桥，该桥采用的16根CFRP斜拉索，每根CFRP斜拉索是由32根CFRP绞线组成。美国的Gilman桥采用6根CFRP斜拉索和6根AFRP斜拉索取代了该桥中部分传统钢索；日本在Kurushima悬索桥(跨径1030m)中，首次采用碳纤维束作为猫道的主要缆索，选择碳纤维索的主要原因是其自重只有钢缆索的1/5，可以减小索的初拉力。

CFRP拉索由于长期处于高应力等级受力状态，对拉力索强度及尺寸稳定性和长期使用可靠性要求苛刻，限制了目前阶段CFRP索在实际桥梁工程中的应用和推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索，所述的防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力索具有质量轻，抗拉强度高，受到外力冲击时尺寸稳定性好，不容易产生破坏等特点，可以大幅度减小复合材料索受力情况下的尺寸稳定性和长期使用的可靠性，可有效避免长期使用的风险。

本实用新型还涉及防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索的制备方法；

进一步地，本实用新型还涉及所述的防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索构成的大拉力索。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索，包括：

碳纤维纱束和设置在所述碳纤维纱束外围的编织网格状束缚层，所述的碳纤维纱束包括沿同一方向排列的若干碳纤维纱；所述相邻的碳纤维纱之间、碳纤维纱与所述网格状束缚层之间通过树脂基体粘合固化为一体结构。

所述碳纤维纱的拉伸强度为5880MPa-6500MPa，拉伸模量为294GPa-320GPa，伸长率为2.0％-5％。

网格状束缚层包括多个增强纤维束，增强纤维束之间相互交叉设置构成网格状；所述每个增强纤维束包括沿相同方向排列的增强纤维纱。

所述每一碳纤维纱束包括85～95股12K碳纤维纱；所述增强纤维束包括24根6K增强纤维纱。

所述的树脂基体为环氧树脂或乙烯基树脂。

一种的防胀型碳纤维增强树脂基复合材料大拉力单索的制备方法，包括下述方法：

S1、将用作束缚层的增强纤维纱的纱卷固定在高速编织机编织轮上，将碳纤维纱和增强纤维纱穿过模具固定到牵引机上，合模；