[发明专利]一种GFRP锚杆预应力锚固结构及预应力加载方法

说明书

本发明提出了一种GFRP锚杆的预应力锚固结构及预应力加载方法，包括抗扭锚杆系统、承压系统和加载输入系统；所述抗扭锚杆系统由套筒锚杆结构及其防转限位槽和升降滑轨组成，套筒锚杆结构中的套筒设置抗扭配合结构，套筒上端设置外螺纹，其中，防转限位槽和升降滑轨设置在承压系统中；所述承压系统由承压板、减阻钢珠及混凝土承台组成，所述套筒的上端穿过承压板及混凝土承台，其伸出段设置所述外螺纹；所述加载输入系统包括与所述外螺纹螺纹连接并处在减阻钢珠之上的锚固螺母，锚固螺母设置与扭力施加设备连接的扭力输入部位。本发明能够避免GFRP锚杆被剪切破坏和方便安装及确保结构可靠。

技术领域

本发明涉及边坡、隧洞或基坑GFRP锚杆预应力锚固支护领域，特别涉及一种GFRP锚杆的预应力锚固结构及其预应力加载方法。

背景技术

GFRP是一种由树脂基质和纤维材料复合而成的新型加固材料，与钢筋锚杆相比具有耐腐蚀、抗拉强度高、自重轻等优点，GFRP锚杆弹性模量低，约为钢筋的1/4。为限制边坡、隧洞或基坑等加固体前期变形，在使用GFRP锚杆进行边坡、基坑锚固支护时，需施加预应力。

GFRP锚杆为各向异性材料，其抗剪强度约为抗拉强度的1/5～1/4。采用常规锚杆的楔形夹片锚具对GFRP锚杆施加预应力，极易导致锚固部位剪切破坏，不能充分发挥GFRP锚杆的抗拉性能。

GFRP锚杆是由玻璃纤维束经过浸润、压模、挤压、拉拔、固化工艺后成型的，其抗拉强度较高，抗扭性能较差。目前常用的GFRP锚杆施加预应力时，主要用钢套筒填充粘合剂，后转接锚杆或钢绞线，再采用空心千斤顶进行轴向张拉。通过空心千斤顶张拉GFRP锚杆设备复杂，工序繁琐，操作不方便，工作效率低，特别是在需要预应力锚杆加固的倒悬位置，布置千斤顶施加预应力比较困难。

发明内容

本发明要的目的是：针对上述存在的问题，提出一种GFRP锚杆的预应力锚固结构及预应力加载方法，以避免剪切破坏和方便安装及确保结构可靠。

根据本发明的第一个方面，本发明所采用的技术方案如下：

一种GFRP锚杆预应力锚固结构，其特征在于，包括抗扭锚杆系统、承压系统和加载输入系统；

所述抗扭锚杆系统由套筒锚杆结构及其防转限位槽和升降滑轨组成，套筒锚杆结构中的套筒设置抗扭配合结构，套筒上端设置外螺纹，其中，防转限位槽和升降滑轨设置在承压系统中；所述承压系统由承压板、减阻钢珠及混凝土承台组成，所述套筒的上端穿过承压板及混凝土承台，其伸出段设置所述外螺纹；所述加载输入系统包括与所述外螺纹螺纹连接并处在减阻钢珠之上的锚固螺母，锚固螺母设置与扭力施加设备连接的扭力输入部位。

进一步地，所述套筒锚杆结构包括套筒、粘合剂、GFRP锚杆，所述套筒通过粘合剂将套筒与GFRP锚杆杆体牢固结合，防止GFRP锚杆在施加预应力时发生剪切破坏；所述套筒的上端设置所述外螺纹；所述粘合剂形成的套状结构基本布置在套筒和GFRP锚杆重叠的整个长度内。

进一步地，所述套筒锚杆结构包括套筒、粘合剂、GFRP锚杆，所述套筒通过粘合剂将套筒与GFRP锚杆杆体牢固结合；粘合剂形成厚度均匀的连接隔套，套筒和GFRP锚杆保持同轴。

进一步地，所述套筒穿过承台的部分焊接抗扭翼板作为抗扭结构，所述抗扭翼板与升降滑轨滑动连接配合；所述滑轨设置在防转限位槽中。所述滑轨可减少所述抗扭结构与限位槽的接触面积，减小预应力损失。

进一步地，所述承压板顶面围绕套筒锚杆结构的伸出孔设置环形滑轨，在环形滑轨中放置一圈减阻钢珠，所述减阻钢珠为高强度耐腐蚀圆珠，减阻钢珠、滑轨用于减小摩擦阻力，提高力矩与轴向应力的转换效率。

所述混凝土承台根据工程实际情况及设计要求尺寸浇筑，并预留限位槽及孔洞，用于承受所述承压板传递过来的轴向压力；所述混凝土承台预留竖向空槽作为所述防转限位槽，用于限制套筒锚杆结构发生扭转变形。