[发明专利]一种纤维增强热塑性复合材料单向构件的熔融式锚固方法

说明书

一种纤维增强热塑性复合材料单向构件的熔融式锚固方法。本发明公开了一种FRP拉挤型材的连续制备方法和锚固方法，首先在拉挤成型时，控制连续纤维、带、布或毡的浸胶过程，使之不连续浸胶，实现一段有树脂、一段没有树脂呈现散丝状的FRP拉挤型材的连续生产。然后在没有树脂的散丝段中间位置将生产出来的材料切割开，形成一段段两端端头无树脂、只有纤维的FRP拉挤型材。将端头呈散丝状的FRP拉挤型材或多根平行型材束插入锚固套筒中，再在套筒中填筑黏结剂，形成直接黏结纤维的FRP型材或型材束的黏结式锚固结构。本发明可以快速高效地连续生产适于锚固的端头程散丝状的FRP拉挤型材，并通过直接黏结端头的纤维，极大地增加FRP拉挤型材的黏结锚固面积、提高锚固效率、缩短锚固长度，适合批量大规模生产和推广。

技术领域

本发明涉及一种针对纤维增强热塑性复合材料单向构件的锚固方法，属于土木工程和复合材料技术领域。

背景技术

纤维增强热塑性复合材料是以高性能纤维作为增强体，热塑性树脂作为基体，复合而成的高性能材料。纤维增强热塑性复合材料是纤维增强复合材料(Fiber ReinforcedPolymer，简称FRP)中的一种，另一种是纤维增强热固性复合材料。与纤维增强热固性复合材料相比，纤维增强热塑性复合材料具有可多次熔融固化、固化成型速度快、生产过程清洁无污染、韧性高、抗冲击性能好、损伤容易修补、便于进行回收利用等诸多优点，目前已被广泛用于体育用品、汽车、航空航天工业等领。

纤维增强热塑性复合材料单向构件，包括单向片材与棒材等，可作为拉索或预应力筋用于各种土木工程结构。纤维增强热塑性复合材料单向构件中的纤维都平行排列在同一方向上，是一种典型的正交各项异性材料，在纤维方向上主要体现纤维的力学性能，表现出较高的强度与模量，但在垂直于纤维方向上主要体现树脂基体的力学性能，表现出较低的强度与模量。这造成纤维增强热塑性复合材料单向构件不容易锚固，传统的锚固钢构件(一种典型的各项同性材料)的方法无法有效锚固纤维增强热塑性复合材料单向构件。为了充分发挥纤维增强热塑性复合材料单向构件的抗拉性能，需要对其进行有效锚固。

中国专利202010345199.7公开了一种适用于大吨位FRP拉索的分散锚固装置及分散锚固方法，其中分散锚固装置包括内锥形套筒以及位于内锥形套筒小端端部的小端盖板和位于内锥形套筒大端端部的大端盖板，其特征在于：所述小端盖板为第一分丝板，所述大端盖板为第二分丝板，在内锥形套筒内部还设置有至少一个第三分丝板；在所述第一分丝板上设置有按照第一规律分布的筋材孔；在所述第二分丝板上设置有按照第二规律分布的筋材孔；在所述第三分丝板上设置有按照第三规律分布的筋材孔。该发明的核心在于锚固区FRP拉索的整体弯折以及局部劈叉，能够显著降低FRP拉索在长期持荷下的蠕变变形和避免FRP拉索出现拔出破坏，同时有利于缩减锚具尺寸、降低造价。

中国专利202010981172.7公开了一种FRP拉索锚固方法及锚固端头，步骤为：在FRP拉索锚固区形成沿径向分层变刚度的锥形荷载传递介质；其中，变刚度荷载传递介质是由具有不同弹性模量的材料沿垂直于FRP拉索方向分层平行浇筑而成；荷载传递介质的弹性模量由内而外逐层减小；分层界面位于相邻内层FRP筋与外层FRP筋包络的区域之内；采用与荷载传递介质相匹配的内锥形套筒进行锚固。该锚固方法具有制备难度低、装配精度高、同步受力好和锚固效率高等特点。径向分层变刚度荷载传递介质能够减小锚固区FRP拉索内层FRP筋的拉伸应力和提高外层FRP筋的拉伸应力，从而提升FRP拉索全截面同步受力性能和承载效率。