一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压-粘结型锚固系统及锚固方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压

【技术实现步骤摘要】
一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
‑
粘结型锚固系统及锚固方法


[0001]本专利技术创造属于纤维增强树脂复合材料锚固
，尤其是涉及一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
‑
粘结型锚固系统及锚固方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济快速发展以及对深海、深地、深空等未知领域的不断探索，金属钢材料在服役过程中易发生锈蚀、磨损与疲劳损伤，导致构件或者结构的服役寿命下降，已经不能满足长期服役需求。因此，亟需可以在高温、高湿及往复荷载长期作用等复杂环境下服役的高性能材料。
[0003]纤维增强树脂(fiber reinforced polymer,FRP)复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳等优势。FRP由增强相纤维、连接相树脂基体和纤维/树脂界面组成。增强相纤维决定了复合材料的机械性能；树脂基体在复合材料中起着连接和固定纤维的作用，保证纤维之间的共同受力；纤维/树脂界面作为复合材料中纤维与树脂的过渡区域，主要起应力传递的作用，保证纤维与树脂的协同受力效应及复合材料的短/长期力学性能。同时针对大跨桥梁与海洋工程钢筋的锈蚀与易疲劳问题，FRP杆将会成为其可供选择的替代品。然而，目前FRP树脂类型主要是热固性环氧树脂，通过固化产生化学交联并形成化学键，成为三维网状结构，但热固性树脂脆性高，韧性差，耐疲劳性能差。同时，热固性树脂中大量羟基会与水反应生成氢键，导致其耐久性差。与之相比，热塑性树脂具有良好的力学韧性、机械强度、耐磨耐疲劳、耐湿热耐腐蚀、抗冲击能力及耐应力开裂等优点，还可以回收并循环利用、可塑性高、绿色环保、经济效益高。因此，从性能和经济效益两方面分析，使用热塑性树脂替换热固性树脂制备FRP杆用于土木工程结构中具有更大的发展潜力。
[0004]FRP材料是一种各项异性的材料，沿着纤维方向具有良好的拉伸强度和拉伸膜量，而垂直于纤维方向是靠着树脂的粘结起承载作用，因此其方向的抗剪切和抗挤压强度较低，导致纤维增强复合材料易发生剪切破坏而引发锚固失效。尤其对于FRP杆体，直径差异大、锚固粘结接触面积小等缺点，缺乏高效可靠的锚固装置与锚固方法，是限制其大规模在土木工程中应用的关键因素。目前，根据锚固力分布特点，现有的锚具可分为夹持式和粘结式锚具。夹持式锚具的锚固力是通过系统内部产生的夹挤力和摩擦力提供，但由于其局部巨大的夹挤力易造成FRP杆体损伤，加速其疲劳磨损引发锚具失效；粘结式锚具的锚固力是通过黏结介质(如树脂和水泥基)与套筒和FRP杆体之间的粘结力提供，但由于粘结剂与FRP杆受拉时变形不一致，易使得杆体与胶黏剂之间产生滑移而降低锚固效率。然而，上述锚具是针对热固性杆锚固，并不适用于热塑性树脂基FRP杆，因为热塑性树脂与热固性树脂相比韧性高、受热时变形量大，上述锚具在拉伸时巨大的挤压摩擦力会在局部受力不均匀，导致热塑性基体变形引起锚固失效。此外，上述锚具系统由于未充分考虑纤维复材自身材料特点，存在锚固长度长、锚具内部设计复杂、经济效益差、适用范围小等问题，无法大规模应用在大跨桥梁与海洋平台等土木工程领域。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
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粘结型锚固系统及锚固方法，拟解决高温、高湿、长期承载环境下大跨桥梁与海洋平台结构用热塑性树脂基FRP的锚固难题，同时避免传统锚固系统锚具内部应力集中、锚具内杆体与胶黏剂易脱粘、耐疲劳性能差以及锚固效率低的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：
[0007]一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
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粘结型锚固系统，包括用于对热塑性树脂基 FRP杆预挤压的成型装置和对成型装置挤压后的热塑性树脂基FRP杆粘结夹紧的锚固装置；
[0008]所述成型装置包括成型上钢板和成型下钢板，所述成型上钢板和成型下钢板结构相同且上下正对布置，均包括杆槽段和波形齿面段，当成型上钢板和成型下钢板扣合时上下两个杆槽段形成容纳热塑性树脂基FRP杆的圆杆孔，上下两个波形齿面段形成成型热塑性树脂基FRP杆的波形啮合齿面，圆柱状的热塑性树脂基FRP杆的杆端经成型装置成型为波形圆齿纹路板；
[0009]所述锚固装置包括锚固上钢板槽、锚固下钢板槽、对中环和螺栓，所述锚固上钢板槽和锚固下钢板槽结构相同且上下正对布置，均为在钢块中心处开有矩形开口槽的结构，矩形开口槽的槽底包括若干个高度不同的楔形槽底，锚固上钢板槽、锚固下钢板槽对接后一端为开口端，另一端为封闭端，热塑性树脂基FRP杆上的波形圆齿纹路板设置在锚固上钢板槽和锚固下钢板槽围合的空腔内，热塑性树脂基FRP杆的圆柱杆自开口端穿出，对中环同轴套装在热塑性树脂基FRP杆的圆杆上且嵌装在锚固上钢板槽和锚固下钢板槽形成的圆孔型开口端处，在锚固上钢板槽和锚固下钢板槽的槽底处均开设有若干注胶孔，在锚固上钢板和锚固下钢板的未开槽位置处沿长度方向设有若干连接孔，通过螺栓穿过连接孔使锚固上钢板和锚固下钢板连接，通过若干注胶孔向锚固上钢板和锚固下钢板围合的空腔内填充混合胶黏填充剂。
[0010]更进一步的，矩形开口槽的槽底包括三个高度不同的楔形槽底，且自锚固装置的封闭端至开口端方向，三个楔形槽底深度逐渐增加。
[0011]更进一步的，热塑性树脂基FRP杆的波形圆齿纹路板的板端抵在锚固装置的封闭端处。
[0012]更进一步的，在对中环和圆孔型开口端之间设有密封橡胶圈。
[0013]更进一步的，混合胶黏填充剂填充完成后，每个注胶孔配合一个密封块。
[0014]更进一步的，所述波形齿面段为波形圆齿面段，波形圆齿面段的二维波形线符合正弦曲线函数，根据不同杆径d选择振幅为0.3
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0.8d，杆端压成的板厚为0.6
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0.9d,完整波形个数为4
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8个。
[0015]更进一步的，所述混合胶黏填充剂为环氧树脂、颗粒均匀的铁砂和高效膨胀剂的混合物。
[0016]更进一步的，在每一个楔形槽底上开设一个注胶孔。
[0017]更进一步的，杆槽段的长度为10
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20mm，且杆槽段设置在成型装置中钢板一端的端口处。
[0018]本专利技术创造的另一目的在于提出一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
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粘结型
锚固系统的锚固方法，具体包括以下步骤：
[0019]首先，采用丙酮将成型上钢板、成型下钢板、锚固上钢板槽、锚固下钢板槽、对中环、密封橡胶圈、密封块、热塑性树脂基FRP杆、螺栓的表面杂质清理干净，清理完毕后放置备用；
[0020]然后，将待测的热塑性树脂基FRP杆一端放置在成型装置内，并在成型上钢板放置按不同杆径需求的一定重量的砝码，然后将其一同放置在高温炉中，待加热成型完毕后，热塑性树脂基FRP杆的另一端继续重复上述过程，在热塑性树脂基FRP杆两端的经预挤压形成的波形圆齿板纹路板处各安装一个锚固装置，并分别经对中环校正使得热塑性树脂基FRP杆的中心线与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
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粘结型锚固系统，其特征在于：包括用于对热塑性树脂基FRP杆(3)预挤压的成型装置和对成型装置挤压后的热塑性树脂基FRP杆(3)粘结夹紧的锚固装置；所述成型装置包括成型上钢板(8)和成型下钢板(11)，所述成型上钢板(8)和成型下钢板(11)结构相同且上下正对布置，均包括杆槽段(10)和波形齿面段(9)，当成型上钢板(8)和成型下钢板(11)扣合时上下两个杆槽段(10)形成容纳热塑性树脂基FRP杆(3)的圆杆孔，上下两个波形齿面段(9)形成成型热塑性树脂基FRP杆(3)的波形啮合齿面，圆柱状的热塑性树脂基FRP杆(3)的杆端经成型装置成型为波形圆齿纹路板(13)；所述锚固装置包括锚固上钢板槽(1)、锚固下钢板槽(12)、对中环(4)和螺栓(6)，所述锚固上钢板槽(1)和锚固下钢板槽(12)结构相同且上下正对布置，均为在钢块中心处开有矩形开口槽的结构，矩形开口槽的槽底包括若干个高度不同的楔形槽底(14)，锚固上钢板(1)、锚固下钢板(12)对接后一端为开口端，另一端为封闭端，热塑性树脂基FRP杆(3)上的波形圆齿纹路板(13)设置在锚固上钢板槽(1)和锚固下钢板槽(12)围合的空腔内，热塑性树脂基FRP杆(3)的圆柱杆自开口端穿出，对中环(4)同轴套装在热塑性树脂基FRP杆(3)的圆杆上且嵌装在锚固上钢板槽(1)和锚固下钢板槽(12)所形成的圆孔型开口端处，在锚固上钢板槽(1)和锚固下钢板槽(12)的槽底处均开设有若干注胶孔(15)，在锚固上钢板槽(1)和锚固下钢板槽(12)的未开槽位置处沿长度方向设有若干连接孔，通过螺栓(6)穿过连接孔(16)使锚固上钢板槽(1)和锚固下钢板槽(12)连接，通过若干注胶孔(15)向锚固上钢板槽(1)和锚固下钢板槽(12)围合的空腔内填充混合胶黏填充剂(2)。2.根据权利要求1所述的一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
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粘结型锚固系统，其特征在于：矩形开口槽的槽底包括三个高度不同的楔形槽底(14)，且自锚固装置的封闭端至开口端方向，三个楔形槽底(14)深度逐渐增加。3.根据权利要求1所述的一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
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粘结型锚固系统，其特征在于：热塑性树脂基FRP杆(3)的波形圆齿纹路板(13)的端部抵在锚固装置的封闭端处。4.根据权利要求1所述的一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
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粘结型锚固系统，其特征在于：在对中环(4)和圆孔型开口端之间设有密封橡胶圈(5)。5.根据权利要求1所述的一种用于热塑性树脂基FRP杆的预挤压
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粘结型锚固系统，其特征在于：混合胶黏填充剂(2)填充完成后，每个注胶孔(15)配合一个密封块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：咸贵军，田经纬，李承高，齐肖，郭瑞，岳清瑞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：