FRP构件的粘结型夹具及其安装方法与流程

frp构件的粘结型夹具及其安装方法
技术领域
1.本发明涉及土木工程领域，尤其涉及一种frp构件的粘结型夹具及其安装方法。


背景技术：

2.以碳纤维复合材料(cfrp)为代表的纤维增强复合材料(frp)具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能，是一种新型高性能结构材料，frp材料往往具有超高抗拉强度，将其制作成为只受拉的拉索能充分发挥其抗拉强度，可在大跨空间结构(如索网结构、张弦梁结构)和索承桥中作为主要受拉构件。然而frp筋(索)与横向构件的连接难度大，夹具需特殊设计。传统钢绞线(索)的夹具往往通过横向夹持力固定于钢绞线(索)中部，但由于frp横向抗压强度和抗剪强度较低，且抗弯折能力较弱，过大的横向挤压力和突变的刚度极易损伤frp筋(索)，从而导致其在夹具处破坏。


技术实现要素：

3.为解决frp筋(索)在索承结构中与横向构件的连接问题，本发明提供了一种frp构件的粘结型夹具及其安装方法，能有效减小frp筋(索)在夹具端部由于应力集中导致的剪切和挤压损伤，从而提高抵抗横向力的能力。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种frp构件的粘结型夹具，包括：
5.夹具套筒，所述夹具套筒内设有宽度大于frp构件直径的空腔，所述空腔内填充有锚固剂，所述夹具套筒的筒身上设有所述锚固剂的灌入孔和出气孔；
6.延长筒，装配连接于所述夹具套筒的两端，所述延长筒的内表面设有与所述frp构件尺寸匹配的橡胶套；
7.用于连接横向构件的连接套筒，套设安装于所述夹具套筒的筒身外部。
8.较佳地，所述空腔的中部比两端窄，且所述空腔的中部设有多个横截面呈三角形的凹槽。
9.较佳地，所述灌入孔位于所述空腔的中部位置，所述出气孔位于所述空腔的两端位置。
10.较佳地，所述夹具套筒的内壁两侧设有螺纹，所述延长筒的内壁呈直筒型，所述延长筒的外壁呈锥形且截面较大一端设有与所述夹具套筒的内壁螺纹匹配的外螺纹
11.较佳地，所述夹具套筒的外壁设有螺纹并螺纹匹配有两个约束螺母。
12.较佳地，所述连接套筒的内壁呈直筒型，内径与所述夹具套筒的外壁匹配，并限制于两个所述约束螺母之间。
13.较佳地，所述frp构件为单根frp筋或多根frp筋组成的frp筋索。
14.较佳地，所述连接套筒由两个截面呈半圆形的装配件通过高强螺栓组装形成。
15.较佳地，所述空腔的两端端部设有直筒型卡槽，所述卡槽内卡固有定位环，所述定位环的中心开设有与所述frp构件尺寸匹配的中心孔。
16.为实现上述目的，本发明的第二方面提供了一种frp构件的粘结型夹具安装方法，
包括步骤：
17.提供如上所述的frp构件的粘结型夹具；
18.将所述夹具套筒套设于所述frp构件对应位置；
19.于所述夹具套筒的两端安装所述延长筒，所述延长筒的内衬橡胶套与所述frp构件表面接触；
20.将锚固剂通过所述灌入孔注入所述夹具套筒的空腔内，并从所述出气孔挤出，使所述锚固剂填满所述空腔；
21.待所述锚固剂固化后，将所述连接套筒套设安装于所述夹具套筒外，将所述连接套筒与横向构件连接。
22.由于采用上述技术方案，使得本发明取得的技术效果是：
23.1)夹具套筒内空腔的中部带凹槽，且中部小两端大的双内锥形空腔使夹具套筒可通过锚固剂实现对frp筋(索)的双向滑移约束；
24.2)夹具套筒两端的内村橡胶套的延长筒采用变截面设计，实现刚度的平缓过度，能有效减小frp筋(索)在夹具端部由于应力集中导致的剪切和挤压损伤，从而提高抵抗横向力的能力；
25.3)通过调节两个约束螺母的位置，可以实现对横向构件的连接套筒位置的调节。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例1的frp构件的粘结型夹具的剖面图。
28.图2为图1的1-1处剖面图。
29.图3为本发明实施例1中的夹具套筒的剖面图。
30.图4为本发明实施例1中的延长筒的剖面图。
31.图5为本发明实施例1中的定位环的剖面图。
32.图6为本发明实施例1中的横向连接套筒的剖面图。
33.图7为本发明实施例2的frp构件的粘结型夹具的剖面图。
34.图8为图7的2-2处剖面图。
35.图9为本发明实施例2中的横向连接套筒在装配前的剖面图。
36.图10为本发明实施例2中的横向连接套筒在装配后的剖面图。
37.图11为本发明实施例3的frp构件的粘结型夹具的剖面图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.参阅图1～2，本实施例提供了一种frp构件的粘结型夹具及其安装方法，尤其适用于桥梁结构、大跨度空间结构中。frp(纤维增强复合材料)构件可以是单根frp筋10，也可以是多根frp筋组成的frp筋索10’(见图11)，优选碳纤维筋(cfrp筋)，解决了frp筋(索)与横向构件连接困难的问题。该粘结型frp筋(索)夹具主要包括夹具套筒11、两个延长筒12、横向连接套筒13、两个约束螺母14以及锚固剂15，锚固剂15可采用环氧树脂或聚合物砂浆。
40.实施例1：
41.参阅图1～6，是一种适用于frp筋的粘结型夹具的实施例，该夹具包括夹具套筒11、两个延长筒12、横向连接套筒13、两个约束螺母14以及锚固剂15。
42.具体来说，夹具套筒11内有空腔，且空腔中部小两端大，且中部有若干横截面呈三角形的凹槽110，此外夹具套筒的筒身上分别设有灌入孔111和出气孔112，夹具套筒11的外壁和内壁两侧分别设有外螺纹和内螺纹。夹具套筒11内空腔中部的宽度大于待夹持frp筋10的直径，形成供填充锚固剂15的空间，空腔的两端端部位置分别设有直筒型卡槽113，用于卡固有定位环114，定位环114的中心开设有与frp筋10的尺寸匹配的中心孔，用于定位frp筋10。本实施例中，灌入孔111位于空腔的中部位置且处于夹具套筒11下方筒壁，两个出气孔112分别位于空腔的两端位置且处于夹具套筒11的上方筒壁、定位环114的内侧。
43.两个延长筒12的内壁为直筒型，外壁呈锥形，截面较大一端外表面有外螺纹，与夹具套筒11两侧内壁螺纹匹配，延长筒12内表面设有与frp筋10尺寸匹配的橡胶套121内衬。
44.两个约束螺母14与夹具套筒11外壁螺纹匹配，用于约束两个约束螺母14之间的横向连接套筒13。
45.连接套筒13内壁呈直筒型，内径与夹具套筒11外壁匹配，套设于夹具套筒11外，并限制于约束螺母13之间。连接套筒13一侧设置有耳板131，耳板131开销轴孔132，用于连接横向构件，如网索结构中的横向杆件。
46.使用时，夹具套筒11套设于frp筋10外，两个定位环114分别设于夹具套筒11两端，夹具套筒11与frp筋10之间填充有锚固剂15。中部带凹槽110且中部小两端大的双内锥形空腔使夹具套筒11可通过锚固剂15实现对frp筋10的双向滑移约束；夹具套筒11两端的内村橡胶套121的延长筒12采用变截面设计，实现刚度的平缓过渡，能有效减小frp筋10在夹具端部由于应力集中导致的剪切和挤压损伤，从而提高抵抗横向力的能力；通过调节两个约束螺母14的位置，可以实现对横向连接套筒13位置的调节。
47.本发明还提供了一种关于上述实施例1中的frp构件的粘结型夹具的安装方法，具体步骤如下：
48.1、对按设计需要设置夹具的frp筋10对应位置的外表面进行粗糙处理(如砂纸打磨)；
49.2、将夹具套筒11套设于frp筋10的对应位置，两端分别通过定位环114定位frp筋10的位置；
50.3、夹具套筒11两端分别安装延长筒12，延长筒12的内衬橡胶套121与所述frp构件10的表面紧密接触；
51.4、将锚固剂15通过下方的灌入孔111注入夹具套筒11的空腔内，并从上方的出气孔112挤出，使锚固剂15充分填满夹具套筒11，随后进行养护。
52.5、待锚固剂15固化养护完成后，将横向连接套筒13套设于夹具套筒11外，并采用
约束螺母14对连接套筒13进行约束定位，将连接套筒13的耳板131与横向构件连接。
53.实施例2：
54.如图7～10所示，与实施例1的不同之处在于：可将横向连接套筒13更改为装配式结构。具体地，将横向连接套筒13改为由两个部件133通过高强螺栓134组装的形式，如此可在frp筋10两个端部锚具安装后再安装横向连接套筒(或在施工时再安装)。
55.实施例3：
56.如图11所示，与实施例1和2的不同之处在于：被夹持的frp构件可以是多根frp筋组成的frp筋索10’。
57.本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。