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一种复合材料拉索及锚固方法

申请号 CN202311381237.4 申请日 2023-10-24 公开(公告)号 CN117905231A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 东南大学; 发明人 万水; 岳汝; 申纪伟; 陈俊; 付理想; 李书利; 符俊冬; 王潇; 周鹏;
摘要 本 发明 公开了一种 复合材料 拉索及锚固方法,复合材料拉索由e束索体采用缠绕或编织的方式形成,通过采用分股索体在固定件上螺旋缠绕k圈或将索体尾端穿插于索体主体中的方法进行复合材料拉索的锚固。本发明分股 位置 处相互缠绕在一起的索体可以形成约束关系,可取消在分股位置处对索体主体的竖向紧固装置,同时索体通过绕杆自 锁 、索体尾端与索体相互编织产生的 摩擦 力 来实现拉索的锚固,将复合材料索体中的拉力传递到固定件上,可消除传统拉索锚固需要的锚具或夹具结构,消除锚具的紧固力对复合材料索体的横向作用,实现拉索自锚,有效提高复合材料拉索的锚固效率,具有结构简单易于工厂化加工等特点,在 土木工程 领域有着广阔的应用前景。
权利要求

1.一种复合材料拉索,其特征在于,所述复合材料拉索包括:由e束索体组成的索体主体,固定件,保护环;
所述的固定件为两个,所述的固定件为圆柱体结构;
圆柱体结构的固定件为周壁为平直段的金属环或为周壁设有多个螺纹槽的金属杆;两个所述固定件的轴线平行且相互对齐布置,且两个所述固定件的轴线与e束索体组成的索体主体的长度方向相垂直;
由e束索体组成的索体主体位于靠近固定件处平分为i股,平分为i股分股索体绕固定件后为索体尾端。
2.根据权利要求1所述的复合材料拉索,其特征在于,e束索体采用并列螺旋旋扭缠绕方式或相互缠绕螺旋编织方式组成索体主体;
并列螺旋旋扭缠绕方式的索体主体位于靠近固定件处平分为i股,分股后的i股索体绕过周壁为平直段结构的固定件或周壁为有多个螺纹槽结构的固定件,i股索体分别关于固定件的轴截面、中性面对称;i股索体绕过固定件后的索体尾端从分股处与索体主体粘结或回转汇入e束索体组成的索体主体内缠绕固定;位于i股索体的分股处布置保护环;
相互缠绕螺旋编织方式的索体主体位于靠近固定件处平分为i股,分股后的i股索体绕过周壁为平直段结构的固定件或周壁为有多个螺纹槽结构的固定件,i股索体分别关于固定件的轴截面、中性面对称;i股索体绕过固定件后的索体尾端回转汇入e束索体组成的索体主体内缠绕固定;位于i股索体的分股处布置保护环。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料拉索,其特征在于,所述的保护环采用高分子材料或金属材料制备。
4.根据权利要求1所述的复合材料拉索,其特征在于,所述的由e束索体平分出的i股索体的索体尾端,
当索体尾端通过缠绕粘结在金属杆上索体主体上时,该索体尾端为自由端;
当索体尾端绕过金属环回转与索体相互缠绕时,该索体尾端为非自由端。
5.根据权利要求1所述的复合材料拉索,其特征在于,所述固定件为两个,金属环的轴向两端分别设有两个凸出环体结构,金属环呈哑铃型结构。
金属杆的周壁设有多个螺距相同、旋向相反的螺纹槽,多个螺纹槽分别首尾相连,螺纹槽的间距与单股索体的宽度相适配。
6.复合材料拉索的锚固方法;其特征在于:锚固步骤如下:
(1)、由e束索体采用并列螺旋旋扭缠绕方式进行缠绕,或采用相互缠绕螺旋编织方式进行缠绕;在固定件处平分为i股索体;
(2)、选定平直段结构的固定件或多个螺纹槽结构的固定件;
(3)、固定件若采用具有水平直段结构的金属环,则分股的i股索体为非自由的索体尾端,索体尾端绕过金属环回转汇入索体本体内;
固定件若采用具有多个螺纹槽结构的金属杆,则分股的i股索体为自由的索体尾端,索体尾端绕过金属杆用胶粘剂与索体主体粘结,或回转汇入索体本体内;
(4)、基于步骤(3)中分股的i股索体采用自由的索体尾端,该分股i股索体分别从具有多个螺纹槽结构的金属杆固定件的上侧和下侧绕入螺纹槽结构内,缠绕K圈固定;
基于步骤(3)中分股i股索体采用非自由的索体尾端,该分股i股索体分别从具有水平直段结构的金属环固定件的上侧和下侧绕入,并分别从相对的另一侧绕出,绕出的分股i股索体用胶粘剂与索体主体粘结或汇入索体本体内;
(5)、分股的i股索体采用胶凝剂粘结索体与固定件,加温固化后形成复合材料拉索。
7.根据权利要求6所述的复合材料拉索的锚固方法;其特征在于:i股索体在金属杆上缠绕k圈绕杆自,或绕过金属环后回转于索体主体中依靠摩擦固定。
8.根据权利要求6所述的复合材料拉索的锚固方法,其特征在于:所述e束索体的i股索体的组数为4的倍数。

说明书全文

一种复合材料拉索及锚固方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种复合材料拉索及锚固方法,属于复合材料拉索锚固结构技术领域。

背景技术

[0002] 复合材料拉索具有轻质高强、高耐腐蚀性及良好的疲劳性能等优点,复合材料自锚式锚固,制作相对简单,锚固效率有所提高,已成功应用于多个工程项目中,在土木工程领域有着广阔的应用前景,但对于这种形式,仍然保留了锚具,在锚固位置处复合材料的横向应较大,不能充分发挥复合材料的优势,在锚固效率、制造技术和应用灵活性仍需改进,因此有必要进一步对CFRP拉索锚固系统进行开发和研究,形成一种新型复合材料拉索,取消传统拉索锚固需要的锚具结构、消除锚具的紧固力对复合材料索体的横向作用,解决复合材料锚固中的一些技术难题,做到施工方便,对材料的合理、高效与精确的使用,达到更好的环境与经济效益,推动复合材料拉索在国内工程中的发展与应用,同时为今后相似工程的施工提供经验与技术参考。

发明内容

[0003] 本发明为取消传统拉索锚固需要的锚具结构、消除锚具的紧固力对复合材料索体的横向作用,提供了一种复合材料拉索及锚固方法。
[0004] 本发明采用如下技术方案:
[0005] 一种复合材料拉索,所述复合材料拉索包括:由e束索体组成的索体主体,固定件,保护环;
[0006] 所述的固定件为两个,所述的固定件为圆柱体结构;
[0007] 圆柱体结构的固定件为周壁为平直段的金属环或为周壁设有多个螺纹槽的金属杆;两个所述固定件的轴线平行且相互对齐布置,且两个所述固定件的轴线与e束索体组成的索体主体的长度方向相垂直;
[0008] 由e束索体组成的索体主体位于靠近固定件处平分为i股,平分为i股分股索体绕固定件后为索体尾端。
[0009] 本发明所述的复合材料拉索,e束索体采用并列螺旋旋扭缠绕方式或相互缠绕螺旋编织方式组成索体主体;
[0010] 并列螺旋旋扭缠绕方式的索体主体位于靠近固定件处平分为i股,分股后的i股索体绕过周壁为平直段结构的固定件或周壁为有多个螺纹槽结构的固定件,i股索体分别关于固定件的轴截面、中性面对称;i股索体绕过固定件后的索体尾端从分股处与索体主体粘结或回转汇入e束索体组成的索体主体内缠绕固定;位于i股索体的分股处布置保护环;
[0011] 相互缠绕螺旋编织方式的索体主体位于靠近固定件处平分为i股,分股后的i股索体绕过周壁为平直段结构的固定件或周壁为有多个螺纹槽结构的固定件,i股索体分别关于固定件的轴截面、中性面对称;i股索体绕过固定件后的索体尾端回转汇入e束索体组成的索体主体内缠绕固定;位于i股索体的分股处布置保护环;
[0012] 本发明所述的复合材料拉索,所述的保护环采用高分子材料或金属材料制备。
[0013] 本发明所述的复合材料拉索,所述的由e束索体平分出的i股索体的索体尾端,[0014] 当索体尾端通过缠绕粘结在金属杆上索体主体上时,该索体尾端为自由端;
[0015] 当索体尾端绕过金属环回转与索体相互缠绕时,该索体尾端为非自由端。
[0016] 本发明所述的复合材料拉索,所述固定件为两个,金属环的轴向两端分别设有两个凸出环体结构,金属环呈哑铃型结构。
[0017] 金属杆的周壁设有多个螺距相同、旋向相反的螺纹槽,多个螺纹槽分别首尾相连,螺纹槽的间距与单股索体的宽度相适配;
[0018] 复合材料拉索的锚固方法;锚固步骤如下:
[0019] (1)、由e束索体采用并列螺旋旋扭缠绕方式进行缠绕,或采用相互缠绕螺旋编织方式进行缠绕;在固定件处平分为i股索体;
[0020] (2)、选定平直段结构的固定件或多个螺纹槽结构的固定件;
[0021] (3)、固定件若采用具有水平直段结构的金属环,则分股的i股索体为非自由的索体尾端,索体尾端绕过金属环回转汇入索体本体内;
[0022] 固定件若采用具有多个螺纹槽结构的金属杆,则分股的i股索体为自由的索体尾端,索体尾端绕过金属杆用胶粘剂与索体主体粘结,或回转汇入索体本体内;
[0023] (4)、基于步骤(3)中分股的i股索体采用自由的索体尾端,该分股i股索体分别从具有多个螺纹槽结构的金属杆固定件的上侧和下侧绕入螺纹槽结构内,缠绕K圈固定;
[0024] 基于步骤(3)中分股i股索体采用非自由的索体尾端,该分股i股索体分别从具有水平直段结构的金属环固定件的上侧和下侧绕入,并分别从相对的另一侧绕出,绕出的分股i股索体用胶粘剂与索体主体粘结或汇入索体本体内;
[0025] (5)、分股的i股索体采用胶凝剂粘结索体与固定件,加温固化后形成复合材料拉索;具体如下:
[0026] 自由的索体尾端与具有多个螺纹槽结构的金属杆固定件缠绕K圈后,分股的i股索体与固定件使用胶凝剂粘结,加温固化后形成复合材料拉索;
[0027] 非自由的索体尾端绕过平直段结构的金属环,且汇入索体本体内后,固定件与索体本体使用胶凝剂粘结,加温固化后形成复合材料拉索。
[0028] 复合材料拉索的锚固方法;e束索体中并列螺旋旋扭缠绕方式或相互缠绕螺旋编织方式,e束索体中的i股索体在金属杆上缠绕k圈绕杆自,或绕过金属环后回转于索体主体中依靠摩擦固定。
[0029] 本发明所述的复合材料拉索的锚固方法,所述i股索体的组数为4的倍数。
[0030] 有益效果
[0031] (1)、本发明提供的复合材料拉索提出了一种采用螺旋或编织方式形成的复合材料拉索,可在固定件附近自行分股,相互缠绕的索体之间形成约束关系,从而取消锚具或夹具结构,消除其对复合材料拉索横向约束力,实现拉索自锚。
[0032] (2)、本发明提供的复合材料拉索针对采用不同编织方式形成的复合材料拉索,提出与之对应的拉索锚固方法。通过将分股索体在固定件上螺旋缠绕k圈或将索体尾端穿插于索体主体中产生摩擦力,将复合材料索体中的拉力传递到固定件上,实现拉索的锚固,锚固效果可靠。
[0033] (3)、锚固方法充分利用缠绕和胶黏剂的共同作用,通过复合材料拉索自身缠绕、摩擦力以及胶黏剂共同作用完成锚固,更大程度上提高了锚固效率;
[0034] (4)、复合材料拉索结构简单、体积轻巧、安装方便,锚固方法可根据实际需求调整复合材料拉索的长度和缠绕圈数,更加便于施工,可降低施工成本,有利于在土木工程领域大面积推广应用。
[0035] (5)、本发明提供的复合材料拉索的锚固方法,依靠拉索绕杆自锁或分股索体与索体主体相互编织产生的摩擦力,将复合材料索体中的拉力传递到固定件上,同时在分股位置处缠绕的索体之间可以相互约束,可取消传统拉索锚固需要的锚具或夹具结构,消除锚具的紧固力对复合材料索体的横向作用,实现拉索自锚,有效提高复合材料拉索的锚固效率,具有结构简单易于工厂化加工等特点,在土木工程领域有着广阔的应用前景。附图说明
[0036] 图1为本发明实施例的复合材料拉索螺旋缠绕成束绕金属杆示意图。
[0037] 图2为本发明实施例的复合材料拉索编织成束绕金属杆示意图。
[0038] 图3为本发明实施例的复合材料拉索螺旋缠绕成束绕金属环示意图。
[0039] 图4为本发明实施例的复合材料拉索编织成束绕金属环示意图。
[0040] 图5a为本发明实施例的复合材料拉索锚固结构的金属杆立体结构示意图。
[0041] 图5b为本发明实施例的复合材料拉索锚固结构的金属杆正视结构示意图。
[0042] 图6a为本发明实施例的复合材料拉索锚固结构的金属环立体结构示意图。
[0043] 图6b为本发明实施例的复合材料拉索锚固结构的金属环正视结构示意图。
[0044] 图7为本发明实施例的复合材料拉索索体锚固方法示意图(索体尾端缠绕于金属杆)。
[0045] 图8为本发明实施例的复合材料拉索索体锚固方法示意图(索体尾端与索体主体缠绕)。
[0046] 图9为本发明实施例的复合材料拉索索体锚固方法示意图(索体尾端穿插于索体主体)。
[0047] 复合材料索体1、索体主体101、分股索体102、索体尾端103、固定件2、金属杆2a、金属杆螺纹槽201、金属杆水平段202、金属环2b、保护环3。

具体实施方式

[0048] 下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明,而仍然实现本发明的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
[0049] 下面结合附图进一步讲述本发明实施例的复合材料拉索锚固方法及复合材料拉索。
[0050] 如图1至图6所示,根据本发明的一个实施例提出的一种复合材料拉索,复合材料拉索包括以下内容:
[0051] 复合材料索体1,包括索体主体101、分股索体102、索体尾端103。其中,索体主体101由e束索体采用缠绕或编织的方式形成,在固定件2附近平分为i股。复合材料索体1位于分股之间的部分为索体主体101,分股后为分股索体102,分股索体绕固定件后为索体尾端
103。
[0052] 固定件2,固定件2有两个,固定件2为圆柱体,两个固定件2的轴线平行且在宽度上两侧对齐,并且两个固定件2的轴线与复合材料索体的长度方向垂直。
[0053] 保护环3,保护环3可布置在分股位置、索体尾端等位置处,防止索体散开。
[0054] 进一步的,索体主体101可由e束索体通过螺旋缠绕或相互编织形式形成。
[0055] 进一步的,保护环3可采用高分子材料或金属材料,保护环对索体的作用较小。
[0056] 进一步的,索体尾端103可为自由端,在固定件2上缠绕后粘结在固定件2或索体主体101上;索体尾端103不为自由端,在固定件2上两侧索体尾端103与索体主体101相互缠绕。
[0057] 进一步的,固定件2为圆柱体可设计为金属杆2a,其周壁设有多个螺距相同、旋向相反的螺纹槽,多个螺纹槽分别首尾相连;固定件2为圆柱体可设计为金属环2b,金属环2b的周壁中间设计为中间为水平段的哑铃型结构。
[0058] 进一步的,与复合材料索体接触的固定件2外表面为磨砂面,复合材料索体1的表面与固定件2外表面、索体尾端103与索体主体101采用胶黏剂粘结固定。
[0059] 另外,本发明实施例还提供用于上述实施例复合材料拉索的锚固方法,索体尾端可在固定件2上缠绕k圈绕杆自锁、索体尾端103绕过固定杆2后穿插于索体主体101中。
[0060] 实施例1,由图1、5、7所示,索体主体101由4束索体采用螺旋的方式形成,为了更好示意索体结构,该图中的索体主体101为4(e)根,在固定件(3)处分为4(i)束,上侧、下侧各2根。
[0061] 在金属杆2a附近分为4股,分股索体102在金属杆2a的螺纹槽中自中间向两侧缠绕k圈,缠绕方式应分别关于金属杆2a的轴截面、中性面对称。分股索体102在金属杆2a的螺纹槽中缠绕至金属杆2a的最外侧后,可继续按螺纹槽自外侧向中间缠绕。索体尾端103为自由端,在金属杆2a上缠绕后使用胶凝剂与金属杆2a或索体主体101进行粘结,加温固化形成一条复合材料拉索1。
[0062] 实施例2,由图2、5、7所示,索体主体101由4束索体采用缠绕的方式形成,在金属杆2a附近分为4股,分股索体102在金属杆2a的螺纹槽中自中间向两侧缠绕k圈,缠绕方式应分别关于金属杆2a的轴截面、中性面对称。分股索体102在金属杆2a的螺纹槽中缠绕至金属杆
2a的最外侧后,可继续按螺纹槽自外侧向中间缠绕。索体尾端103为自由端,在金属杆2a上缠绕后使用胶凝剂与金属杆2a或索体主体101进行粘结,加温固化形成一条复合材料拉索
1。
[0063] 实施例3,由图3、6、8所示,索体主体101由4束索体采用螺旋的方式形成,在金属环2b附近分为4股,分股索体102分别从金属环2b的上侧、下侧绕过,将索体尾端103穿插于索体主体101中,加温固化形成一条复合材料拉索,在分股位置安装护套3。索体尾端为非自由端。
[0064] 实施例4,由图4、6、9所示,索体主体101由4束索体采用编织的方式形成,为了更好示意索体结构,该图中的索体主体101为4(e)根,在固定件3处分为4(i)束,上侧、下侧各2根,
[0065] 在金属环2b附近分为4股,分股索体102分别从金属环2b的上侧、下侧绕过,在图4中绘制索体尾端至固定件3的部分示意图,将索体尾端103穿插于索体主体101中,加温固化形成一条复合材料拉索,在分股位置安装护套3。索体尾端为非自由端。
[0066] 最后说明的是,其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本发明实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明构思和范围进行限定,在不脱离本发明设计思想的前提下,本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的保护范围。
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