本發(fā)明涉及高強(qiáng)度錨固的，尤其涉及一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系。

背景技術(shù)：

1、粘結(jié)型錨具由于能充分發(fā)揮cfrp索股的抗拉強(qiáng)度，國內(nèi)外學(xué)者研制了各種粘結(jié)型錨具。目前cfrp粘結(jié)型錨具設(shè)計(jì)主要以內(nèi)錐形為主，錨具內(nèi)錐形設(shè)計(jì)不僅能利用粘結(jié)介質(zhì)的粘結(jié)力來錨固cfrp索股，還能通過內(nèi)壁的楔形面產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，顯著增強(qiáng)錨固效果。然而，cfrp索股對(duì)剪切作用較為敏感，內(nèi)錐型錨具雖然通過增大徑向擠壓力提高了承載力，但易在加載端產(chǎn)生過大的徑向壓應(yīng)力導(dǎo)致cfrp索股損傷。cfrp索股錨具的設(shè)計(jì)原則是避免在錨固區(qū)域產(chǎn)生過大或突變的徑向應(yīng)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有的cfrp索股對(duì)剪切敏感，內(nèi)錐形錨具可能因徑向擠壓力過大而損傷cfrp索股的問題，提出了一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：依次包括鋼套筒，設(shè)置于鋼套筒內(nèi)部的所述cfrp索股，設(shè)置于所述鋼套筒兩端的封堵件，以及

3、其中，沿著所述鋼套筒的軸向設(shè)置有環(huán)狀槽，所述環(huán)狀槽的橫截面呈v字狀；

4、所述鋼套筒外徑呈圓柱狀，所述cfrp索股位于所述鋼套筒的內(nèi)部，所述鋼套筒與cfrp索股之間填充有環(huán)氧樹脂；

5、所述環(huán)狀槽用于提高鋼套筒和環(huán)氧樹脂結(jié)劑界面上的摩擦力；

6、所述封堵件位于鋼套筒的兩端，所述封堵件用于防止環(huán)氧樹脂流出。

7、作為本發(fā)明所述一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系的一種優(yōu)選方案，其中：所述環(huán)狀槽位于所述鋼套筒的內(nèi)壁，所述環(huán)狀槽用于改善cfrp索股的應(yīng)力分布；

8、所述環(huán)狀槽深度為2mm～8mm之間，所述環(huán)狀槽間距為5mm～15mm之間，所述環(huán)狀槽的夾角為120°；所述環(huán)狀槽深度的優(yōu)選值為2mm，所述環(huán)狀槽間距的優(yōu)選值為5mm。

9、作為本發(fā)明所述一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系的一種優(yōu)選方案，其中：所述鋼套筒的外表面所刻螺紋為4mm～55mm深，長度為1/2；

10、所述鋼套筒長度在mm～600mm之間，所述鋼套筒的長度的優(yōu)選值為600mm；

11、所述鋼套筒可錨固7、19、37、61、91絲cfrp索股。

12、作為本發(fā)明所述一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系的一種優(yōu)選方案，其中：所述鋼套筒依次包括內(nèi)錐段、圓弧段、直筒段；所述內(nèi)錐段用于增大粘結(jié)介質(zhì)與cfrp索股的徑向擠壓應(yīng)力；所述圓弧段用于銜接直筒段與內(nèi)錐段；所述直筒段用于減少加載端a的應(yīng)力集中。

13、作為本發(fā)明所述一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系的一種優(yōu)選方案，其中：所述內(nèi)錐段、圓弧段、直筒段上依次開設(shè)有第一灌膠口、第二灌膠口、第三灌膠口；

14、其中，所述第一灌膠口、第二灌膠口、第三灌膠口均用于環(huán)氧樹脂的灌裝。

15、作為本發(fā)明所述一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系的一種優(yōu)選方案，其中：所述鋼套筒從內(nèi)錐段向著直筒段流動(dòng)方向?yàn)榈谝环较騳；

16、其中，沿著第一方向y流動(dòng)行徑的一端為加載端a，所述第一方向y流動(dòng)的起始端為自由端b；

17、所述內(nèi)錐段位于鋼套筒的自由端b，所述圓弧段連接內(nèi)錐段和直筒段，所述直筒段位于鋼套筒的加載端a。

18、作為本發(fā)明所述一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系的一種優(yōu)選方案，其中：所述內(nèi)錐段的傾角在4°～6°之間，所述圓弧段半徑在1500mm～2500mm之間，所述直筒段占所述鋼套筒的1/6～1/3的位置；

19、其中，所述內(nèi)錐段傾角的優(yōu)選值為5°，所述圓弧段半徑的優(yōu)選值2500mm，所述直筒段長度的優(yōu)選值為占所述鋼套筒1/4的位置。

20、作為本發(fā)明所述一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系的一種優(yōu)選方案，其中：所述封堵件包括設(shè)置于所述鋼套筒上的限位螺母，設(shè)置于所述的鋼套筒兩端的端堵；

21、所述限位螺母用于鋼套筒的固定，所述端堵為中間開圓孔的鋼薄片，所述鋼薄片的外徑與對(duì)應(yīng)的鋼套筒口的外徑相同，所述鋼薄片的內(nèi)徑稍大于cfrp索股。

22、作為本發(fā)明所述一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系的一種優(yōu)選方案，其中：所述端堵用于防止環(huán)氧樹脂流出，使得cfrp索股穿過內(nèi)孔，保證筋材對(duì)中，所述端堵的內(nèi)徑優(yōu)選值比cfrp索股的直徑大1mm。

23、作為本發(fā)明所述一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系的一種優(yōu)選方案，其中：三段式錨固體系參數(shù)構(gòu)造幾何關(guān)系是根據(jù)鋼套筒的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出，具體計(jì)算公式如下：

24、

25、其中，l1為錨具內(nèi)錐段，l2為圓弧段，l3為直筒段，d1為加載端a內(nèi)徑，d2為自由端b內(nèi)徑，dc為單根cfrp索股直徑，ds為cfrp索股凈距，de為加載端a處最外層cfrp索股圓心至套筒內(nèi)邊緣距離，r為圓弧段曲率半徑，θ為內(nèi)錐角，△h為凹槽深度，△s為凹槽間距。

26、本發(fā)明的有益效果為：

27、(1)新型錨具三段式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使錨固區(qū)的徑向應(yīng)力峰值明顯降低，同時(shí)使cfrp索股材受到的擠壓應(yīng)力沿縱向分布達(dá)到更加均勻的效果。同時(shí)相比于傳統(tǒng)的內(nèi)錐形錨固體系加載端徑向應(yīng)力最大，新型錨固體系的徑向應(yīng)力分布規(guī)律剛好相反，即加載端處的徑向應(yīng)力最小，有效避免了加載端應(yīng)力集中的現(xiàn)象。

28、(2)新型錨固體系錨具內(nèi)壁面v形凹槽的設(shè)計(jì)，增大粘結(jié)介質(zhì)－鋼套筒界面的摩擦系數(shù)減小粘結(jié)介質(zhì)的楔入量，改善cfrp索股的應(yīng)力分布。避免cfrp索股內(nèi)外層筋材由于受力不均勻而提前破壞，具有較高錨固效率和抗疲勞性能。

技術(shù)特征：

1.一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：依次包括鋼套筒(100)，設(shè)置于鋼套筒(100)內(nèi)部的cfrp索股(200)，設(shè)置于所述鋼套筒(100)兩端的封堵件(300)，以及

2.如權(quán)利要求1所述的一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：所述環(huán)狀槽(400)位于所述鋼套筒(100)的內(nèi)壁，所述環(huán)狀槽(400)用于改善cfrp索股(200)的應(yīng)力分布；

3.如權(quán)利要求1所述的一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：所述鋼套筒(100)的外表面所刻螺紋為4mm～55mm深，長度為1/2；

4.如權(quán)利要求2所述的一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：所述鋼套筒(100)依次包括內(nèi)錐段(101)、圓弧段(102)、直筒段(103)；所述內(nèi)錐段(101)用于增大粘結(jié)介質(zhì)與cfrp索股(200)的徑向擠壓應(yīng)力；所述圓弧段(102)用于銜接直筒段(103)與內(nèi)錐段(101)；所述直筒段(103)用于減少加載端(a)的應(yīng)力集中。

5.如權(quán)利要求4所述的一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：所述內(nèi)錐段(101)、圓弧段(102)、直筒段(103)上依次開設(shè)有第一灌膠口(104)、第二灌膠口(105)、第三灌膠口(106)；

6.如權(quán)利要求4所述的一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：所述鋼套筒(100)從內(nèi)錐段(101)向著直筒段(103)流動(dòng)方向?yàn)榈谝环较?y)；

7.如權(quán)利要求5所述的一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：所述內(nèi)錐段(101)的傾角在4°～6°之間，所述圓弧段(102)半徑在1500mm～2500mm之間，所述直筒段(103)占所述鋼套筒(100)的1/6～1/3的位置；

8.如權(quán)利要求3所述的一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：所述封堵件(300)包括設(shè)置于所述鋼套筒(100)上的限位螺母(301)，設(shè)置于所述的鋼套筒(100)兩端的端堵(302)；

9.如權(quán)利要求8所述的一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：所述端堵(302)用于防止環(huán)氧樹脂流出，使得cfrp索股(200)穿過內(nèi)孔，保證筋材對(duì)中，所述端堵(302)的內(nèi)徑優(yōu)選值比cfrp索股(200)的直徑大1mm。

10.如權(quán)利要求9所述的一種錨具內(nèi)壁面帶v型凹槽的cfrp群錨錨固體系，其特征在于：三段式錨固體系參數(shù)構(gòu)造幾何關(guān)系是根據(jù)鋼套筒(100)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出，具體計(jì)算公式如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種錨具內(nèi)壁面帶V型凹槽的CFRP群錨錨固體系，涉及煤礦開采的技術(shù)領(lǐng)域，依次包括鋼套筒，設(shè)置于鋼套筒內(nèi)部的所述CFRP索股，設(shè)置于所述鋼套筒兩端的封堵件，以及其中，沿著所述鋼套筒的軸向設(shè)置有環(huán)狀槽，所述環(huán)狀槽的橫截面呈V字狀；所述環(huán)狀槽開設(shè)在所述鋼套筒的內(nèi)壁；所述鋼套筒外徑呈圓柱狀，新型錨具三段式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使錨固區(qū)的徑向應(yīng)力峰值明顯降低，同時(shí)使CFRP索股材受到的擠壓應(yīng)力沿縱向分布達(dá)到更加均勻的效果。同時(shí)相比于傳統(tǒng)的內(nèi)錐形錨固體系加載端徑向應(yīng)力最大，新型錨固體系的徑向應(yīng)力分布規(guī)律剛好相反，即加載端處的徑向應(yīng)力最小，有效避免了加載端應(yīng)力集中的現(xiàn)象。

技術(shù)研發(fā)人員：賈麗君,張文超,肖汝誠,徐利平,裴輝騰,袁杉杉,李珂韋,羅可典,彭洲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5