阅读说明：本技术 一种预应力frp管及连接方法 (Prestressed FRP pipe and connecting method ) 是由 李峰 邵飞 郑宇宙 张冬冬 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种预应力FRP管及连接方法,属于复合材料连接技术领域,该预应力FRP管包括FRP管,所述FRP管的两端均设置有法兰盖,所述FRP管内设置有至少一条锚杆,所述法兰盖包括圆筒部,所述圆筒部的一端设置有法兰部,另一端内设置有连接部,所述圆筒部上开设有环形凹槽,所述连接部上设置有与所述锚杆相对应的第一通孔；所述FRP管的两端分别设置于相应的所述环形凹槽内,每条所述锚杆的两端分别穿过相应的所述第一通孔,每条所述锚杆的两个穿出端上分别设置有锁紧件。该预应力FRP管的连接方法采用上述预应力FRP管。本发明结构简单,连接可靠,而且提高了FRP管的承载能力。(The invention discloses a prestressed FRP pipe and a connecting method, belonging to the technical field of composite material connection, wherein the prestressed FRP pipe comprises an FRP pipe, both ends of the FRP pipe are provided with flange covers, at least one anchor rod is arranged in the FRP pipe, each flange cover comprises a cylindrical part, one end of the cylindrical part is provided with a flange part, the other end of the cylindrical part is provided with a connecting part, the cylindrical part is provided with an annular groove, and the connecting part is provided with a first through hole corresponding to the anchor rod; the two ends of the FRP pipe are arranged in the corresponding annular grooves respectively, the two ends of each anchor rod penetrate through the corresponding first through holes respectively, and the two penetrating ends of each anchor rod are provided with locking pieces respectively. The connecting method of the prestressed FRP pipe adopts the prestressed FRP pipe. The invention has simple structure and reliable connection, and improves the bearing capacity of the FRP pipe.)

一种预应力FRP管及连接方法

技术领域

本发明属于复合材料连接技术领域，尤其涉及一种预应力FRP管及连接方法。

背景技术

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，或Fiber Reinforced Plastic，简称FRP)是由增强纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。复合材料由于轻质、高强、耐腐蚀等优点，逐步在工程领域中得到广泛的应用。

目前，FRP管的连接采用在管体的两端粘接一个金属接头，再通过金属接头与其他FRP管或零件进行连接。但是，FRP管和金属接头的胶接力与一定范围内的胶接长度成正比，超过临界长度后胶接力不随胶接长度的增加而增加，这种现象限制了FRP管的承载能力，并且胶接存在明显的老化问题。

因此，在复合材料连接技术领域中，对于FRP管的连接结构仍存在研究和改进的需求，这也是目前复合材料连接技术领域中的一个研究热点和重点，更是本发明得以完成的出发点。

发明内容

为此，本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种预应力FRP管，结构简单，连接可靠，可以提高FRP管的承载能力。

作为同一种技术构思，本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种预应力FRP管的连接方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种预应力FRP管，包括FRP管和法兰盖，所述FRP管的两端均设置有所述法兰盖，所述FRP管内设置有至少一条锚杆，所述法兰盖包括圆筒部，所述圆筒部的一端设置有向外凸伸的法兰部，另一端内设置有连接部，所述圆筒部靠近所述连接部的端面上开设有轴向延伸的环形凹槽，所述连接部上设置有与所述锚杆相对应的第一通孔；

所述FRP管的两端分别设置于相应的所述环形凹槽内，每条所述锚杆的两端分别穿过相应的所述第一通孔，每条所述锚杆的两个穿出端上分别设置有锁紧件。

作为一种改进，所述锁紧件包括锚环和至少两块夹片，所述锚环具有锥形内孔，所述夹片的外表面与所述锚环内孔形状相适配，所有所述夹片围合形成用于与所述锚杆相配合的内腔。

作为一种改进，所述法兰盖的所述法兰部上开设有若干个第二通孔。

作为一种改进，所述法兰盖为金属法兰。

作为一种改进，所述锚杆为FRP杆或金属杆。

作为一种改进，所述锚杆有一条，相应的，每个所述连接部上的所述第一通孔为一个，且所述第一通孔位于所述连接部的中部。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：一种预应力FRP管的连接方法，采用上述预应力FRP管，包括如下步骤：

将所述锚杆放入所述FRP管内，在所述FRP管的一端装配一所述法兰盖，使所述FRP管的一端置于所述法兰盖的所述环形凹槽内，并使所述锚杆的端部穿过所述第一通孔，然后在所述锚杆的穿出端上设置所述锁紧件；

在所述FRP管的另一端装配另一所述法兰盖，使所述FRP管的另一端置于另一所述法兰盖的所述环形凹槽内，并使所述锚杆的另一端穿过相应的所述第一通孔，然后在所述锚杆的另一穿出端上设置另一所述锁紧件。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明提供的预应力FRP管及连接方法，由于设计了锚杆，并且在FRP管的两端设计了法兰盖和锁紧件，因而在使用时，将锚杆放入FRP管内，通过锁紧件施加预应力，将锚杆、FRP管和两个法兰盖固定在一起，形成一个独立的预应力FRP杆件单元，可作为一种全新的构件使用，这样在连接两根FRP管时，先将每根FRP管形成独立的预应力FRP杆件单元，再将两个独立的预应力FRP杆件单元的相应法兰盖连接在一起，即可实现FRP管的连接。与现有技术中的胶接相比，可以根据需要，通过力学计算出锚杆和锁紧件的数量，从而提高FRP管的承载能力。本发明提供的预应力FRP管及连接方法，不会破坏FRP管，结构简单，连接可靠，而且提高了FRP管的承载能力。

由于所述锁紧件包括锚环和至少两块夹片，所述锚环具有锥形内孔，所述夹片的外表面与所述锚环内孔形状相适配，所有所述夹片围合形成用于与所述锚杆相配合的内腔，这样可以先在锚杆的穿出端上套上锚环，然后将所有夹片塞入锚环与锚杆的穿出端之间，随着夹片的楔紧，夹片的内腔抱紧锚杆的穿出端，实现锚杆、法兰盖和FRP管的锚固，操作简单，锚固可靠。

由于所述法兰盖的所述法兰部上开设有若干个第二通孔，这样可以通过螺栓、螺母等紧固件实现法兰盖之间的连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1是本发明实施例提供的预应力FRP管的结构示意图；

图2是图1的立体图；

图3是图1的A-A剖视放大图；

图4a是法兰盖的结构示意图；

图4b是图4a的B-B剖视图；

图4c是图4a的立体图；

图4d是图4a另一视角的立体图；

图5a是锚环的结构示意图；

图5b是图5a的C-C剖视图；

图6a是夹片的立体图；

图6b是三个夹片围合后的立体图；

图7是两个预应力FRP杆件单元连接状态的结构示意图；

图中：1-FRP管，2-法兰盖，21-圆筒部，211-环形凹槽，22-法兰部，221-第二通孔，23-连接部，231-第一通孔，4-锁紧件，41-锚环，42-夹片，421-内腔，5-螺栓，6-螺母。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

本说明书中所引用的如“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图3共同所示，一种预应力FRP管，包括FRP管1和法兰盖2，法兰盖2为金属法兰，例如可以为铝合金法兰盖，铝合金质量较轻，当然，法兰盖2也可以采用其他材质。

FRP管1的两端均设置有法兰盖2，FRP管1内设置有一条锚杆3，锚杆3为金属杆，例如钢索等，当然，作为一种替代方式，锚杆3也可以为FRP杆。需要说明的是，锚杆3的数量不限于一条，本领域技术人员可根据实际需要，通过力学计算进行选择，可以为两条、三条、四条、五条等等。

如图3、图4a-图4c共同所示，法兰盖2包括圆筒部21，圆筒部21的一端设置有向外凸伸的法兰部22，另一端内设置有连接部23，圆筒部21靠近连接部23的端面上开设有轴向延伸的环形凹槽211，优选的，为了保护FRP管1的端部，环形凹槽211的内壁上可以设置胶垫(图中未示出)；法兰部22为圆环形结构，当然，作为一种替代方式，法兰部22也可以选为方形等其他结构，在此不再赘述；连接部23上设置有与锚杆3相对应的第一通孔231，第一通孔231的数量与锚杆3的数量相适配，在本实施例中，每个连接部23上的第一通孔231为一个，且第一通孔231位于连接部23的中部。

如图3所示，FRP管1的两端分别设置于相应的环形凹槽内，每条锚杆3的两端分别穿过相应的第一通孔，每条锚杆3的两个穿出端上分别设置有锁紧件4。

在本实施例中，如图3、图5a、图5b、图6a和图6b共同所示，锁紧件4包括锚环41和三块夹片42，夹片42的数量本领域技术人员可根据实际情况进行选择，可以为两块、四块、五块等等；锚环41具有锥形内孔，夹片42的外表面与锚环41内孔形状相适配，所有夹片42围合形成用于与锚杆3相配合的内腔421。当然，作为一种替代方式，还可以在锚杆3上设置螺纹，此时锁紧件选用螺母，在此不再赘述。

在使用时，将锚杆3放入FRP管1内，在FRP管1的一端装配一法兰盖2，使FRP管1的一端置于该法兰盖2的环形凹槽211内，并使锚杆3的端部穿过第一通孔231，然后在锚杆3的穿出端上套上锚环41，然后将所有夹片42塞入锚环41与锚杆3的穿出端之间，随着夹片42的楔紧，夹片42的内腔抱紧锚杆3的穿出端，实现锚杆3、法兰盖2和FRP管1的锚固，操作简单，锚固可靠；在FRP管1的另一端装配另一法兰盖2，使FRP管1的另一端置于另一法兰盖2的环形凹槽内，并使锚杆3的另一端穿过相应的第一通孔，然后在锚杆3的另一穿出端上设置另一组锚环41和夹片42。这样通过锚环41和夹片42施加预应力，将锚杆3、FRP管1和两个法兰盖2固定在一起，形成一个独立的预应力FRP杆件单元，可作为一种全新的构件使用。

如图7所示，在连接两根FRP管时，先将每根FRP管形成独立的预应力FRP杆件单元，再将两个独立的预应力FRP杆件单元的相应法兰盖连接在一起，即可实现FRP管的连接。与现有技术中的胶接相比，可以根据需要，通过力学计算出锚杆3和锁紧件4的数量，从而提高FRP管的承载能力。

为了实现法兰盖与法兰盖之间的连接，如图4c所示，法兰盖2的法兰部22上开设有六个第二通孔221，需要说明的是，第二通孔221的数量不限于六个，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，在此不再赘述；如图7所示，这样可以通过螺栓5、螺母6等紧固件实现法兰盖之间的连接。当然，作为一种替代方式，也可以不设置第二通孔，可以采用焊接等方式实现法兰盖与法兰盖之间的连接。

本发明实施例还公开了一种预应力FRP管的连接方法，采用上述预应力FRP管，包括如下步骤：

将锚杆3放入FRP管1内，在FRP管1的一端装配一法兰盖2，使FRP管1的一端置于法兰盖2的环形凹槽211内，并使锚杆3的端部穿过第一通孔231，然后在锚杆3的穿出端上设置锁紧件4；

在FRP管1的另一端装配另一法兰盖2，使FRP管1的另一端置于另一法兰盖2的环形凹槽内，并使所锚杆3的另一端穿过相应的第一通孔，然后在锚杆3的另一穿出端上设置另一锁紧件4。

综上，本发明实施例提供的预应力FRP管及连接方法，不会破坏FRP管，结构简单，连接可靠，而且提高了FRP管的承载能力。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。