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一种热熔型cfrp可回收锚索
技术领域
1.本实用新型涉及锚固结构构件或护壁用的装置技术领域，特别是涉及一种热熔型cfrp可回收锚索。


背景技术：

2.锚索是一种常用的支护装置，其一端通过锚头固定在锚碇等固定基础中。常规的锚索为钢索，其在工程完成后永久留弃于地层中。部分锚索在使用过程中需要作为预应力拉索而使用，但施加预应力后的锚索无法再次作为预应力拉索使用。
3.但这样带来了两方面的问题：一方面由于筋材锈蚀污染地下水造成地下环境污染；另一方面，锚杆需沿基坑四周向外辐射布置，易与周边管线、建筑物冲突，为后续工程建设留下了隐患。因此目前国内外岩土锚固工程界已开发出多种类型的可回收钢锚索，其与锚头之间的连接是可拆卸的，在使用完毕后可将锚索从锚头上取下。
4.但钢材易腐蚀，在锚索使用期间钢索大部分是处于地层中的，在取出前的这段时间内会发生锈蚀，导致取出索体后也很难继续使用。采用cfrp（carbon fiber reinforced polymer，碳纤维增强复合材料）可以有效地解决这些问题。cfrp材料自重轻、抗拉强度高、耐腐蚀好、可塑性好及抗疲劳性能好，能够大大提高锚索的极限承载能力、克服因腐蚀及耐久性带来的种种问题。同时，由于cfrp材料线弹性的特点，张拉之后仍处于弹性阶段，回收后整根索体可重复利用。
5.但是cfrp各向异性，抗剪性能较弱，无法采用钢锚索中常用的夹片式锚固系统，这限制了cfrp索在工程上的应用。
6.除了机械式的锚头之外，目前市面上还存在一些热熔式的锚头，依靠热熔胶来将锚索与锚头连接起来，但这种锚头中同样存在夹片。


技术实现要素：

7.本实用新型提供一种热熔型cfrp可回收锚索。
8.解决的技术问题是：现有的可回收式锚索主要为钢索，在使用期间会因为锈蚀而导致取出后很难继续使用，同时在锚索作为预应力拉索使用后无法再次使用，而cfrp索虽然不会生锈且能够作为预应力拉索重复使用，但不能与现有的自解锁锚头配合使用。
9.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种热熔型cfrp可回收锚索，包括埋设在锚碇中的锚头以及一端插设在锚头中且另一端延伸到锚碇外的索体；所述锚头包括钟罩状的保温防水外壳、紧贴保温防水外壳内表面设置的受力外壳、以及封堵在保温防水外壳和受力外壳底部并分别与保温防水外壳和受力外壳固定连接的锚固底板，所述锚固底板上开设有底板孔，所述受力外壳内开设有从底板孔开始向内逐渐变大的固定腔；
10.所述索体插设在固定腔中，索体与受力外壳之间紧密填充有由热塑性树脂固化而成的热熔体；所述索体由cfrp丝缠绕而成，所述cfrp丝由碳纤维和热固性树脂拉挤成型，所
述cfrp丝中的热固性树脂的热变形温度高于热熔体中的热塑性树脂的熔化温度或流动温度，所述索体位于固定腔中的部分外缠绕有电热丝，所述电热丝通过导线与外部电源电连接。
11.进一步，所述cfrp丝包括位于索体中部的cfrp中心丝、以及缠绕在cfrp中心丝外的cfrp边丝，所述导线包裹在中心丝内。
12.进一步，所述固定腔内壁远离底板孔的位置开设有与底板孔相对设置、用于确保索体插入后位于固定腔正中央的定位槽，所述cfrp中心丝位于固定腔内的一端固定有定位块，所述定位块插设在定位槽中；所述导线固定在定位块上，通过定位块与电热丝相连，且定位块与固定腔的内壁相接触的面上设置有绝缘体。
13.进一步，所述固定腔的内壁上开设有用于使热熔体和固定腔结合更牢固的螺纹。
14.进一步，所述热熔体的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、或聚醚酰亚胺，所述热熔体中还掺杂有用于增加热熔体强度的石英砂。
15.进一步，所述索体与锚碇相接触的分段上包裹有防粘连护套，所述防粘连护套为一端顶撑在自解锁锚头上的塑料管，所述防粘连护套与索体间隙配合。
16.进一步，所述索体内还封装有用于监测锚头处预应力的光纤光栅。
17.本实用新型一种热熔型cfrp可回收锚索与现有技术相比，具有如下有益效果：
18.本实用新型中，通过使热熔体与含有热固性树脂的cfrp丝直接接触并在高温下紧密结合来完成锚头和索体的连接，在不需要使用夹片的前提下达成了所需的连接强度；并在二者之间设置电热丝，在需要拆除时利用热熔体与索体耐热性的差异，将更不耐热的热熔体熔化而完成拆除，拆除过程中机械扰动。以上两点结合，确保cfrp能够用于可回收的锚索。
附图说明
19.图1为本实用新型一种热熔型cfrp可回收锚索的结构示意图；
20.图2为锚头的结构示意图；
21.图3为索体的结构示意图；
22.图中，11-保温防水外壳，12-受力外壳，13-固定腔，14-定位槽，15-锚固底板，16-底板孔，2-热熔体，31-定位块，32-导线；33-cfrp中心丝，34-cfrp边丝，35-电热丝，36-防粘连护套。
具体实施方式
23.如图1-3所示，一种热熔型cfrp可回收锚索，包括埋设在锚碇中的锚头以及一端插设在锚头中且另一端延伸到锚碇外的索体；锚头包括钟罩状的保温防水外壳11、紧贴保温防水外壳11内表面设置的受力外壳12、以及封堵在保温防水外壳11和受力外壳12底部并分别与保温防水外壳11和受力外壳12固定连接的锚固底板15，锚固底板15上开设有底板孔16，受力外壳12内开设有从底板孔16开始向内逐渐变大的固定腔13；
24.这种形状的固定腔13，一则提高抗拔力，二则方便热量积累。
25.索体插设在固定腔13中，索体与受力外壳12之间紧密填充有由热塑性树脂固化而成的热熔体2；索体由cfrp丝缠绕而成，cfrp丝由碳纤维和热固性树脂拉挤成型，cfrp丝中
的热固性树脂的热变形温度高于热熔体2中的热塑性树脂的熔化温度或流动温度。索体位于固定腔13中的部分外缠绕有电热丝35，电热丝35通过导线32与外部电源电连接，这种布置形式可减少拆卸时所需熔化的热熔体2的量，不需要将整个热熔体2完全熔化即可完成拆卸。进一步地，电热丝35位于索体上两根相邻cfrp丝之间空隙部分，其外侧与防粘连护套36的内壁相切，在这个位置不会占用额外空间，保证了索体与防粘连护套36之间的相对滑动。
26.热塑性树脂如果是结晶型树脂的话，其熔化时的温度便称作熔化温度；如果是无定型树脂的话，其熔化时的温度便称作流动温度。也就是说这里需要在热熔体2熔化时，cfrp丝仍不变形。注意这里热熔体2中的热塑性树脂与cfrp丝中的热固性树脂的极性要相近，要么都为极性树脂，要都为非极性树脂，从而让二者结合更为牢靠。
27.cfrp丝包括位于索体中部的cfrp中心丝33、以及缠绕在cfrp中心丝33外的cfrp边丝34，导线32包裹在中心丝内。相较于钢缆，cfrp丝更易于加工，从而允许将导线32包裹在内部，方便导线32的敷设。
28.固定腔13内壁远离底板孔16的位置开设有与底板孔16相对设置、用于确保索体插入后位于固定腔13正中央的定位槽14，cfrp中心丝33位于固定腔13内的一端固定有定位块31，定位块31插设在定位槽14中；这里如果索体发生倾斜的话，会影响连接强度，因此这里设置定位块31与定位槽14。
29.导线32固定在定位块31上，且定位块31与固定腔13的内壁相接触的面上设置有绝缘体。这样在完成导线32固定的同时又避免漏电。导线32在这个位置通过定位块31与电热丝35的两极相连。
30.固定腔13的内壁上开设有用于使热熔体2和固定腔13结合更牢固的螺纹。
31.热熔体2的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、或聚醚酰亚胺，这些树脂的耐热性都很差，远低于市面上常见的各种热固性树脂。
32.热熔体2中还掺杂有用于增加热熔体2强度的石英砂。
33.索体与锚碇相接触的分段上包裹有防粘连护套36，防粘连护套36为一端顶撑在自解锁锚头上的塑料管，防粘连护套36与索体间隙配合。防粘连护套36用来避免索体与锚碇发生粘连。
34.索体内还封装有用于监测锚头处预应力的光纤光栅。这种构件可以直接从市面上购买成熟产品。
35.本实用新型的使用方法如下：
36.安装：将索体插入固定腔13，使定位块31进入定位槽14，然后在固定腔13中注满热塑性树脂；
37.拆卸：使电热丝35通电发热熔化热熔体2，然后拔出索体。
38.本实用新型的安装方法与拆卸方法与常规的纯钢锚索完全相同，这里不再赘述。
39.以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。