[0001] 本发明涉及一种预应力锚固装置，特别是一种适用于耐疲劳的FRP锚固装置。

[0002] 纤维增强复合材料（FRP）具有轻质、高强、耐腐蚀及耐疲劳的优异性能，是实现工程结构长寿命、耐腐蚀、维护成本低的新型材料，在后张混凝土工程中得到广泛研究与推广应用。在工程结构中常用的FRP复合筋主要为以GFRP、CFRP、BFRP等新型高性能无机材料为增强体的增强复合材料，由于FRP抗拉强度远高于传统钢材，当其作为预应力筋主材时，传统的预应力筋锚固结构不适用于具有较高比强度比刚度的FRP筋，制约了FRP筋优异的抗拉和耐疲劳性能的发挥。

[0003] 为保证较好的疲劳性能，通常FRP筋锚具采用冷铸粘结型锚具和平行筋束索体来提高FRP筋的应力系数，以提高材料利用率和降低成本。但其采用的锚固结构是基于钢绞线等钢材类预应力筋的传统锚固结构，传统锚固结构中采用的单球面锚固结构具有强制对中作用，带来较高的端部附加横向荷载和附加弯矩，仅适用于百万次的疲劳性能要求，而对于横向荷载较敏感的FRP却高达千万次的疲劳性能，如果采用传统锚固结构会极大的制约FRP拉索性能的发挥，也导致FRP的实际适应性较差和使用成本高昂。另外，因FRP较高的应力水平，传统的索力实时监测方法也很难在服役期间获得全面准确的数据。

[0026] 一种用于张拉端的适用于耐疲劳的FRP锚固装置，包括依次紧密连接在一起的锚具1、矢量垫板3、锚垫板4，其中：所述的锚具1包括锚固套101、工作螺母102，锚固套101锚固在由FRP复合筋束组成的FRP索体5上，所述的工作螺母102通过螺纹连接在锚固套101上，该工作螺母102的下端端面为外球面端。

[0027] 所述的矢量垫板3为圆环状双球面钢垫板，该矢量垫板3的上端面为上内球面，矢量垫板3的下端面为下外球面，上内球面和下外球面的半径不同，且上内球面的半径大于下外球面的半径；矢量垫板3的上内球面与工作螺母102的球面端形成球面副，矢量垫板3、工作螺母102直接通过该球面副连接。

[0028] 所述的锚垫板4为一侧带有内球面的方形钢垫板，该锚垫板4的内球面与矢量垫板3的下外球面形成球面副，锚垫板4与矢量垫板3之间直接通过该球面副连接。

[0029] 所述矢量垫板3、工作螺母102之间的球面副的球面圆心同向；所述锚垫板4与矢量垫板3之间的球面副的球面圆心同向。实施例二

[0030] 一种用于张拉端的适用于耐疲劳的FRP锚固装置，该装置与实施例一的不同之处在于：在矢量垫板3与锚具1之间还安装有压力传感器2。该装置的具体结构如下：一种用于张拉端的适用于耐疲劳的FRP锚固装置，包括依次紧密连接在一起的锚具1、压力传感器2、矢量垫板3、锚垫板4，其中：
所述的锚具1包括锚固套101、工作螺母102，锚固套101锚固在由FRP复合筋束组成的FRP索体5上，所述的工作螺母102通过螺纹连接在锚固套101上，该工作螺母102两端均为平直端面。

[0031] 所述的压力传感器2为石墨烯复合材料弹性体，石墨烯复合材料为石墨烯‑聚合物复合材料，该压力传感器2为圆环状球面垫板，压力传感器2的上端为平面端，下端为外球面端；所述工作螺母102的平直端面压在压力传感器2的平面端上。

[0032] 所述的矢量垫板3为圆环状双球面钢垫板，该矢量垫板3的上端面为上内球面，矢量垫板3的下端面为下外球面，上内球面和下外球面的半径不同，且上内球面的半径大于下外球面的半径；矢量垫板3的上内球面与压力传感器2的外球面端形成球面副，矢量垫板3、压力传感器2通过该球面副连接。

[0033] 所述的锚垫板4为一侧带有内球面的方形钢垫板，该锚垫板4的内球面与矢量垫板3的下外球面形成球面副，锚垫板4与矢量垫板3之间直接通过该球面副连接。

[0034] 所述矢量垫板3、压力传感器2之间的球面副的球面圆心同向；所述锚垫板4与矢量垫板3之间的球面副的球面圆心同向，使FRP索体5和锚具1间轴线达到同向调整的一致性效果。实施例三

[0035] 一种用于固定端的适用于耐疲劳的FRP锚固装置，包括依次紧密连接在一起的锚具1、矢量垫板3、锚垫板4，其中：所述的锚具1包括锚固套101、工作螺母102，锚固套101锚固在由FRP复合筋束组成的FRP索体5上，所述的工作螺母102通过螺纹连接在锚固套101上，该工作螺母102的上端端面为内球面端。

[0036] 所述的矢量垫板3为圆环状双球面钢垫板，该矢量垫板3的上端面为上内球面，矢量垫板3的下端面为下外球面，上内球面和下外球面的半径不同，且上内球面的半径大于下外球面的半径；矢量垫板3的下外球面与工作螺母102的内球面端形成球面副，矢量垫板3、工作螺母102直接通过该球面副连接。

[0037] 所述的锚垫板4为一侧带有外球面的方形钢垫板，该锚垫板4的外球面与矢量垫板3的上内球面形成球面副，锚垫板4与矢量垫板3之间直接通过该球面副连接。

[0038] 所述矢量垫板3、工作螺母102之间的球面副的球面圆心同向；所述锚垫板4与矢量垫板3之间的球面副的球面圆心同向，使FRP索体5和锚具1间轴线达到同向调整的一致性效果。实施例四

[0039] 一种用于固定端的适用于耐疲劳的FRP锚固装置，包括依次紧密连接在一起的锚具1、压力传感器2、矢量垫板3、锚垫板4，其中：所述的锚具1包括锚固套101、工作螺母102，锚固套101锚固在由FRP复合筋束组成的FRP索体5上，所述的工作螺母102通过螺纹连接在锚固套101上，该工作螺母102两端均为平直端面。

[0040] 所述的压力传感器2为石墨烯复合材料弹性体，石墨烯复合材料为石墨烯‑聚合物复合材料，该压力传感器2为圆环状球面垫板，压力传感器2的上端为内球面端，下端为平面端；所述工作螺母102的平直端面压在压力传感器2的平面端上。

[0041] 所述的矢量垫板3为圆环状双球面钢垫板，该矢量垫板3的上端面为上内球面，矢量垫板3的下端面为下外球面，上内球面和下外球面的半径不同，且上内球面的半径大于下外球面的半径；矢量垫板3的下外球面与压力传感器2的内球面端形成球面副，矢量垫板3、压力传感器2通过该球面副连接。

[0042] 所述的锚垫板4为一侧带有外球面的方形钢垫板，该锚垫板4的外球面与矢量垫板3的上内球面形成球面副，锚垫板4与矢量垫板3之间直接通过该球面副连接。

[0043] 所述矢量垫板3、工作螺母102之间的球面副的球面圆心同向；所述锚垫板4与矢量垫板3之间的球面副的球面圆心同向，使FRP索体5和锚具1间轴线达到同向调整的一致性效果。实施例五

[0044] 一种用于固定端的适用于耐疲劳的FRP锚固装置，包括依次紧密连接在一起的锚具1、压力传感器2、矢量垫板3、锚垫板4，其中：所述的锚具1包括整体式复合锚具103，该整体式复合锚具103为冷铸分丝粘结型或分丝挤压粘结型等整体复合粘结型锚具，该整体式复合锚具103锚固在由FRP复合筋束组成的FRP索体5上，该整体式复合锚具103两端均为平直端面，该整体式复合锚具103直接平压在压力传感器2的平面端上。

[0045] 所述的压力传感器2为石墨烯复合材料弹性体，石墨烯复合材料为石墨烯‑聚合物复合材料，该压力传感器2为圆环状球面垫板，压力传感器2的上端为内球面端，下端为平面端；所述整体式复合锚具103的平直端面压在压力传感器2的平面端上。

[0046] 所述的矢量垫板3为圆环状双球面钢垫板，该矢量垫板3的上端面为上内球面，矢量垫板3的下端面为下外球面，上内球面和下外球面的半径不同，且上内球面的半径大于下外球面的半径；矢量垫板3的下外球面与压力传感器2的内球面端形成球面副，矢量垫板3、整体式复合锚具103直接通过该球面副连接。

[0047] 所述的锚垫板4为一侧带有外球面的方形钢垫板，该锚垫板4的外球面与矢量垫板3的上内球面形成球面副，锚垫板4与矢量垫板3之间直接通过该球面副连接。

[0048] 所述矢量垫板3、工作螺母102之间的球面副的球面圆心同向；所述锚垫板4与矢量垫板3之间的球面副的球面圆心同向，使FRP索体5和锚具1间轴线达到同向调整的一致性效果。

[0049] 上述锚具1中的锚固套101、工作螺母102、整体式复合锚具103以及FRP索体均为现有技术，这里不再对其具体结构作详细赘述。

[0050] 现将实施例二所述的一种适用于耐疲劳的FRP锚固装置作为张拉端，将实施例四所述的一种适用于耐疲劳的FRP锚固装置作为固定端，组成的FRP拉索安装过程如下：（1）预埋好锚垫板4；
（2）准备好FRP索体5和锚具101；
（3）将FRP索体5及锚具101分别穿入固定端和张拉端预埋孔；
（4）在固定端依次装入矢量垫板3、压力传感器2，将锚具101对固定端的FRP索体5进行锚固，然后在锚具101上旋紧工作螺母102；
（5）在张拉端依次装入矢量垫板3、压力传感器2，在锚具101上初步旋紧工作螺母
102；
（6）安装张拉组件，对FRP索体5进行张拉作业，记录相关数据；
（7）张拉至设计索力后，再次旋紧张拉端有工作螺母102，测读两端压力传感器数据。

[0051] （8）两端的压力传感器2在役监测FRP索体5索力数据并实时上传数据中心。