CN102587279A - 一种钢绞线成品拉索及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种钢绞线成品拉索，包括由多根单股钢绞线与外层护套构成的索体和位于索体两端的两个锚固件，每个锚固件包括锚固单元和密封单元；锚固单元包含端盖、锥套、锚板、锚杯和约束圈；锚板上有锥形锚孔，成品拉索每一根单股钢绞线在锥形锚孔中的结构是：单股钢绞线端头中心丝安装有一锥套，中心丝端头被处理成镦头，边丝位于锥套外侧呈锥形分散分布并与锚板的锥形锚孔形成单股钢绞线锚固单元，锚杯端头有端盖，锚杯内部浇注有环氧类填料，环氧类填料固化后完成对多根单股钢绞线的锚固。该钢绞线成品拉索密封防腐好，施工安装及张拉简单。该拉索在工厂内预制，可以根据需要制作各种不同规格的大吨位多股钢绞线成品拉索，适用于桥梁建造及大型建筑工程采用。

Description

一种钢绞线成品拉索及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁建造及大型建筑工程采用的拉索，尤其是一种大吨位多股（根）钢绞线构成的成品拉索及其制备方法。

背景技术

近些年，国内桥梁及大型建筑所采用的拉索形式主要有：冷铸锚钢丝拉索、热铸锚钢丝拉索、夹片锚钢绞线拉索和钢绞线整束挤压成品拉索。其中，钢绞线拉索与钢丝拉索相比较，各有其优点及不足，在抗拉强度及防腐性能等方面钢绞线拉索比钢丝拉索具有更大的优势，越来越多的被应用于各种工程之中；以下为现有形式拉索存在以下不足之处：

1. 冷铸锚和热铸锚拉索所用钢丝强度为≥1670MPa，相比较，钢绞线拉索所用钢绞线强度为≥1860MPa，其抗拉强度更高。

2. 冷铸锚和热铸锚拉索索体为平行钢丝束，钢丝与锚杯采用环氧铁砂加温固化成为整体（参见图7、图8），索体外挤密封及防腐性能较好的护套，然而由于钢丝束各钢丝之间无隔离物，外层护套如有破损造成部分钢丝腐蚀后，易延伸至整个钢丝束截面的腐蚀。如果发生断丝通常是整束突然断裂，对桥梁破坏极大，后果严重且很难修复。

3. 夹片式钢绞线群锚拉索（参见专利ZL92108579.6），通常在施工现场进行钢绞线的裁剪、安装及张拉每一根钢绞线，单根张拉完毕后需对拉索进行整体的索力调整，施工步骤繁琐，并且对施工过程的质量控制要求很高。

4. 夹片式钢绞线群锚拉索索体由防腐和密封性能较好的护套管包裹，因安装钢绞线而需预留一定内腔空间，故护套管外径较大，易受风雨激振的影响。

5. 夹片式钢绞线群锚拉索两端锚头需张拉施工完毕后方才进行防腐处理，防腐工作难度较大。

6. 钢绞线整束挤压拉索受锚头加工所需的工装和设备的限制，目前最大加工能力为37根钢绞线的成品拉索。

7. 钢绞线整束挤压拉索需在完成锚头的挤压及整根拉索的制备后，才可以进行锚头螺纹的加工，因而螺纹的加工对设备要求高，加工难度大，生产周期较长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于桥梁建造及大型建筑工程用的一种钢绞线成品拉索及其制作方法，该钢绞线成品拉索既具有冷铸锚和热铸锚钢丝拉索的优点，又具有钢绞线拉索在抗拉强度及防腐性能等方面比钢丝拉索更好的优势，弥补了钢绞线整束挤压拉索制作大于37根钢绞线成品拉索难加工、成本高的不足,较好地解决了已有拉索存在的上述问题。

解决上述问题的技术方案是：一种钢绞线成品拉索，包括索体和位于索体两端的两个锚固件，所述的索体包括n根单股钢绞线；每个锚固件包括锚固单元和密封单元；

所述锚固单元包含端盖、锥套、锚板、锚杯和约束圈；锚板上有用于锚固单股钢绞线的锥形锚孔，n根单股钢绞线穿过锚杯后各根单股钢绞线分别穿入锚板的相应锥形锚孔中，锚具内的每一根单股钢绞线是由m根钢丝扭绞而成，每一根单股钢绞线在锥形锚孔中的结构是：单股钢绞线端头中心丝安装有一锥套，中心丝端头被处理成镦头， 其余m-1根边丝位于锥套外侧呈锥形分散分布并与锚板的锥形锚孔形成单股钢绞线锚固单元，实现对一根单股钢绞线端头的固定，锚杯端头有端盖，锚杯内部浇注有环氧类填料，环氧类填料固化后完成对n根单股钢绞线的锚固；

所述密封单元包括依次连接的密封筒、密封件和压紧环，密封筒的一端与锚固单元的约束圈相连接，密封件位于密封筒的另一端并和压紧环相连接，在密封筒内，即：约束圈、密封件与密封筒形成的空间内灌注有防腐填料；

上述m、n的取值范围是：m为2，3，4…9之中的任意一个数；n是2，3，4……,250之中的任意一个数。

其进一步技术方案是：所述构成索体的每一根单股钢绞线外有内层PE护套；具有内层PE护套的n根单股钢绞线的外部包裹有高强聚酯带，高强聚酯带外挤压有外层PE护套，形成索体是由隔离防腐钢绞线构成的一种钢绞线成品拉索。

其进一步技术方案或是：所述构成索体的每一根单股钢绞线是PC钢绞线，多根单股钢绞线的外部包裹有高强聚脂带，其内灌注有防腐材料，高强聚酯带外挤压有外层PE护套，形成为索体是PC钢绞线构成的一种钢绞线成品拉索。

其更进一步技术方案是：所述锚杯内部浇注的环氧类填料是冷铸式环氧铁砂；在密封筒内灌注的防腐填料是膨胀率小于2倍的聚氨酯。

其相关的另一技术方案是：一种钢绞线成品拉索的制作方法，其制作过程包括以下步骤： 

A．将构成钢绞线成品索的索体一端的护套去掉一段长度，清理干净每一根单股钢绞线表面；

B．清理干净后的多根单股钢绞线通过锚杯，每一根单股钢绞线分别穿入锚板的相应孔内，在每一根单股钢绞线的中心丝外套上一颗锥套，并对此中心丝进行镦头处理形成镦头，其余m-1根边丝位于锥套外侧呈锥形分散分布并与锚板的锥形锚孔形成单股钢绞线锚固单元，实现对一根单股钢绞线端头的固定； 

C．重复步骤B，直至将n根单股钢绞线完全处理形成n个单股钢绞线锚固单元；

D．拧上端盖，向锚杯内腔中浇注环氧填料，安装约束圈，待环氧填料固化后将螺母通过螺纹上在锚杯外，对拉索进行一次张拉；

E．依次安装密封筒、密封件和压紧环，向密封筒内部灌注防腐填料；固化后构成一端锚固件； 

F．对钢绞线成品索另一端重复实施上述步骤A-E，形成另一端锚固件；包括索体和位于索体两端的两个锚固件构成的钢绞线成品拉索制作完成；

上述m、n的取值范围是：m为2，3，4…9之中的任意一个数；n是2，3，4……,250之中的任意一个数。

该相关的进一步技术方案是：所述钢绞线成品索的索体是隔离防腐钢绞线，构成索体的每一根单股钢绞线外有内层PE护套；具有内层PE护套的n根单股钢绞线的的外部包裹有高强聚酯带，高强聚酯带外挤压有外层PE护套，在步骤A.中，所述将构成钢绞线成品索的索体一端的护套去掉一段长度中的“护套”是指外层PE护套和内层PE护套。

该相关的进一步技术方案或是：所述构成钢绞线成品索索体的每一根单股钢绞线是PC钢绞线，n根单股钢绞线的的外部包裹有高强聚酯带，其内灌注有防腐材料，高强聚酯带外挤压有外层PE护套，在步骤A.中，所述将钢绞线成品索一端的护套去掉一段长度中的“护套”是指外层PE护套。

本发明之钢绞线成品拉索及其制作方法，具有以下有益效果：

由于本发明之钢绞线成品拉索包括由多根单股钢绞线构成的索体和位于索体两端的两个锚固件的结构形式，综合了索体为钢丝的冷铸锚和热铸锚拉索，以及夹片式钢绞线拉索和钢绞线整束挤压拉索的优点。因此，与现有的拉索相比较，具有以下有益效果：

（一）与钢丝成品索拉索相比：由于钢绞线强度级别比钢丝高，在相同索力条件下，钢绞线拉索重量比钢丝拉索轻5%-10%；实现了钢绞线之间的隔离防腐，防腐效果更好。

（二）与现场制作的夹片锚钢绞线拉索相比，有以下有益效果：

    1．本发明之钢绞线成品拉索运送至施工现场后，直接挂索张拉，免去了裁剪钢绞线和单根安装及张拉等操作，简化了施工步骤，缩短了施工周期。

 2．本成品拉索索体形式为钢绞线束缠包后外挤外层HDPE护套，护套外径较小，抗风系数小。

3．单股钢绞线在两端锚具内采用锚板定位，采用灌注环氧类冷铸料的方式握裹多根钢绞线形成锚固，成为一个锚固整体；钢绞线两端裸露部分完全被环氧类填料和防腐聚氨酯类填料所包裹，钢绞线得到了完全的密封保护，施工张拉完毕后只需对锚头外表面进行防腐处理即可，防腐工作简便快捷。

（三）与钢绞线整束挤压成品拉索相比：本发明钢绞线成品拉索两端锚具独立加工，故锚头螺纹加工难度降低，当大批量生产时，大大缩短了加工周期。

由于具有上述优点，本发明钢绞线成品拉索可以根据需要制作各种不同规格的大吨位多股钢绞线成品拉索，适用于桥梁建造及大型建筑工程采用。

下面结合附图和实施例对本发明之一种钢绞线成品拉索及其制作方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1：本发明一种复合预应力筋成品拉索的结构示意图（只标出一端锚固件，另一端锚固件结构相同，省略）； 

图2：单股钢绞线锚固单元结构示意图（图1的A部放大图）； 

图3：锚板结构示意图（剖视图）；

图4：锥套结构示意图（剖视图）；

图5：隔离防腐钢绞线构成的索体结构示意图（横截面图）；

图6：PC钢绞线构成的索体结构示意图（横截面图）；

图7：平行钢丝束构成的冷铸锚和热铸锚拉索索体索体结构示意图；

图8：图7的拉索索体横截面结构示意图。

图中：

Ⅰ、Ⅰ01、Ⅰ02-索体，Ⅱ-锚固件, Ⅱ01-锚固单元, Ⅱ02-密封单元；

1-外层PE护套，2-内层PE护套，3-单股钢绞线，301-中心丝，302-边丝，4-端盖，5-锥套，6-锚板，601-锥形锚孔，7-螺母，8-锚杯，9-环氧类填料，10-约束圈，11-防腐填料，12-密封筒，13-密封件，压紧环14，15-高强聚酯带，16-防腐材料，17-平行钢丝。 

具体实施方式

实施例一：

由隔离防腐钢绞线构成的一种钢绞线成品拉索，包括索体Ⅰ和位于索体Ⅰ两端的两个锚固件Ⅱ，所述的索体Ⅰ为7根单股钢绞线3以及内、外层PE护套构成的隔离防腐钢绞线索体；每个锚固件Ⅱ包括锚固单元Ⅱ01和密封单元Ⅱ02（参见图1）；

所述锚固单元Ⅱ01包含端盖4、锥套5、锚板6、锚杯8、环氧类填料9和约束圈10；锚板6上有多个用于锚固单股钢绞线的锥形锚孔601， 7根单股钢绞线3穿过锚杯8后各根单股钢绞线3分别穿入锚板6相应的锥形锚孔601中，锚具内的每一根单股钢绞线3是由7根钢丝扭绞而成，每一根单股钢绞线3在锚孔中的结构是：单股钢绞线3端头中心丝301安装有一锥套5，中心丝端头处理成镦头3011防止锥套5脱落， 其余6根边丝302位于锥套5外侧呈锥形分散分布并与锚板6的锥形锚孔601形成单股钢绞线锚固单元（参见图2、图3、图4），实现对一根单股钢绞线3端头的固定，锚杯8端头有端盖4，锚杯8带有外螺纹，锚杯8内部浇注有环氧类填料9，环氧类填料9固化后完成对7根单股钢绞线3的锚固，螺母7通过螺纹上在锚杯8外，作用是施工张拉完毕后固定拉索两端锚固件，并将受力传递到结构中。    

所述密封单元Ⅱ02包括依次连接的密封筒12、密封件13和压紧环14，密封筒12的一端与锚固单元Ⅱ01的约束圈10相连接，密封件13位于密封筒12的另一端并和压紧环14相连接，在密封筒12内即：约束圈10、密封件13与密封筒12形成的空间内灌注有防腐填料11。 

本实施例中，所述构成索体Ⅰ的每一根单股钢绞线外有内层PE护套2；7根钢绞线的的外部包裹有高强聚酯带15，高强聚酯带15外还挤压有一层外层PE护套1，形成索体Ⅰ是隔离防腐钢绞线构成的一种钢绞线成品拉索（参见图5）。

作为本发明实施例的一种变换，所述构成索体Ⅰ的每一根单股钢绞线可以是PC钢绞线，7根PC钢绞线的外部包裹有高强聚酯带15，其内灌注有防腐材料16, 高强聚酯带15外还挤压有一层外层PE护套1，形成为索体Ⅰ是PC钢绞线构成的一种钢绞线成品拉索，所述防腐材料16是油脂或蜡（参见图6）。

作为本发明实施例的一种变换，构成所述索体Ⅰ的多根单股钢绞线的根数n是2，3,4，5,……,250之中的任意一个数， 每一根单股钢绞线可以是由m根钢丝组成，m为2，3，4，5，6…9之中的任意一个数。

本发明钢绞线成品拉索锚固的原理为：单股钢绞线3受力后通过安装锥套5和镦头而胀大的端部，将力传递到锚板6以及环氧类填料9组成的锥体，最后传递到锚杯8，环氧类填料9在挤压作用下和单股钢绞线3形成了握裹力，最终达到锚固n根单股钢绞线构成的成品索索体Ⅰ的目的。

实施例二：

实施例一所述的一种钢绞线成品拉索的制作方法。其制作过程包括以下步骤： 

A．将构成钢绞线成品索的索体Ⅰ一端的护套去掉一段长度，清理干净每一根单股钢绞线3表面；

B．构成钢绞线成品索索体Ⅰ的各根单股钢绞线3清理干净后通过锚杯8，每一根单股单股钢绞线3分别穿入6锚板的锥形锚孔601中，在每一根单股钢绞线3的中心丝301外套上一颗锥套5，并对此中心丝进行镦头处理形成镦头3011，其余6根边丝位于锥套5外侧呈锥形分散分布并与锚板的锥形锚孔601形成单股钢绞线锚固单元，实现对一根单股钢绞线3端头的固定； 

C．重复步骤B，直至将各根单股钢绞线3完全处理形成单股钢绞线锚固单元（参见图2）；

D．拧上端盖4，向锚杯8内腔中浇注环氧填料9，安装约束圈10，待环氧填料固化后将螺母通过螺纹上在锚杯外，对拉索进行一次张拉；

E．依次安装密封筒、密封件和压紧环，向密封筒内部灌注防腐填料11；固化后构成一端锚固件Ⅱ； 

F．对钢绞线成品索索体Ⅰ另一端重复实施上述步骤A-E，形成另一端锚固件Ⅱ；包括索体Ⅰ和位于索体Ⅰ两端的两个锚固件Ⅱ构成的钢绞线成品拉索制作完成。

当所述钢绞线成品索的索体Ⅰ是隔离防腐钢绞线，构成索体Ⅰ的每一根单股钢绞线外有内层PE护套2；具有内层PE护套的多根单股钢绞线的的外部包裹有高强聚酯带15，高强聚酯带15外还挤压有一层外层PE护套1，在步骤A.中，所述将构成钢绞线成品索的索体Ⅰ一端的护套去掉一段长度中的“护套”是指外层PE护套1和内层PE护套2（参见图5）。

当所述构成钢绞线成品索索体Ⅰ的每一根单股钢绞线都是PC钢绞线，n根单股钢绞线的外部包裹有高强聚酯带15，其内灌注有防腐材料16，高强聚酯带15外挤压有一层外层PE护套1，在步骤A.中，所述将钢绞线成品索Ⅰ一端的护套去掉一段长度中的“护套”是指外层PE护套1（参见图6）。

作为本发明实施例的一种变换，构成所述索体Ⅰ的多根单股钢绞线的根数n可以增加，也可以减少，n是2，3，4，5……,250之中的任意一个数， 每一根单股钢绞线除可以是7根钢丝构成外，也可以是由m根钢丝组成，m为2，3，4，5，6…9之中的任意一个数。

本发明各实施例中，所述锚杯6内部浇注的环氧类填料9是冷铸式环氧铁砂；在密封筒12内灌注的防腐填料11是膨胀率小于2倍的聚氨酯。

本发明各实施例中，所述外层PE护套1和内层PE护套一般采用HDPE护套。

Claims (8)

1.一种钢绞线成品拉索，包括索体（Ⅰ）和位于索体（Ⅰ）两端的两个锚固件（Ⅱ），其特征在于：所述的索体（Ⅰ）包括n根单股钢绞线；每个锚固件包括锚固单元（Ⅱ01）和密封单元（Ⅱ02）；

所述锚固单元（Ⅱ01）包含端盖（4）、锥套（5）、锚板（6）、锚杯（8）和约束圈（10）；锚板（6）上有用于锚固单股钢绞线的锥形锚孔（601），n根单股钢绞线（3）穿过锚杯（8）后各根单股钢绞线分别穿入锚板（6）的锥形锚孔（601）中，锚具内的每一根单股钢绞线（3）是由m根钢丝扭绞而成，每一根单股钢绞线（3）在锥形锚孔中的结构是：单股钢绞线（3）端头中心丝（301）安装有一锥套（5），中心丝端头被处理成镦头（3011）， 其余m-1根边丝（302）位于锥套（5）外侧呈锥形分散分布并与锚板（6）的锥形锚孔（601）形成单股钢绞线锚固单元，实现对一根单股钢绞线（3）端头的固定，锚杯（8）端头有端盖（4），锚杯（8）内部浇注有环氧类填料（9），环氧类填料（9）固化后完成对n根单股钢绞线（3）的锚固；

所述密封单元（Ⅱ02）包括依次连接的密封筒（12）、密封件（13）和压紧环（14），密封筒（12）的一端与锚固单元Ⅱ01的约束圈（10）相连接，密封件（13）位于密封筒（12）的另一端并和压紧环（14）相连接，在密封筒（12）内即：约束圈（10）、密封件（13）与密封筒（12）形成的空间内灌注有防腐填料（11）；

上述m、n的取值范围是：m为2，3，4…9之中的任意一个数；n是2，3，4……,250之中的任意一个数。

2.根据权利要求1所述的一种钢绞线成品拉索，其特征在于：所述构成索体（Ⅰ）的每一根单股钢绞线外有内层PE护套（2）；具有内层PE护套的n根单股钢绞线的外部包裹有高强聚酯带（15），高强聚酯带（15）外挤压有外层PE护套（1），形成索体（Ⅰ）是隔离防腐钢绞线构成的一种钢绞线成品拉索。

3.根据权利要求1所述的一种钢绞线成品拉索，其特征在于：所述构成索体（Ⅰ）的每一根单股钢绞线是PC钢绞线，多根单股钢绞线的外部包裹有高强聚酯带（15），其内灌注有防腐材料（16），高强聚酯带（15）外挤压有外层PE护套（1），形成为索体（Ⅰ）是PC钢绞线构成的一种钢绞线成品拉索。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种钢绞线成品拉索，其特征在于：所述锚杯（6）内部浇注的环氧类填料（9）是冷铸式环氧铁砂；在密封筒（12）内灌注的防腐填料（11）是膨胀率小于2倍的聚氨酯。

5.根据权利要求1所述的一种钢绞线成品拉索的制作方法，其特征在于：其制作过程包括以下步骤： 

A．将构成钢绞线成品索的索体（Ⅰ）一端的护套去掉一段长度，清理干净每一根单股钢绞线（3）表面；

B．清理干净后的多根单股钢绞线（3）通过锚杯（8），每一根单股钢绞线（3）分别穿入6锚板的相应孔内，在每一根单股钢绞线（3）的中心丝（301）外套上一颗锥套（5），并对此中心丝进行镦头处理形成镦头（3011），其余m-1根边丝位于锥套（5）外侧呈锥形分散分布并与锚板的锥形锚孔形成单股钢绞线锚固单元，实现对一根单股钢绞线（3）端头的固定； 

C．重复步骤B，直至将n根单股钢绞线（3）完全处理形成n个单股钢绞线锚固单元；

D．拧上端盖（4），向锚杯（8）内腔中浇注环氧填料9，安装约束圈（10），待环氧填料固化后将螺母通过螺纹上在锚杯外，对拉索进行一次张拉；

E．依次安装密封筒、密封件和压紧环，向密封筒内部灌注防腐填料（11）；固化后构成一端锚固件（Ⅱ）； 

F．对钢绞线成品索（Ⅰ）另一端重复实施上述步骤A-E，形成另一端锚固件（Ⅱ）；包括索体（Ⅰ）和位于索体（Ⅰ）两端的两个锚固件（Ⅱ）构成的钢绞线成品拉索制作完成；

上述m、n的取值范围是：m为2，3，4…9之中的任何一个数；n是2，3，4……,250之中的任意一个数。

6.根据权利要求5所述的一种钢绞线成品拉索的制作方法，其特征在于：所述钢绞线成品索的索体（Ⅰ）是隔离防腐钢绞线，构成索体（Ⅰ）的每一根单股钢绞线外有内层PE护套（2）；具有内层PE护套的n根单股钢绞线的的外部包裹有高强聚酯带（15），高强聚酯带（15）外挤压有外层PE护套（1），在步骤A.中，所述将构成钢绞线成品索的索体（Ⅰ）一端的护套去掉一段长度中的“护套”是指外层PE护套（1）和内层PE护套（2）。

7.根据权利要求5所述的一种钢绞线成品拉索的制作方法，其特征在于：所述构成钢绞线成品索的索体（Ⅰ）的每一根单股钢绞线是PC钢绞线，n根单股钢绞线的的外部包裹有高强聚酯带（15），其内灌注有防腐材料（16），高强聚酯带（15）外挤压有外层PE护套（1），在步骤A.中，所述将钢绞线成品索的索体（Ⅰ）一端的护套去掉一段长度中的“护套”是指外层PE护套（1）。

8.根据权利要求5、6或7所述的一种钢绞线成品拉索，其特征在于：所述锚杯（6）内部浇注的环氧类填料（9）是冷铸式环氧铁砂；在密封筒（12）内灌注的防腐填料（11）是膨胀率小于2倍的聚氨酯。

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