CN103476993A - 使诸如拉索的结构缆索偏移的装置以及如此装备的建筑工程 - Google Patents

Abstract

结构缆索具有几根拉伸钢筋(4)，该结构缆索在一设备中偏移。该设备包括一个由导管(10)穿过的主体。每个导管具有沿曲线路径引导一条钢筋的壁。导管壁具有一个朝向路径曲线内部的钢筋支撑区域(11)。该支撑区域在导管的中心部分和横向于曲线路径具有呈圆弧形状的截面，该圆弧的半径大体等于钢筋的外径的一半。在支撑区域外，导管的中心部分具有一个放大的横截面。

Description

使诸如拉索的结构缆索偏移的装置以及如此装备的建筑工程

技术领域

本发明涉及使结构缆索偏移的装置，尤其是使拉索偏移的装置。

背景技术

目前，通常将结构缆索制成一束末端固定的单独拉伸钢筋。结构工程设计可涉及使缆索在其一个或多个路径区域里偏移。

在拉索结构中，缆索的上部位于塔架附近，下端固定到悬挂结构，例如桥的桥面。在常规设计中，每条缆索的上端都固定到塔架上。在其它拉索结构中，缆索遵循基本形状为倒V型的路径，并且通过一个通常被称作托梁的装置使其在塔架中偏移。

在托梁上，缆索线股遵循曲线路径，其一般具有大体上不变的曲率半径。优选地，钢筋沿着托梁连续延伸。钢筋与托梁之间必须有足够的摩擦，以防止不必要的滑动。

WO 2007/121782A1公开了一种托梁，其中，构成缆索的钢筋的每个线股都容纳在一个单独的导管中，导管壁在含有线股曲线路径的平面的每一侧都呈现两个倾斜面，使导管横截面基本为V形。每当通过结构上的负荷向导管施加张力时，导管的横截面的V形通过楔效应使线股固定不动。这种托梁设计仍有缺陷。尤其是，线股与其导管壁之间的接触是局部的，这样不利于局部应力的良好分布。而且，托梁与单独装有护套的线股的使用不兼容，因为导管的V形带来的夹紧力会损坏线股的单独护皮。尽管如此，制作结构缆索通常仍首选单独装有护套的线股，因为护套所赋予的绝缘性增强了耐腐蚀性。然而，如果想要使用WO 2007/121782A1所述的这种带有托梁的线股，则必须按照托梁内线股的长度去除护套，这需要采取特殊措施，才足以使得线股的金属绝缘。尽管采取这些措施可能复杂而且费用昂贵，但去掉托梁附近的钢筋的外皮会带来降低拉索防腐保护的风险。

发明内容

本发明的一个目标是提出一种不同的托梁设计，它降低上述问题的发生率，尤其是在钢筋所遵循的曲线路径内确保适当的应力传输。

因此，本发明提出一种使具有多条拉伸钢筋的结构缆索偏移的装置。该装置包括一个导管横穿其中的主体。每个导管都具有一个沿曲线路径引导一条钢筋的壁。导管壁具有一个位于路径弯曲内侧上的支撑钢筋的支撑区域，该支撑区域至少在导管的中心部分和横向于曲线路径处具有呈圆弧形状的横截面，该圆弧的半径大体等于钢筋的外径的一半，在支撑区域外，导管的中心部分具有一个拓宽的横截面。

钢筋保持在导管内，通过导管壁支撑区域内的钢筋上的摩擦力，防止钢筋沿曲线路径滑动，该钢筋的粗糙度或多或少具有一定重要性。根据圆弧的形状，钢筋在具有一定范围的表面上与该支撑区域接触，圆弧的半径与钢筋相适应。它通过施加在缆索上的张力压靠在该支撑区域上。

由于钢筋与其导管壁之间传输的应力的良好分布，借此偏移装置能够使用钢筋，每条钢筋具有一个金属线股和一个围绕线股的塑料护套。这样通过施加到导管壁的支撑区域，护套便可以连续穿过托梁直至缆索锚。

已经确定，支撑区域界面圆弧形状至少为60°的扇角，提供锁定若干结构的足够的摩擦。该扇角具体可介于90°至120°的范围内。

通常导管适合于呈现一个足以使钢筋毫不费力地穿过的横截面。使横截面足够大以容下直径至少比钢筋的外径大2毫米的圆，从而可获得该属性。

支撑区域外的导管中心部分的横截面的形状可为拱形，其直径大于钢筋的外径。拱形的形状，例如圆形，避免位于该装置的单个导管之间的材料中的不良应力集中。

为了容纳该装置的每侧上缆索一定幅度的角度变化，导管可如此成形，使其横截面至少在其中心部分的一侧上向外拓宽。在路径弯曲的内侧上，尤其可以沿着一个大体为圆形的母面(generatrix)进行拓宽，母面半径小于导管中心部分中路径曲率半径。

在一个实施例中，偏移装置进一步包括一个容纳结构缆索的弯管，具有导管的主体封装在弯管内。

本发明另一方面涉及到一种结构工程，例如斜拉桥，该斜拉桥包括至少一个具有多条拉伸钢筋的结构缆索、缆索末端的钢筋的锚固物以及位于两个锚固物之间的至少一个缆索偏移装置，该装置是如上述所定义的装置。

附图说明

通过非限制性实施例的如下描述并参考附图，本发明的其它特征和优点将会显而易见，在附图中：

-图1示出了可应用本发明的斜拉桥的图形；

-图2示出了装备有偏移装置的一个实施例的拉索的示意图；

-图3示出了属于偏移装置的导管的轴向剖面图；

-图4示出了如图3所示的沿平面IV-IV的偏移装置的横截面；

-图5示出了封装有缆索钢筋的导管的横截面；以及

-图6是与图5相似的视图，示出了安装缆索期间的导管和钢筋。

具体实施方式

图1所示的结构工程的实施例由斜拉桥构成。该桥的桥面1通常由一个或多个塔架2通过拉索3支撑，拉索3遵循塔和桥面之间的倾斜路径。在塔架2中，每根拉索3都经过偏移装置5延伸，偏移装置5是按照本发明实现的，下文称为托梁。

在图2所示的实施例中，托梁5具有一个金属弯管6，埋设在用以制造塔架2的混凝土中。例如，通过弯曲钢管而使弯管6成形，然后在浇筑塔架2的混凝土之前，将弯管6置于适当的几何构型中。在此，结构缆索是由拉索3形成的，由多条经托梁5连续延伸的拉伸钢筋4组成。钢筋4最好由单独装有护套的线股构成，其中，金属线股及其塑料护套在托梁5中都是连续的。每条穿过托梁的钢筋4都遵循由单独导管10所界定的曲线路径T(图3)。导管10形成在由封装在弯管6内的成型材料制成的主体7中。

在托梁5外部上，拉索3自由地延伸至安装在桥面1上的两个锚固物8。例如，该锚固物8可以与WO 00/75453A1中所述的一致。

设置在托梁5内的每个导管10都容有一个各自的装有护套的线股4。在其中心部分，优选地遵循恒定半径R的曲线路径T。在这部分内，例如，导管10的横截面的形状如图4所示，其中，导管壁在路径T弯曲的内侧上具有一个支撑区域11。支撑区域11的形状是半径为r的圆弧。

如图4和图5所示，导管10中心部分中的支撑区域11的圆弧形状的半径r相当于钢筋4的外径的一半。因此，支撑区域11在导管10的壁与钢筋4的外围之间提供相当大的接触面积，这样，每当通过结构上的荷载施加张力时，产生的摩擦力适合于将钢筋保持在原位。支撑区域所延伸的扇角优选地至少为60°。最优选地，该角状开口α最佳范围是介于90°至120°之间。

导管10的壁的上部12在其弯曲的外侧上比支撑区域宽，以便安装拉索时不受妨碍地引入钢筋4。使上部12的横截面呈拱形，且拱形的直径大于钢筋的外径，由此可实现支撑区域11外的导管的中心部分的拓宽。业已发现，当导管的横截面在其中心部分足以容纳圆C时，可以将钢筋4毫不费力地引入导管，如图6所示，圆C的直径至少比钢筋4的外径大2毫米。

因此，钢筋4可以穿过其导管，而不与托梁5摩擦。为达到这个目的，在穿过之前，例如可采用一个活动垫片15，其形状可以是塑料的带状。一旦已经安装完钢筋4，则将垫片15移除，然后将钢筋4铺在在支撑区域11内。

导管10的壁的上部12的拱形尤其可具有一个半径r′＞r的圆形轮廓，并且径向肩13将支撑区域11连接到上部12。拱形的圆形有利于托梁5模塑基体7内产生的压应力的垂直流动。

在一个优选的实施例中，导管10的横截面朝中心部分每侧的外部拓宽。图3中可见，可以利用这样的拓宽引导由于缆索上荷载变化引起的钢筋的偏移。

在路径T弯曲的内侧上，可以沿着形状优选为圆形的母面拓宽导管10的横截面，使半径R′小于导管10中心部分中路径T的曲率半径R。半径R′是不变的，其能够限制钢筋4所经受的弯曲应力。

可以通过图4所示形状的同位相似变换而拓宽两端的导管10横截面。一个变体为逐渐向外扩大导管截面的内部，以便于它沿着托梁5的外表面趋向于半径为r′的圆。另一个变体为在导管10恒定截面中心部分的每一侧上，将最小直径等于r′的圆形横截面呈喇叭形拓宽。这样，将机械加工的导向装置置于导管10开口中便可简单地实现拓宽。

通过在材料7中模塑可以得到导管10的中心部分，例如材料7可以是构成托梁5基体的填料砂浆。这样，把呈导管10形状的凹模放在弯管6中。由均匀放置在管6中的导引装置保持其位置及横向间隔。然后用诸如高阻砂浆这样的可硬化材料填充管6。通过机械破坏模具或者通过分解或收缩进行脱模。托梁脱模可以在工厂里完成。在工地上，将如此得到的托梁提升至塔架并放在预先决定的位置。一旦塔架完成，那么抬升拉索的钢筋4，将其穿过托梁5并锚固至桥面1上。

上述托梁5的一个优点是它与由单独装有护套的线股构成的钢筋4的使用是兼容的。图5和图6显示了该钢筋4的截面，其中，参考号16代表线股扭曲的金属线，参考号17代表围绕该线的塑料护套。通常，线16为镀锌钢材质，而护套17则为高密度聚乙烯(HDPE)。用一种柔性填充材料填充金属线16之间的空间以及线16和护套17之间的空间。

图5和图6所示的装有护套的线股4具有一个圆形的外部截面。然后，将导管10的支撑区域11的半径设计为与装有护套的线股4的半径r相同。尤其是支撑区域11和钢筋4的外部截面之间的半径可略有差异，该差异的程度使得压靠在导管壁上的护套17的塑料材料流动仍可被接受。同样地，钢筋4的外部横截面可能不是精确的圆形，但例如，是带有圆角的沿着金属线股上的护套17的突出部分的六边形。在这种情况下，“钢筋的外径”可以理解为最小圆的直径，钢筋的横截面可以与最小圆内切。“钢筋的外径”的这个定义还适用于未装有护套的金属线股。尽管不是优选的，但是后一种情况仍属于本发明的范围内，拉伸钢筋及其导管的支撑区域11之间的接触遵循螺旋线而不是点接触。

上述实施例为本发明的例证。可以在根据所附权利要求的本发明的范围内做出各种变型。尤其是，可以将根据本发明的偏移装置用于拉索以外的结构缆索。

Claims (16)

1.一种使具有多条拉伸钢筋(4)的结构缆索(3)偏移的装置，所述装置包括由导管(10)横穿其中的主体(7)，其特征在于，每个导管都具有导管壁，所述导管壁沿曲线路径(T)引导所述钢筋中的一条，所述导管壁具有用于支撑所述钢筋的支撑区域(11)，所述支撑区域位于所述曲线路径的内侧，所述支撑区域至少在所述导管的中心部分和所述曲线路径的横向上具有呈圆弧形状的横截面，所述圆弧的半径(r)大体等于所述钢筋的外径的一半，在所述支撑区域外部，所述导管的所述中心部分具有一个拓宽的横截面。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑区域(11)的横截面的所述圆弧形状以至少为60°的扇角(α)延伸，优选地介于90°至120°的范围内。

3.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述支撑区域(11)外，所述导管(10)的所述中心部分的横截面为直径大于所述钢筋(4)外径的拱形(12)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述导管(10)的横截面足以容纳直径比所述钢筋(4)的外径大至少2毫米的圆(C)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述导管(10)的横截面至少在其中心部分的一侧上向外拓宽。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述导管(10)的横截面在所述曲线路径(T)的内侧上沿大体为圆形的且半径(R′)小于所述导管的所述中心部分的曲率半径(R)的母面向外拓宽。

7.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，进一步包括一个容纳所述结构缆索(3)的弯管(6)，具有导管(10)的所述主体(7)封装在所述弯管内。

8.一种结构工程，其包括至少一条具有多条拉伸钢筋(4)的结构缆索(3)、在所述缆索末端的所述钢筋的锚固物(8)以及至少一个介于所述锚固物之间的缆索偏移装置，其中，所述偏移装置(5)包括由导管(10)横穿其中的主体(7)，其特征在于，每个导管都具有导管壁，所述导管壁沿曲线路径(T)引导所述钢筋中的一条，所述导管壁具有用于支撑所述钢筋的支撑区域(11)，所述支撑区域位于所述曲线路径的内侧上，所述支撑区域至少在所述导管的中心部分和所述曲线路径的横向上具有呈圆弧形状的横截面，所述圆弧的半径(r)大体等于所述钢筋的外径的一半，在所述支撑区域外，所述导管的所述中心部分具有一个拓宽的横截面。

9.根据权利要求8所述的结构工程，其特征在于，所述支撑区域(11)的横截面的所述圆弧形状以至少为60°的扇角(α)延伸，优选地介于90°至120°的范围内。

10.根据权利要求8和9中任一项所述的结构工程，其特征在于，在所述支撑区域(11)外，所述导管(10)的所述中心部分的横截面为直径大于所述钢筋(4)的外径的拱形(12)。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的结构工程，其特征在于，所述导管(10)的横截面足以容纳直径比所述钢筋(4)的外径大至少2毫米的圆(C)。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的结构工程，其特征在于，所述导管(10)的横截面至少在其中心部分的一侧上向外拓宽。

13.权利要求12所述的结构工程，其特征在于，所述导管(10)的横截面在所述曲线路径(T)的内侧上沿着大体为圆形的且半径(R′)小于所述导管的所述中心部分的路径曲率半径(R)的母面向外拓宽。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的结构工程，其特征在于，每条所述钢筋(4)都具有金属线股(16)以及围绕所述线股的塑料制成的护套(17)，其中，所述护套被应用于所述导管(10)壁的所述支撑区域(11)。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的结构工程，在斜拉桥的形式中，其特征在于，所述偏移装置(5)被安装在所述桥的塔架(2)上，所述锚固物(8)被安装在所述桥的桥面(1)上。

16.根据权利要求8至15中任一项所述的结构工程，其特征在于，所述偏移装置进一步包括容纳所述结构缆索(3)的弯管(6)，具有导管(10)的所述主体(7)封装在所述弯管内。

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