CN105040590A - 2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索 - Google Patents

Abstract

本发明涉及2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，包括锚杯、连接筒和索体，连接筒连接在锚杯前端，索体穿过连接筒固定于所述锚杯内，锚杯内腔成型有由外向内逐渐扩大的锥形腔，锥形腔的入口处设置有弯曲限制环，索体内的钢丝束经由该弯曲限制环于锥形腔内发散布置。具有强度高、使用耐久的优点，尤其是通过优化锚具构造，对应索体在锚具内的弯折部位设置柔性弯曲限制环，一方面避免了钢丝直接与锚杯间刚性接触，防止局部受损，另一方面，改善了钢丝弯折部位的微动疲劳磨损，能够满足公铁两用斜拉桥斜拉索动载荷较大、应力幅高的使用要求。

Description

2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索

技术领域

本发明涉及斜拉桥的斜拉索结构，尤其涉及一种高强度、更耐久的公铁两用斜拉桥拉索。

背景技术

公铁两用斜拉桥的特点：铁路桥相对公路桥来说，由于列车运行速度高，形成的冲击动载荷较大、应力幅高，再和公路桥的特点叠加，促使公铁两用桥用斜拉索需满足：高强度、高动载荷、高应力幅和耐久等要求。

而目前公路斜拉桥、拱桥等桥型中使用的斜拉索结构，是在镀锌钢丝外先缠绕一层高强聚酯纤维带，再在高强聚酯纤维带外被覆一层高密度聚乙烯（HDPE）护套，两端装配国家标准锚具。这种斜拉索结构满足不了公铁两用斜拉桥的特点，制约了斜拉索在该领域的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种斜拉索结构，提高锚具的强度和防渗漏性能，再配合2000MPa抗拉强度的钢丝，获得一种高强度、高动载荷、高应力幅的耐久型斜拉索。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，包括锚杯、连接筒和索体，所述连接筒连接在锚杯前端，所述索体穿过所述连接筒固定于所述锚杯内，所述锚杯内腔成型有由外向内逐渐扩大的锥形腔，所述锥形腔的入口处设置有弯曲限制环，所述索体内的钢丝束经由该弯曲限制环于所述锥形腔内发散布置。

优选地，所述弯曲限制环为酚醛树脂一体成型件，采用压力模具压制一次成型，使弯曲限制环各径向角度性能均匀，确保锥形腔内钢丝束产生均匀的弯曲应力。

进一步地，所述弯曲限制环的轴向长度为30～60mm，优选40mm，径向厚度为15～25mm，优选20mm。由于受到锚杯内部空间的限制，弯曲限制环要同时具备结构强度和柔性变形的能力，轴向长度过短钢丝束容易磨损破坏，过长又会限制钢丝内应力的释放，反而更容易发生破坏；另外，弯曲限制环的径向厚度也很关键，过薄满足不了要求，过厚会给锚杯内的密封带来困难。

优选地，所述锚杯的前端成型有凸台，所述锚杯外径大于所述凸台外径，所述连接筒与所述凸台内外套接，该结构解决了锚杯与连接筒接缝处容易渗水的问题，有助加强斜拉索的防腐蚀性能，延长使用寿命。

较好的是，所述凸台与锚杯间的过渡台阶为圆角型，圆角半径为5～10mm，以提高锚杯的抗疲劳强度。

本发明的另一关键设置是，所述弯曲限制环的设置位置对应于所述凸台与锚杯的过渡，弯曲限制环的作用不仅仅限于限位，凸台的设置延长了锥形腔前端入口索体的引伸长度，配合弯曲限制环柔性变形的能力，改善了索体内钢丝弯折部分微动疲劳磨损，从而实现了锚具受力关键部位的结构优化，使满足公铁斜拉桥用斜拉索动载负荷大、应力幅高的使用要求。

为了进一步提高索体的使用寿命、避免过早腐蚀老化，所述索体由内向外包括钢丝束、包覆于所述钢丝束外层的聚酯带、内层聚乙烯护套和外层聚乙烯护套。

优选地，组成所述钢丝束的钢丝是采用直径14mm盘条经连续若干道拉拔后直接成型的7mm钢丝，经测试，该钢丝的抗拉强度达到了2000MPa，屈服强度大于1790MPa，弹性模量介于1.95～2.10×10⁵MPa，钢丝的扭转性能指标不低于12次，钢丝的强度更高。

进一步地，为了提高索体中钢丝的耐腐蚀性能，所述钢丝外层镀有锌铝镀层，锌铝合金镀层铝含量不低于4.2%，镀层密度不小于300g/m²，镀层的均匀性指标为硫酸铜浸泡次数不小于4次，每次60秒。

一般地，所述连接筒及凸台内填充有密封填料，所述锥形腔内填充有锚固填料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用的锚杯前端成型为凸台，形成变径式的斜拉索锚具结构，凸台和锚杯内的锥形腔构成索体内钢丝的弯曲变形容腔，所设置的弯曲限制环，材质为耐高温酚醛树脂，满足500℃以上高温使用要求，同时具备结构强度和柔性变形的能力，安装在凸台和锥形腔入口过渡处，索体的钢丝通过弯曲限制环导向，一方面避免了钢丝直接与锚杯间刚性接触，防止局部受损，另一方面，改善了钢丝弯折部位的微动疲劳磨损，提高斜拉索的抗弯曲疲劳性能，能够完全满足公铁两用斜拉桥斜拉索动载荷较大、应力幅高的使用要求。

附图说明

图1为本发明实施例中斜拉索结构示意图；

图2为图1中A部放大图；

图3为本发明实施例中索体的界面结构示图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1和2所示，本实施例中的斜拉索结构，包括锚杯1、锚圈5、连接筒3和索体4，锚杯1的前端成型有凸台2，锚杯1和凸台2为一体件，锚杯1外径大于凸台2外径，形成变径结构，凸台2与锚杯1间的过渡台阶为大圆角型，圆角半径为5～10mm，连接筒3与凸台2内外套接，从而能够有效防止连接筒3与锚杯1连接处雨水渗入诱发腐蚀。锚杯1内形成由外向内逐渐扩大的锥形腔A，锥形腔A的入口与凸台2内的直通道B衔接，且在衔接处设置有弯曲限制环6，索体4内的钢丝束穿过凸台2内的直通道B经由该弯曲限制环6于锥形腔A内发散布置，连接筒3及直通道B内填充有密封填料，锥形腔A内填充有锚固填料。

上述弯曲限制环6为酚醛树脂一体成型件，采用压力模具压制一次成型，其轴向长度为40mm，径向厚度为20mm。

如图3，上述索体4由内向外包括正六边形的钢丝束4.1、包覆于钢丝束4.1外层的强度聚酯带4.2、内层聚乙烯护套4.3和外层聚乙烯护套4.4。构成钢丝束4.1的钢丝是采用直径14mm盘条经连续九道拉拔后直接成型的7mm钢丝，钢丝的性能见表1。钢丝外层镀有锌铝镀层，镀层中铝含量不低于4.2%，镀层密度不小于300g/m²，镀层的均匀性指标为硫酸铜浸泡次数不小于4次，每次60秒。

表1

上述结构的斜拉索具有强度高、使用耐久的优点，尤其是通过优化锚具构造，对应索体在锚具内的弯折部位设置柔性弯曲限制环，一方面避免了钢丝直接与锚杯间刚性接触，防止局部受损，另一方面，改善了钢丝弯折部位的微动疲劳磨损，能够满足公铁两用斜拉桥斜拉索动载荷较大、应力幅高的使用要求。

Claims (10)

1.一种2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，包括锚杯、连接筒和索体，所述连接筒连接在锚杯前端，所述索体穿过所述连接筒固定于所述锚杯内，其特征在于：所述锚杯内成型有由外向内逐渐扩大的锥形腔，所述锥形腔的入口处设置有弯曲限制环，所述索体内的钢丝束经由该弯曲限制环于所述锥形腔内发散布置。

2.根据权利要求1所述的2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，其特征在于：所述弯曲限制环为酚醛树脂一体成型件。

3.根据权利要求1所述的2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，其特征在于：所述弯曲限制环的轴向长度为30～60mm，径向厚度为15～25mm。

4.根据权利要求1所述的2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，其特征在于：所述锚杯的前端成型有凸台，所述锚杯外径大于所述凸台外径，所述连接筒与所述凸台内外套接。

5.根据权利要求4所述的2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，其特征在于：所述凸台与锚杯间的过渡台阶为圆角型，圆角半径为5～10mm。

6.根据权利要求4所述的2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，其特征在于：所述弯曲限制环的设置位置对应于所述凸台与锚杯的过渡处。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，其特征在于：所述索体由内向外包括钢丝束、包覆于所述钢丝束外层的聚酯带、内层聚乙烯护套和外层聚乙烯护套。

8.根据权利要求7所述的2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，其特征在于：组成所述钢丝束的钢丝是采用直径14mm盘条经连续若干道拉拔后直接成型的7mm钢丝。

9.根据权利要求8所述的2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，其特征在于：所述钢丝外层镀有锌铝镀层。

10.根据权利要求1或4所述的2000MPa耐久型公铁两用斜拉桥平行钢丝斜拉索，其特征在于：所述连接筒或凸台内填充有密封填料，所述锥形腔内填充有锚固填料。