CN105239507A - 索构件的转向器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种索构件的转向器，包括耳板，及和耳板一体成型的弯曲筒，及卡扣在耳板一端的连杆耳板，及固定在弯曲筒内的热铸填充体和分丝管群组，及贯穿分丝管群组的钢绞线，及固定在弯曲筒出口处的减振垫块，及扣在弯曲筒两端的防水罩，及扣在防水罩上的斜拉索哈弗管套头，及和斜拉索哈弗管套头连接的斜拉索哈弗管，及设置在防水罩内侧、用于固定钢绞线的索箍，及贯穿防水罩、且与弯曲筒螺纹连接的紧固螺钉，及固定在弯曲筒出口处圆周外侧与防水罩之间的止水圈；本发明具有结构简单、更换方便、受力性好、结构可靠性高、强度和弹性模量高、韧性好、耐久性佳的特点。

Description

索构件的转向器

技术领域

本发明涉及一种建筑用装置的技术领域，尤其涉及一种索构件的转向器。

背景技术

在桥梁工程中，承受拉力的索构件在弯曲段需要通过转向构造(称为转向器或夹具)来承受沿索构件弯曲段径向的分力，实现索构件弯曲段隔离体的力平衡状态，如图1所示，且例如：在悬索桥中，需要通过安装在主缆(索构件)上的夹具来承受吊索传递的竖向力，如图2所示；在直线形及拱形张弦梁桥中，需要通过安装在支撑杆(压弯构件)上的转向器来承受索构件弯曲产生的竖向力，如图3～5所示。

上述所举案例中，第一种类型为“拉杆(索)-拉杆(索)”形式，第二种类型为“拉杆(索)-压弯杆(支撑杆)”形式，在第一种类型中，其为两个索构件之间的力传递及构造问题，从设计角度应解决结构受力(功能)、施工可行性及维护可行性三方面，而对于悬索桥中的夹具(如图6～7所示)，设计为两块半圆环式的铸钢件，待主缆制作完毕后再用螺栓连接副将其两块半圆环式的铸钢件紧固至主缆上的预定位置，然后再安装吊索及其它构件，若夹具在桥梁设计使用寿命期内出现损坏，也可对其进行原位维修或将其拆卸后进行维修及更换，夹具的上述构造经过若干工程案例已证明其施工及维护均具备可行性。

但是，悬索桥的夹具构造为针对悬索桥主缆及吊索的特定受力状态、特定施工历程等特点设计的构造物，一旦某条件发生变化，上述夹具构造即不再适用。悬索桥主缆夹具构造适用的前提条件有三点：1)主缆断面为采用平行钢丝的整束式钢索，索体外表面包裹封闭层；2)主缆先施工，夹具后安装；3)主缆在桥梁设计使用寿命期内不可更换，为永久性构件。若在其他类型的缆索承重桥梁中需要使用“拉杆-拉杆”形式的转向构造，应先判定符合上述三个前提条件后方可应用悬索桥主缆夹具构造实现索构件转向，否则应根据实际条件设计新的转向构造。

对于采用“内凹折线形拉索+连杆”形式的三叉张弦梁桥(如图8～9所示)，拉索及连杆在结构自重及桥面活载作用下均承受拉力，从受力状态来看属于“拉杆-拉杆”类型，拉索类似于悬索桥中的主缆，连杆类似于悬索桥中的吊索。根据实际需求，三叉张弦梁桥的拉索设计采用平行钢绞线拉索(如图10所示，“平行钢绞线拉索”为国内外已有的产品，非本专利申请保护内容)且可在桥梁使用寿命期内更换单根钢绞线，拉索转向构造须先行定位安装后再安装拉索，这些特点已明显不满足悬索桥主缆夹具的适用条件，因此有必要根据三叉张弦梁桥的特点设计新的转向构造。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种结构简单、更换方便、受力性好、结构可靠性高、强度和弹性模量高、韧性好、耐久性佳的索构件的转向器。

为实现上述目的，本发明提供了一种索构件的转向器，包括耳板，及和耳板一体成型的弯曲筒，及卡扣在耳板一端的连杆耳板，及固定在弯曲筒内的热铸填充体和分丝管群组，及贯穿分丝管群组的钢绞线，及固定在弯曲筒出口处的减振垫块，及扣在弯曲筒两端的防水罩，及扣在防水罩上的斜拉索哈弗管套头，及和斜拉索哈弗管套头连接的斜拉索哈弗管，及设置在防水罩内侧、用于固定钢绞线的索箍，及贯穿防水罩、且与弯曲筒螺纹连接的紧固螺钉，及固定在弯曲筒出口处圆周外侧与防水罩之间的止水圈。

进一步的，所述弯曲筒内的分丝管群组由两根以上的分丝管组成，在每根所述分丝管中均内穿一根钢绞线，所述分丝管设计为“一段直线形”+“一段弯曲形”+“一段直线形”的形式，且其弯曲段的弯曲半径和弯曲角度与其内穿钢绞线的设计弯曲半径和设计弯曲角度相同。

进一步的，所述分丝管群组由至少两根以上分丝管经过叠放、焊接形成，所述分丝管群组的特征断面上的分丝管位置应与所述拉索的特征断面上的钢绞线位置一一对应，所述分丝管群组的材料采用常规的低合金高强度结构钢，也可以用其它高强度材料制成。

进一步的，所述弯曲筒设计为“一段直线形”+“一段弯曲形+“一段直线形”的形式，且其弯曲段的弯曲半径和弯曲角度与其内穿拉索的设计弯曲半径和设计弯曲角度相同，所述弯曲筒的出口处的内壁设置有用于安装拉索减振垫的卡槽，所述卡槽为圆环形。

进一步的，所述耳板与所述弯曲筒连为一体形成整体式铸钢件，所述耳板的平面上设置有圆孔，所述圆孔用于安装锚固连杆的一端的销轴孔，所述耳板的平面与所述弯曲筒侧面采用圆弧形倒角平顺地过渡。

进一步的，所述分丝管群组与所述整体式铸钢件先各自加工完毕，再通过后浇的热铸填充体连接。

进一步的，所述热铸填充体的材料采用含有铝、铜、镁元素的锌合金，所述热铸填充体的抗拉强度不低于300MPa，所述热铸填充体中各种金属元素的配合比可根据实际情况确定，所热铸填充体的加工制造要求可按现行国家行业标准执行。

进一步的，所述钢绞线在进入所述弯曲筒之前先穿过一个索箍，然后将拉索内的钢绞线呈放射状分散开，将每根钢绞线穿过所述分丝管群组，再将钢绞线穿入另一个索箍汇集成一整束拉索，从而穿出所述弯曲筒。

进一步的，所述钢绞线呈放射状散开的部位，设置减振垫块，所述减振垫块上下共计两个。

进一步的，所述弯曲筒的两端，设置防水罩，所述防水罩共计两个，且在所述防水罩端部设置止水圈，所述止水圈上下共计两个，所述防水罩通过两个以上的紧固螺钉锚固于所述弯曲筒之上。

本发明的有益效果：

1.分丝管群组构造

平行钢绞线拉索在穿过转向器时采用每根钢绞线独立地穿过转向器中的分丝管群组的形式，每根分丝管独立承受每根钢绞线弯曲时产生的径向力，化整为零，相对于整束式转向器降低了拉索弯曲段与转向器接触部位的应力集中程度，降低了拉索弯曲段的钢绞线外裹保护层发生破损的风险。相对于整束式转向，分丝管群组构造可实现单根钢绞线的更换。

2.整体式铸钢件构造

相对于悬索桥主缆夹具的分块式构造，整体式铸钢件采用一次成形，其受力性能更佳；取消了螺栓连接副，免去了现场拧紧螺栓连接副的步骤；大大减少了零件数量，提高了结构可靠性。

3.热铸填充体构造

相对于环氧砂浆或环氧铁砂，热铸填充体在液态时的流动性强，热铸填充体在冷却后的强度高、弹性模量高、韧性好、耐久性佳，可密实地填充分丝管群组与整体式铸钢件的间隙，能可靠地传力，可与整体式铸钢件的性能实现良好的匹配；相对于热铸钢，热铸锌合金熔点低，对分丝管群组及整体式铸钢件的热影响较小，转向器加工过程中的精度可控性更佳。

4.其它构造

索箍可束紧从分丝管群组穿出的钢绞线，减小拉索外露段的外观体量，减振垫块可提高整个拉索系统的阻尼，吸收拉索外露段振动时的能量，降低钢绞线在分丝管出口处承受的疲劳效应，防水罩、止水圈及紧固螺钉形成的防水系统可有效地避免雨水进入转向器内部，降低整体式铸钢件弯曲筒的内表面和钢绞线弯曲段发生锈蚀的概率。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为现有转向器受力状态的示意图；

图2为现有悬索桥的主缆、夹具及吊索隔离体的受力状态的示意图；

图3为现有直线形张弦梁桥转向器的受力状态的示意图；

图4为现有拱形张弦梁桥转向器的受力状态的示意图；

图5为现有张弦梁桥转向器隔离体的受力状态的示意图；

图6为现有悬索桥主缆夹具左右型装配示意图；

图7为现有悬索桥主缆夹具上下型装配示意图；

图8为现有转向器“内凹折线形拉索+连杆”形式的三叉张弦梁桥平面布置的示意图；

图9为现有转向器“内凹折线形拉索+连杆”形式的三叉张弦梁桥立面布置的示意图；

图10为现有转向器平行钢绞线拉索断面构造的示意图；

图11为本发明一种索构件的转向器的结构示意图；

图12为本发明图11的局部放大图；

图13为本发明一种索构件的转向器中整体式铸钢件的示意图；

图14为本发明图13中A–A方向的剖视图；

图15为本发明图13中B–B方向的剖视图；

图16为本发明种索构件的转向器中整体式铸钢件的立体图。

具体实施方式

参阅图11至图16所示，一种索构件的转向器，包括耳板2，及和耳板2一体成型的弯曲筒13，及卡扣在耳板2一端的连杆耳板1，及固定在弯曲筒13内的热铸填充体12和分丝管群组11，及贯穿分丝管群组11的钢绞线6，及固定在弯曲筒13出口处的减振垫块10，及扣在弯曲筒13两端的防水罩9，及扣在防水罩9上的斜拉索哈弗管套头8，及和斜拉索哈弗管套头8连接的斜拉索哈弗管7，及设置在防水罩9内侧、用于固定钢绞线6的索箍5，及贯穿防水罩9、且与弯曲筒13螺纹连接的紧固螺钉4，及固定在弯曲筒13出口处圆周外侧与防水罩9之间的止水圈3。

所述弯曲筒13内的分丝管群组11由两根以上的分丝管组成，在每根所述分丝管中均内穿一根钢绞线6，所述分丝管设计为“一段直线形”+“一段弯曲形”+“一段直线形”的形式，且其弯曲段的弯曲半径和弯曲角度与其内穿钢绞线6的设计弯曲半径和设计弯曲角度相同。

所述分丝管群组11由至少两根以上分丝管经过叠放、焊接形成，所述分丝管群组11的特征断面上的分丝管位置应与所述拉索的特征断面上的钢绞线6位置一一对应，所述分丝管群组11的材料采用常规的低合金高强度结构钢，也可以用其它高强度材料制成。

所述弯曲筒13设计为“一段直线形”+“一段弯曲形+“一段直线形”的形式，且其弯曲段的弯曲半径和弯曲角度与其内穿拉索的设计弯曲半径和设计弯曲角度相同，所述弯曲筒13的出口处的内壁设置有用于安装拉索减振垫的卡槽15，所述卡槽15为圆环形。

所述耳板2与所述弯曲筒13连为一体形成整体式铸钢件，所述耳板2的平面上设置有圆孔，所述圆孔用于安装锚固连杆的一端的销轴孔14，所述耳板2的平面与所述弯曲筒13侧面采用圆弧形倒角平顺地过渡，所述整体式铸钢件的材料采用ZG20Mn牌号的铸钢或其它更优的材料。

所述分丝管群组11与所述整体式铸钢件先各自加工完毕，再通过后浇的热铸填充体12连接。

所述热铸填充体12的材料采用含有铝、铜、镁元素的锌合金，所述热铸填充体12的抗拉强度不低于300MPa，所述热铸填充体12中各种金属元素的配合比可根据实际情况确定，所热铸填充体12的加工制造要求可按现行国家行业标准执行。

所述钢绞线6在进入所述弯曲筒13之前先穿过一个索箍5，然后将拉索内的钢绞线6呈放射状分散开，将每根钢绞线6穿过所述分丝管群组11，再将钢绞线6穿入另一个索箍5汇集成一整束拉索，从而穿出所述弯曲筒13。

所述钢绞线6呈放射状散开的部位，设置减振垫块10，所述减振垫块10上下共计两个。

所述弯曲筒13的两端，设置防水罩9，所述防水罩9共计两个，且在所述防水罩9端部设置止水圈3，所述止水圈3上下共计两个，所述防水罩9通过两个以上的紧固螺钉4锚固于所述弯曲筒13之上。

1.分丝管群组构造

平行钢绞线拉索在穿过转向器时采用每根钢绞线独立地穿过转向器中的分丝管群组的形式，每根分丝管独立承受每根钢绞线弯曲时产生的径向力，化整为零，相对于整束式转向器降低了拉索弯曲段与转向器接触部位的应力集中程度，降低了拉索弯曲段的钢绞线外裹保护层发生破损的风险。相对于整束式转向，分丝管群组构造可实现单根钢绞线的更换。

2.整体式铸钢件构造

相对于悬索桥主缆夹具的分块式构造，整体式铸钢件采用一次成形，其受力性能更佳；取消了螺栓连接副，免去了现场拧紧螺栓连接副的步骤；大大减少了零件数量，提高了结构可靠性。

3.热铸填充体构造

相对于环氧砂浆或环氧铁砂，热铸填充体在液态时的流动性强，热铸填充体在冷却后的强度高、弹性模量高、韧性好、耐久性佳，可密实地填充分丝管群组与整体式铸钢件的间隙，能可靠地传力，可与整体式铸钢件的性能实现良好的匹配；相对于热铸钢，热铸锌合金熔点低，对分丝管群组及整体式铸钢件的热影响较小，转向器加工过程中的精度可控性更佳。

4.其它构造

索箍可束紧从分丝管群组穿出的钢绞线，减小拉索外露段的外观体量，减振垫块可提高整个拉索系统的阻尼，吸收拉索外露段振动时的能量，降低钢绞线在分丝管出口处承受的疲劳效应，防水罩、止水圈及紧固螺钉形成的防水系统可有效地避免雨水进入转向器内部，降低整体式铸钢件弯曲筒的内表面和钢绞线弯曲段发生锈蚀的概率。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种索构件的转向器，其特征在于：包括耳板，及和耳板一体成型的弯曲筒，及卡扣在耳板一端的连杆耳板，及固定在弯曲筒内的热铸填充体和分丝管群组，及贯穿分丝管群组的钢绞线，及固定在弯曲筒出口处的减振垫块，及扣在弯曲筒两端的防水罩，及扣在防水罩上的斜拉索哈弗管套头，及和斜拉索哈弗管套头连接的斜拉索哈弗管，及设置在防水罩内侧、用于固定钢绞线的索箍，及贯穿防水罩、且与弯曲筒螺纹连接的紧固螺钉，及固定在弯曲筒出口处圆周外侧与防水罩之间的止水圈；所述分丝管群组由至少两根以上分丝管经过叠放、焊接形成，所述分丝管群组的特征断面上的分丝管位置应与所述拉索的特征断面上的钢绞线位置一一对应，所述分丝管群组的材料采用常规的低合金高强度结构钢；所述钢绞线在进入所述弯曲筒之前先穿过一个索箍，然后将拉索内的钢绞线呈放射状分散开，将每根钢绞线穿过所述分丝管群组，再将钢绞线穿入另一个索箍汇集成一整束拉索，从而穿出所述弯曲筒。

2.根据权利要求1所述的一种索构件的转向器，其特征在于：所述弯曲筒内的分丝管群组由两根以上的分丝管组成，在每根所述分丝管中均内穿一根钢绞线，所述分丝管设计为“一段直线形”+“一段弯曲形”+“一段直线形”的形式，且其弯曲段的弯曲半径和弯曲角度与其内穿钢绞线的设计弯曲半径和设计弯曲角度相同。

3.根据权利要求1所述的一种索构件的转向器，其特征在于：所述弯曲筒设计为“一段直线形”+“一段弯曲形+“一段直线形”的形式，且其弯曲段的弯曲半径和弯曲角度与其内穿拉索的设计弯曲半径和设计弯曲角度相同，所述弯曲筒的出口处的内壁设置有用于安装拉索减振垫的卡槽，所述卡槽为圆环形。

4.根据权利要求1所述的一种索构件的转向器，其特征在于：所述耳板与所述弯曲筒连为一体形成整体式铸钢件，所述耳板的平面上设置有圆孔，所述圆孔用于安装锚固连杆的一端的销轴孔，所述耳板的平面与所述弯曲筒侧面采用圆弧形倒角平顺地过渡。

5.根据权利要求1所述的一种索构件的转向器，其特征在于：所述分丝管群组与所述整体式铸钢件先各自加工完毕，再通过后浇的热铸填充体连接。

6.根据权利要求1所述的一种索构件的转向器，其特征在于：所述热铸填充体的材料采用含有铝、铜、镁元素的锌合金，所述热铸填充体的抗拉强度不低于300MPa。

7.根据权利要求1所述的一种索构件的转向器，其特征在于：所述钢绞线呈放射状散开的部位，设置减振垫块，所述减振垫块上下共计两个。

8.根据权利要求1所述的一种索构件的转向器，其特征在于：所述弯曲筒的两端，设置防水罩，所述防水罩共计两个，且在所述防水罩端部设置止水圈，所述止水圈上下共计两个，所述防水罩通过两个以上的紧固螺钉锚固于所述弯曲筒之上。