CN111648235A - 一种空间缆自适应转索鞍 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间缆自适应转索鞍，所述转索鞍包括主索鞍和转向机构，所述主索鞍固定连接于所述转向机构顶端；所述转向机构包括能够对主索鞍进行倾斜度调整的转动副A和能够对主索鞍进行水平转动调整的转动副B。通过本转索鞍的结构设置，使得主缆入鞍后，能够根据桥梁设计线型与主缆自适应随动，从而使钢丝的受力均匀，提高主缆的结构安全。

Description

一种空间缆自适应转索鞍

技术领域

本发明属于悬索桥领域，尤其涉及一种空间缆自适应转索鞍。

背景技术

大跨度悬索桥的全部载荷通过主缆直接施加到主索鞍上，主索鞍的功能是实现主缆的转向和将荷载传递给桥塔，为实现上述功能要求，鞍槽的线型形状与多钢丝组成的主缆索股转向形成的线型应相互匹配。

传统形式平面缆悬索桥仅需在竖向采用圆弧曲线就实现转向和传递压力，但空间缆悬索桥的主索鞍需要完成竖向与水平面的双向转向，需要设计更加合理的鞍槽平弯和竖弯转向曲线结构才能保证主缆钢丝受力均匀，不产生二次应力。

目前学者们对空间缆悬索桥进行的研究主要侧重于整体方案和施工方案，对于空间缆的索鞍设计目前还是依据常规平面缆悬索桥的设计经验进行设计，未考虑主缆索股在鞍座内的扭转问题，对于小跨度桥梁尚能满足要求，但随着桥梁跨度增大，尤其是载荷更大的大跨度公轨合建悬索桥，如何保证主缆从施工前的竖直状态转换到施工后的空间缆状态，既往设计经验应用中存在的问题便尤为明显。亟待开展相关研究,而目前该项研究在国际尚处于空白阶段。

发明内容

本发明的目的在于：为了克服现有技术问题，提供了一种空间缆自适应转索鞍，通过本转索鞍的结构设置，使得主缆入鞍后，能够根据桥梁设计线型与主缆自适应随动，从而使钢丝的受力均匀，提高主缆的结构安全。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种空间缆自适应转索鞍，所述转索鞍包括主索鞍和转向机构，所述主索鞍固定连接于所述转向机构顶端；所述转向机构包括能够对主索鞍进行倾斜度调整的转动副A和能够对主索鞍进行水平转动调整的转动副B；其中，所述转动副A由转向机构中的上弧面板和下弧面板装配构成；所述转动副B由转向机构中的下弧面板和二次转向板装配构成。

根据一个优选的实施方式，所述主索鞍与所述上弧面板固定连接，所述上弧面板设置于所述下弧面板顶部；所述上弧面板的底面为外凸的弧形板面结构，所述下弧面板的顶面为内凹的圆弧形槽体结构，所述上弧面板装配于所述下弧面板的槽体结构内，组成转动副A。

根据一个优选的实施方式，所述上弧面板的底部弧形板面对应的圆弧半径与所述下弧面板的圆弧形槽体对应圆弧半径相同。

根据一个优选的实施方式，所述上弧面板与所述下弧面板之间还设有定位销。

根据一个优选的实施方式，所述下弧面板设置于所述二次转向板的顶部。

根据一个优选的实施方式，所述二次转向板的顶部设有矩形凹槽结构，且所述凹槽结构的长边侧壁上还设有内凹的弧面凹槽结构，所述下弧面板的长边侧壁的外壁面上设有外凸的弧面结构，所述下弧面板装配于所述矩形凹槽结构内，且所述下弧面板上的外凸的弧面结构卡合于所述二次转向板上内凹的弧面凹槽结构内，且所述下弧面板的短边长度小于所述二次转向板的矩形凹槽结构的短边长度。

根据一个优选的实施方式，所述下弧面板的长边侧壁的外壁面上设有的外凸状弧面结构位于位于所述下弧面板的长边侧壁的中央位置处。

根据一个优选的实施方式，所述转索鞍采用铸焊组合结构形式构成，其中，所述转索鞍的鞍头采用铸件构成，鞍身采用合金钢钢板构成。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：本发明公开的转索鞍结构，通过转动副A和转动副B的配合转动，保证了空间主缆入鞍后，既能根据桥梁设计线型与主缆自适应随动，同时I.P.点能够始终保持不动，避免主缆钢丝在入鞍段和鞍槽出口因鞍座偏转产生弯折，鼓丝现象，从而使钢丝的受力均匀，提高了主缆的结构安全。

附图说明

图1是本发明的转索鞍的结构示意图；

图2是本发明转向机构的爆炸示意图；

图3是本发明转动副A和转动副B的爆炸示意图；

图4是本发明转动副A的偏转示意图；

图5是本发明转动副B的偏转示意图；

图6是本发明转动副A的构成示意图；

图7是本发明转动副B的构成示意图；

其中，1-主索鞍，2-转向机构，21-定位销，22-上弧面板，23-下弧面板，24-二次转向板。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。

实施例1：

参考图1至图7所示，图中示出了一种空间缆自适应转索鞍，所述转索鞍包括主索鞍1和转向机构2。所述主索鞍1固定连接于所述转向机构2顶端。通过所述转向机构2为所述主索鞍1提供转动功能。

优选地，所述转向机构2包括能够对主索鞍1进行倾斜度调整的转动副A和能够对主索鞍1进行水平转动调整的转动副B。

优选地，所述转向机构2至少包括上弧面板22、下弧面板23和二次转向板24。

优选地，所述主索鞍1与所述上弧面板22固定连接，所述上弧面板22设置于所述下弧面板23顶部。

优选地，所述上弧面板22的底面为外凸的弧形板面结构。所述下弧面板23的顶面为内凹的圆弧形槽体结构。所述上弧面板22装配于所述下弧面板23的槽体结构内，组成转动副A。

即是，通过上弧面板22与下弧面板23间的装配结构，使得所述上弧面板22能够在所述下弧面板23的槽体结构内进行转动。从而使得所述上弧面板22能够实现带动设置于其上的主索鞍1进行倾斜偏转运动。

进一步地，所述上弧面板22的底部弧形板面对应的圆弧半径与所述下弧面板23的圆弧形槽体对应圆弧半径相同。使得所述上弧面板22能够在下弧面板23的槽体结构内进行稳定的转动。

优选地，所述上弧面板22与所述下弧面板23之间还设有定位销21。通过所述定位销21的结构设置，能够完成对所述上弧面板22进行限位。而上弧面板的结构确保了转动副A只能按一定角度转动。

优选地，所述下弧面板23设置于所述二次转向板24的顶部。

优选地，所述二次转向板24的顶部设有矩形凹槽结构，且所述凹槽结构的长边侧壁上还设有内凹的弧面凹槽结构。

优选地，所述下弧面板23的长边侧壁的外壁面上设有外凸的弧面结构，所述下弧面板23装配于所述矩形凹槽结构内，且所述下弧面板23上的外凸的弧面结构卡合于所述二次转向板24上内凹的弧面凹槽结构内。且所述下弧面板23的短边长度小于所述二次转向板24的矩形凹槽结构的短边长度。

即是，通过下弧面板23与二次转向板24的结构设计，使得所述下弧面板23能够在所述二次转向板24的矩形凹槽结构内进行平面内转动，从而能够实现所述主索鞍1进行水平面内转动的功能。

进一步地，所述下弧面板23的长边侧壁的外壁面上设有的外凸状弧面结构位于所述下弧面板23的长边侧壁的中央位置处。

优选地，本发明转索鞍中主索鞍1与上弧面板22上表面通过连接组件定位连接。转动副A由上弧面板22和下弧面板23构成，转动轴线平行于鞍槽且通过I.P.点，如图4和图6所示。主缆入鞍后，根据桥梁设计线型对主索鞍进行竖向α角偏转。主索鞍偏转α角之后，用定位组件锁定，例如，可采用螺栓、球面垫圈和球面螺母进行锁定。考虑到施工过程的定位偏差，上弧面板的定位孔可以设计为可微调的长腰形孔。

当主索鞍1倾斜偏转α角后，此时从俯视图可见，参考图5，鞍槽整体在水平投影方向便产生了一个角度为θ的转动，因此，以I.P.点为圆心设计了水平方向的转动副B。即是由转动副B实现主索鞍1水平方向上进行θ角的转动，以避免主缆钢丝发生弯折情况。

转动副B由下弧面板23和二次转向板24构成。转动轴线与水平面垂直且通过I.P.点，二次转向板24上根据水平转向角θ的大小开设限位槽路，按照设计值精确限定转动副B的转动方向及角度。转动到设计位置后通过填充高强度楔形块限位。

即是，本发明转索鞍通过转动副A和转动副B的配合转动，保证了空间主缆入鞍后，既能根据桥梁设计线型与主缆自适应随动，同时I.P.点能够始终保持不动，避免主缆钢丝在入鞍段和鞍槽出口因鞍座偏转产生弯折，鼓丝现象，从而使钢丝的受力均匀，提高主缆的结构安全。

并且，所述自适应空间缆主索鞍结构上采用新型铸焊组合的结构形式，利用铸钢件各向同性的物理性能，鞍头作为核心受力构件由铸件制作，鞍身则采用高强度合金钢钢板，大幅降低了鞍体制造难度和安装运输重量。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空间缆自适应转索鞍，其特征在于，所述转索鞍包括主索鞍(1)和转向机构(2)，所述主索鞍(1)固定连接于所述转向机构(2)顶端；

所述转向机构(2)包括能够对主索鞍(1)进行倾斜度调整的转动副A和能够对主索鞍(1)进行水平转动调整的转动副B；

其中，所述转动副A由转向机构(2)中的上弧面板(22)和下弧面板(23)装配构成；所述转动副B由转向机构(2)中的下弧面板(23)和二次转向板(24)装配构成。

2.如权利要求1所述的一种空间缆自适应转索鞍，其特征在于，所述主索鞍(1)与所述上弧面板(22)固定连接，所述上弧面板(22)设置于所述下弧面板(23)顶部；

所述上弧面板(22)的底面为外凸的弧形板面结构，所述下弧面板(23)的顶面为内凹的圆弧形槽体结构，

所述上弧面板(22)装配于所述下弧面板(23)的槽体结构内，组成转动副A。

3.如权利要求2所述的一种空间缆自适应转索鞍，其特征在于，所述上弧面板(22)的底部弧形板面对应的圆弧半径与所述下弧面板(23)的圆弧形槽体对应圆弧半径相同。

4.如权利要求3所述的一种空间缆自适应转索鞍，其特征在于，所述上弧面板(22)与所述下弧面板(23)之间还设有定位销(21)。

5.如权利要求2所述的一种空间缆自适应转索鞍，其特征在于，所述下弧面板(23)设置于所述二次转向板(24)的顶部。

6.如权利要求5所述的一种空间缆自适应转索鞍，其特征在于，所述二次转向板(24)的顶部设有矩形凹槽结构，且所述凹槽结构的长边侧壁上还设有内凹的弧面凹槽结构，

所述下弧面板(23)的长边侧壁的外壁面上设有外凸的弧面结构，所述下弧面板(23)装配于所述矩形凹槽结构内，且所述下弧面板(23)上的外凸的弧面结构卡合于所述二次转向板(24)上内凹的弧面凹槽结构内，

且所述下弧面板(23)的短边长度小于所述二次转向板(24)的矩形凹槽结构的短边长度。

7.如权利要求6所述的一种空间缆自适应转索鞍，其特征在于，所述下弧面板(23)的长边侧壁的外壁面上设有的外凸状弧面结构位于位于所述下弧面板(23)的长边侧壁的中央位置处。

8.如权利要求1所述的一种空间缆自适应转索鞍，其特征在于，所述转索鞍采用铸焊组合结构形式构成，其中，所述转索鞍的鞍头采用铸件构成，鞍身采用合金钢钢板构成。

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