CN1272909A - 将载荷传递件连到缆索的装置和方法及包括此装置的吊桥 - Google Patents

将载荷传递件连到缆索的装置和方法及包括此装置的吊桥 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种装置包括一套管,该套管由两个壳体(10a、10b)组成,壳体被设计成可与载荷传递部件形成连接的形式。缆索包括一使其包容的绳股在套管中的基体内被拉伸的组件,其中基体充满绳股之间的空隙。该基体的整体或部分由在套管夹紧力的作用下易蠕变的塑料制成。夹紧动作是通过将夹紧力传递给套管之壳体的细长部件(17)被施加的。这些细长的部件被预加应力,以产生纵向的弹性变形,该纵向的弹性变形大于基体由于蠕变而产生的最大下沉量。这样,就可防止套管产生不良的松弛。

Description

将载荷传递件连到缆索的装置 和方法及包括此装置的吊桥
本发明涉及缆索在某些建筑方法上的应用，具体而言，本发明涉及一种用于将载荷传递部件连接到结构缆索上的方法。
本发明一个重要的但不是唯一的应用在于吊桥。在这种应用中，用于传递桥面载荷的吊杆必须连接到吊桥的承载缆索上，其中承载缆索由一束或多束股绳构成。
这种连接通常是由套管来完成的，每个套管都由几个壳体组成，这些壳体通过象螺栓这样的部件夹持在缆索上，每个吊杆都固定于其套管的一个壳体上。作用于套管上的夹紧力能够使承载缆索通过摩擦吸收吊杆所传递的力的切向分量。
法国专利2739113提出了一种由一束“粘在一起”的股绳组成的承载缆索。严格地讲，每个粘合的绳股都包括一个由七根或更多根金属丝组成的绞合件，这些绞合件上涂有粘合的弹性体材料并被一个塑料皮所包围，从而使绳股和弹性体材料充满塑料皮的内部空间。
这种绳股结构降低了夹紧所需的力，从而改善了系统的可靠性。
欧洲专利申请0789110公开了一种将填料充填到由单独保存的多个绳股(例如粘合绳股)组成的缆索内的方法，这种填料被设置于连接套管的范围内，从而使其充满绳股组的各个外皮之间的空隙，所述空隙的横截面为具有弯曲侧边的三角形。
这种设置能够确保套管的夹紧力更均匀地传递给处于拉伸状态下的绳股。在套管的范围内，承载缆索被容纳于管状的塑料外壳内，在外壳与绳股束之间插入可变形的部件。当套管被夹紧并受到由材料的蠕变而产生的延迟挤压作用时，该部件立刻被挤压，其中所述的材料一般为构成外壳、可变形部件和/或填料的塑性材料。
在内径为400mm的套管的典型实施例中，由于蠕变作用而产生的部件的延迟下沉量一般约为1mm。这样的下沉量将会使套管松弛，而套管的松弛将会产生严重的后果。这样，就必须进行有规则的维护工作，以检查被夹紧的套管之紧密性并可根据需要重新夹紧套管。
本发明的目的是改善套管连接到结构缆索上的夹紧作用。
因此，本发明提供一种用于将载荷传递部件连接到缆索上的装置，该装置包括：由至少两个壳体构成的套管和围绕缆索夹紧套管的装置，至少一个所述壳体设置有与载荷传递部件形成连接的装置。缆索包括：拉伸状态的绳股组件，该绳股组件容纳于套管中可变形的基体内，所述基体充满绳股之间的空隙，至少部分基体为在夹紧装置的作用下易蠕变的塑性材料。根据本发明，夹紧装置包括细长的夹紧部件，所述夹紧部件将夹紧力传递给套管的壳体并被预加应力以形成大于由蠕变产生的基体最大下沉量的纵向弹性变形。
预加应力的夹紧部件产生了一定量的备用变形能力，从而使位于套管之下的部件由于蠕变作用而产生的下沉量得到吸收。通过使这些夹紧部件的弹性伸长量远大于缆索由于蠕变而产生的预测下沉量(一般至少要大5倍)，而保证夹紧作用保持在一个可控制的值并接近初始值。
在根据本发明之装置的最佳实施例中：
-缆索的每个受拉伸的绳股都由涂有粘合弹性体材料并被单个塑料外皮包围的绳股组成，从而使绳股和弹性体材料充满单个外皮的内部空间(粘合绳股)；
-所述基体包括侧边为曲线的三角形截面的插入件，从而使套管内装配成束的绳股各个外皮之间对应形状的空隙被插入件所充满，弹性体部件最好设置于成束的绳股周围，由塑料制成的管状外壳包围支承套管壳体的弹性体部件；
-细长的夹紧部件为一个金属杆，金属杆的至少一端设置有用于安装螺母的螺纹，所述螺母用于对其施加应力；细长的夹紧部件也可以是一根受拉伸的缆索，缆索的至少一端被固定爪夹紧；
-细长的夹紧部件容纳于至少一个充填有保护物质的支承管内，所述的保护物质可以是石蜡、油脂或树脂。
本发明的第二方面涉及一种吊桥，包括：至少一个承载缆索，所述缆索在其两端被锚固；一桥面，所述桥面通过吊杆悬挂在承载缆索上，至少一些吊杆通过上述的连接装置连接到承载缆索上。
有利的是，这种连接装置包括一个大体在承载缆索之上凸出的部分，该凸出部分包括一个预加应力的夹紧部件，所述部分的顶端设置有用于固定扶栏的装置，以允许操作人员沿承载缆索移动。
本发明的又一方面涉及一种通过套管将载荷传递部件连接到缆索上的方法，其中套管由至少两个壳体组成，缆索包括多个容纳于套管基体内的受拉伸绳股，至少部分基体为在套管施加的夹紧力作用下易蠕变的塑性材料。在本发明的方法中，套管的壳体通过预加应力的细长夹紧部件夹持在缆索上，以使其形成大于由蠕变而使基体产生的最大下沉量的纵向弹性变形。
该方法有利地包括通过液压系统同时对细长夹紧部件施加应力的步骤，和在预加应力的位置上夹紧细长夹紧部件的步骤。这样就可能使作用于同一套管之所有夹紧部件上的力平衡，并避免使夹紧部件因为受到单个夹紧力而产生扭绞。
在实施本发明之方法的特定实施例中：
-在将套管装配到缆索上之后，并在后续的监控和重新夹紧的操作过程中，执行同时施加应力并在预加应力的位置上夹紧的步骤。
-同时施加应力的步骤包括一第一阶段，在该阶段，液压系统施加一个过大的应力；接着，在第二阶段，在继续进行夹紧步骤之前，降低所施加的应力。
-在套管已装配到缆索上及此后的检查和重新夹紧操作之后，执行同时施加应力和在预加应力的位置上施加夹紧作用的步骤；
-将同时施加应力的步骤合并到液压系统施加过大应力的第一阶段中去，接下来，在进行夹紧步骤之前，进行使预加应力降低的第二阶段。
参照非限定性的附图，通过对最佳实施例的说明将清楚本发明的其它特征和优点，其中附图：
-图1为根据本发明吊桥的总体示意图；
-图2为图1所示的吊桥承载缆索的一个粘合绳股的剖视图；
-图3为一剖视图，该图示出了连接吊杆的套管中的承载缆索内部绳股的排列方式；
-图4和5分别为本发明连接装置的两个实施例的剖视图；
-图6示出了对本发明装置的夹紧部件施加初始应力的一种方式；
-图7为用于夹紧套管的装置之另一实施例的示意图。
图1实施例所示的吊桥通常包括一桥面1，两个桥塔2，两条平行的承载缆索3(在图中仅能看到一条承载缆索)，及一组吊杆4，该组吊杆4通过各个套管连接到缆索3上，吊杆4支承着桥面1并将其载荷传递给承载缆索3。承载缆索3在设置于吊桥两端的两个地面支座5之间被拉伸并支承在两个桥塔2上。如图所示，承载缆索3可中止于桥塔2的高度上，在这种情况下，缆索3固定于这些桥塔上。
每个承载缆索3都是通过将图2所示的这种单个保存的绳股装配到一起而形成的。
每个绳股都由几根最好是电镀的绞合钢丝7组成，在本实施例中，是由7根嵌在弹性体8内的电镀绞合钢丝组成，而弹性体可以是聚丁二烯或类似物。弹性体8由一层外皮9所覆盖，外皮9由柔性的塑料制成，这种塑料可以是聚烯烃，具体而言，可以是高密度聚乙烯(HDPE)或聚酰胺。弹性体8通过表面粘接并根据钢丝7的形状粘附在构成绳股本身的绞合钢丝7上。该弹性体8还粘附在单个的HDPE外皮9上。至于这种粘合绳股是如何制成的细节，参照法国专利2739113。
单个外皮9与绳股的钢丝7成一体，从而使平行绳股6之轴线作用于外皮上的力被充分传递给钢丝7。
图3示出了由37个粘合绳股6组成的承载缆索3的结构。如剖面图所示，这些绳股6被排列成六边形的网格结构，网格之间形成了侧边为曲线的三角形间隙。
在套管10内，绳股组件被装配在管状的外壳内，该外壳是通过连接两个半圆筒形的壳体12而形成的，而壳体12是由象HDPE这样的塑料制成的。弹性体部件13设置于六边形的绳股组件与外壳12的内表面之间，从而将绳股组件固定在外壳内的合适位置上并将连接套管10所施加的夹紧力传递给绳股组件。
由象HDPE这样的塑料制成的插入件14被装配在形成于绳股6外皮9之间侧边弯曲的三角形间隙内，从而充满套管10内的这些空隙。插入件14确保夹紧力在不同的粘合绳股6之间均匀分布，如欧洲专利申请0789110所述。
因此，在套管10的范围内，该绳股组件6就被容纳于由管状外壳12、弹性体13和插入件14构成的基体内。
由于在套管10施加的夹紧力的作用下基体将产生蠕变，因此基体可能要下沉。如上所述，如果缆索的直径为400mm，那么下沉量的值将为1mm。如果套管使用杨氏模量为20000kg/mm2、有效长度为150mm、拉伸应力为50kg/mm2的钢制螺栓以传统的方式被夹紧，那么这些螺栓的弹性伸长量将为150×50/20000＝0.373mm，该数值不足以应付预计的1mm的下沉量。因此，套管内用于容纳缆索的基体之延迟蠕变将使最初预加的力消失。
为避免这种缺陷，可采用图4所示的这种悬挂装置。套管10由两个(或更多)半圆筒形壳体10a、10b构成，这两个壳体支承在缆索的管状外壳12上。套管可在其底部的壳体10b上设置一个连接件15，用于铰接吊杆4的顶端。
在中间平面内，壳体10a、10b以一个小的距离间隔彼此相对，而且包括侧向延伸部分16a、16b，这两个延伸部分上设置有用于插入夹紧部件17的孔。
夹紧部件17为细长形。每个套管10可设置有四个或更多的夹紧部件。
每个夹紧部件17都穿过两个支撑管18a、18b被插入，一个支撑管支承在顶部壳体10a的侧向延伸部分16a上，而另一支撑管则支承在底部壳体10b的侧向延伸部分16b上。
支撑管18a、18b可与壳体10a、10b成一体或者是独立的部件。每个壳体10a、10b都可在横切缆索的方向上设置有肋板19，以支撑支撑管18a、18b。
在图4所示的实施例中，细长的夹紧部件17包括金属杆部分，金属杆的截面约为支撑管内部截面的十分之一，金属杆的端部20设置有螺纹。螺母21被拧到各个螺纹端20上并支承在与壳体侧向延伸部分16a、16b相对的支撑管18a、18b之对应端上。
这些螺母21被紧固，以对金属杆17施加预应力。该预应力使金属杆17产生一个纵向的弹性变形，其变形量大于包容绳股之基体在套管中由于蠕变而产生的最大下沉量。这种弹性变形或伸长最好大于基体由于蠕变而产生的最大下沉量的5倍。
通过选择由杨氏模量约为20000kg/mm2并能够承受120kg/mm2的拉伸应力的钢材制成的杆17，使得长度为1m的杆17的使用成为可能，这样就可以产生约1000×120/20000＝6mm的弹性伸长量。因此，由于蠕变作用而产生的1mm的下沉量仅能使初始作用的夹紧力损失16％。
在图4所示的夹紧装置中，夹紧装置的整体设计在套管中间平面的两侧是对称的。因此，支撑管18a、18b的长度约为50cm。
在图5所示的实施例中，只为每个预加应力的杆17设置了一根支撑管18。底部螺母21直接支承在底部壳体10b的侧向延伸部分16b上，而长度为1m的支撑管18则支承在顶部壳体10a的延伸部分16a上。
图5还示出了设置于承载缆索3之上的平台25，以使操作人员能够沿缆索移动。具体而言，该平台25可被固定到套管的顶部壳体10a上。由于支撑管18和预加应力的杆17在承载缆索3之上凸出约1m，因此可允许其顶端设置有一类似环26这样的部件，从而可以安装一个扶栏，以使操作人员能够围绕平台移动。这些部件26可被拧到高出螺母21凸出的杆17之螺纹端20上。
图6示出了对夹紧杆17预加应力的一种方式。
一旦将壳体10a、10b装配到缆索3上，那么就可将支撑管18(或18a、18b)及顶部和底部螺母21安装到位，此时，这些部件还未被紧固。
位于杆17顶端20位置上的板28设置有孔29，板28被装配到组件之上，从而使杆17的端部20穿过孔29凸出。接着，将一螺母21紧固到高于板28凸出的螺纹端20上。可包括一个或多个千斤顶的液压系统31设置于壳体10a的上表面与板28的底面之间。最好在套管的底部壳体10b之下的对称部分上设置类似的装置(板28、螺母30及液压系统31)。
在第一步骤中，液压系统31被驱动，以施加一个在杆17上产生拉伸的力F，杆17的顶端20被螺母30升高，而螺母30被板28偏压。当额定的力F被施加，或者已达到杆17的所需变形量时，上部螺母21接触支撑管18的顶端，并将杆17定位于预加应力的位置上。接着，释放液压系统31，拆除临时螺母30和板28，卸掉液压系统31。
这种夹紧方法避免了对杆17施加扭矩，并在用于夹持同一套管的不同杆17之间形成良好的力平衡。
在驱动液压系统31的步骤中，可通过施加一个初始过大的夹紧力开始，即力F大于额定力，以使包容多个绳股的基体更快地产生蠕变。一段时间之后，例如几个小时之后，取消这种初始的过大夹紧动作。接下来，在杆被螺母21夹紧之前，施加一个额定的力。
上述使用板28、螺母30和液压系统31的夹紧方法可在套管10被安装但在随后的检查最好是在重新夹紧的操作过程中可能起作用时被采用。但是，这些操作不必象夹紧部件17未按照本发明的方法预加应力的情况那样经常进行。
图7示出了本发明的又一实施例，在本实施例中，细长的夹紧部件不是螺纹杆，而是由一个或多个绳股(在图示的实施例中为一个绳股)组成的缆索37。
缆索37被容纳于支撑管18内，而且其顶端38被大体上成截锥形的锚固爪39夹紧，该锚固爪39包括几个楔块。锚固爪39的外侧支承在孔40相匹配的截锥形表面上，其中孔40设置于插座41上。在设置孔40的这一部分之下，插座41具有一带螺纹的延长部分42，夹紧螺母21与该螺纹部分啮合。
如图7所示，插座41在其螺纹部分42与设置有截锥形孔40的部分之间有一台肩，该台肩与板28接合，用于对夹紧部件37施加一个拉伸的力。当板28被液压系统31所作用的力F偏压时，插座41升高，这将使锚固爪39紧紧夹持在缆索37上。一旦施加所需的力，那么螺母21就会沿螺纹部分42下降，从而使其与支撑管18的顶端相接合。
缆索37的底端也可被爪39所锚固，或借助形成于缆索端部上的凸起通过抽或压而简单地被夹紧。
如图7所示，容纳缆索37的支撑管18有利地充填着保护性物质44，这种物质可以是石蜡、油脂或树脂。如果细长的夹紧部件是不同类型的部件，例如带螺纹的杆17，那么可以加入这种保护性物质。
尽管已参照吊桥的优选应用对本发明作出了说明，但是本发明还可应用于需要使用受横向载荷的缆索之其它结构上。

Claims (14)

1.一种用于将载荷传递部件(4)连接到缆索(3)上的装置，包括：由至少两个壳体(10a、10b)组成的套管(10)和用于将套管夹持在缆索上的装置，至少一个所述壳体设置有一个与载荷传递部件形成连接的装置(15)，所述缆索包括被拉伸的绳股组件(6)，绳股组件(6)容纳于套管中的可变形基体(12、13、14)内，所述基体充满绳股之间的空隙，至少部分所述基体为易于在夹紧装置的作用下产生蠕变的塑性材料，其特征在于：所述夹紧装置包括细长的夹紧部件(17；37)，该夹紧部件将夹紧力传递给套管的壳体，而且所述夹紧部件还被预加应力，以具有一个纵向的弹性变形，所述纵向的弹性变形量基本大于由于蠕变而使基体产生的最大下沉量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：每个细长的夹紧部件(17；37)都被预加应力，以产生比基体(12、13、14)由于蠕变而产生的最大下沉量至少大5倍的纵向弹性变形。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述缆索的每个受拉伸的绳股(6)都涂有粘合的弹性体材料(8)并被单个的塑料皮(9)所包围，从而使所述绳股和弹性体材料充满单个塑料皮的内部空间。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述基体包括具有弯曲侧边的三角形截面的插入件(14)，以充满套管中相应形状的空隙，所述空隙形成于装配成束的绳股(6)的单个的塑料皮(9)之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述基体还包括设置于绳股(6)组件周围的弹性体部件(13)和围绕弹性体部件的管状塑料外壳(12)，所述套管的壳体(10a、10b)支承于所述外壳(12)上。
6.根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于：每个细长的夹紧部件(17)都是金属杆，其至少一端设置有用于安装螺母(21)的螺纹(20)，所述螺母用于对其施加应力。
7.根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于：细长的夹紧部件为受拉伸的缆索(37)，所述缆索的至少一端(38)被锚固爪(39)夹紧。
8.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于：每个细长的夹紧部件(17)都被装配在至少一个支撑管(18a、18b；18)内，所述支撑管内充填有象石蜡、油脂或树脂这样的保护性物质(44)。
9.一种吊桥，包括至少一个锚固于其两端的承载缆索(3)和通过吊杆(4)悬挂于承载缆索上的桥面(1)，其特征在于：至少一些吊杆通过权利要求1至8之一所述的装置被连接到所述承载缆索上。
10.根据权利要求9所述的吊桥，其特征在于：所述连接装置包括一个基本在承载缆索(3)之上凸出的部分(18)，该部分包括一个预加应力的夹紧部件(17)，所述部分的顶端装配有用于固定扶栏的装置(26)，以允许操作人员沿所述承载缆索移动。
11.一种借助于套管(10)将载荷传递部件(4)连接到缆索(3)上的方法，其中所述套管由至少两个壳体(10a、10b)组成，所述缆索包括容纳于套管中的基体(12、13、14)内用于拉伸绳股(6)的部件，至少部分所述基体是在施加于套管上的夹紧动作的作用下易于蠕变的塑性材料，其特征在于：所述套管的壳体通过细长的夹紧部件(17；37)夹持在缆索上，所述夹紧部件被预加应力，以使其具有大于基体由于蠕变而产生的最大下沉量的纵向弹性变形。
12.根据权利要求11所述的方法，包括通过液压系统(31)同时对细长的夹紧部件(17；37)施加应力的步骤，以及在预加应力的位置上使细长夹紧部件夹紧的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：在将套管(10)装配到缆索(3)上之后，以及在随后的检查和重新夹紧操作过程中，执行所述同时施加应力和在预加应力位置夹紧的步骤。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于：同时施加应力的步骤包括：使液压系统(31)施加一个过大应力的第一阶段，接着，在进行夹紧步骤之前，降低所施加的应力的第二阶段。
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