Procédé de fabrication de câbles porteurs et câbles obtenus, réalisés notamment pour la construction de ponts.
La fabrication de câbles porteurs pour ponts suspendus et ponts analogues, par exemple des ponts à câbles obliques ou des ponts à membrure bridée, a été effectuée jusqu'à présent, soit d'après le procédé de filage en plein air, soit en utilisant des câbles à fermeture particulière. Dans le procédé mentionné en premier lieu, qui est courant surtout aux Etats-Unis d'Amérique pour les ponts à très grande portée, des fils métalliques disposés parallèlement côte à côte sont tirés individuellement ou par groupes depuis le point d'ancrage à l'extrémité du pont sur les selles de pylônes, puis réunis en un câble à l'aide de dispositifs de pressage.Les câbles à fermeture particulière sont constitués, par rapport à ceux qui précèdent, par des fils métalliques tressés ensemble en hélice; plusieurs de ces câbles sont réunis suivant une structure en nids d'abeilles, en un câble hexagonal ou, par disposition orthogonale, en un câble rectangulaire et sont assemblés par des colliers de serrage placés aux points d'accrochage des organes de suspension ou par des bandages d'un autre genre dans le cas de câbles de haubanage.
On sait que la disposition en hélice des fils métalliques dans des câbles à fermeture particulière et l'opération de câblage proprement dite exigent des tolérances dans le rapport de commettage et dans les intervalles entre les fils métalliques, qui conduisent à des manques de sûreté considérables pour l'appréciation du rapport d'allongement dans la gamme inférieure de tension, ce qui rend très difficile une prévision exacte de la longueur de câble s'établissant après l'action prolongée d'une charge composée de la charge permanente et de la charge de circulation. Au contraire, on peut estimer et prendre en considération avec une précision suffisante l'influence du fluage en charge de la matière constituant les fils métalliques, en se basant sur des essais de charge permanente effectués sur des fils métalliques individuels.
Pour supprimer la part d'allongement résiduel qui doit être attribuée à des phénomènes de tassement, lors de la fabrication dans les câbles à fermeture particulière, on a déjà proposé également de fabriquer les câbles avec la plus grande longueur de commettage possible ou de remplir les vides du câble entre deux fils métalliques par une matière qui reste encore élastique pendant le montage des câbles, mais qui durcit à froid ultérieurement et rend le câble non élastique.
Un autre inconvénient des câbles à fermeture particulière à ancrage classique par l'extrémité dans des manchons coniques réside dans leur plus faible amplitude d'oscillation, par rapport aux câbles à fils parallèles, et dans la plus grande élasticité, exprimée par un module d'élasticité apparent de 1600 t/cm contre environ 2000 t/cm dans le cas des fils métalliques parallèles. Dans les deux cas, ceci se manifeste de façon désavantageuse sur l'établissement des dimensions des câbles.
Malgré ces inconvénients, le procédé américain de filage à l'air libre n'a pas pu s'implanter jusqu'à présent pour les ponts européens de moyenne portée, car les frais relativement élevés pour les machines installées sur le chantier, de même que les mesures coûteuses, du point de vue du temps et des frais, pour la mise en paquets des fils métalliques en vue de former des câbles et en vue de la protection contre la corrosion, ne sont pas supportables, pour des raisons de rentabilité, par rapport aux câbles à fermeture particulière.
L'invention concerne un procédé qui permet d'obtenir les avantages des câbles formés de paquets de fils métalliques parallèles, sans devoir utiliser le filage à l'air libre onéreux, de sorte que les câbles peuvent être montés par les procédés utilisés couramment dans le cas de câbles fermés. Conformément à l'invention, pour résoudre ce problème, plusieurs fils métalliques individuels, étirés comme fils profilés, placés côte à côte en une couche, sont réunis en un câble plat déjà à l'atelier et reliés le long de leurs faces de contact, soit d'un bout à l'autre sur toute la longueur, soit seulement par places avec un adhésif métallique se durcissant rapidement.Le câble porteur se compose alors de plusieurs couches superposées de ces câbles plats préfabriqués qui, tout au moins dans le cas d'une section transversale totale moyenne du câble, sont déroulés individuellement du dévidoir d'une façon classique lors du montage, tirés sur une entretoise de câble, ancrés et redressés à la longueur désirée, de sorte qu'on obtient comme résultat final une section de câble rectangulaire ou carrée dont l'aire est à peu près égale à la somme des sections métalliques des fils individuels.Dans le cas de câbles composés d'éléments fermés de forme hexagonale (disposition en nids d'abeilles), l'espace d'air entre les câbles élémentaires s'élève à 30 % au moins, par rapport à la section transversale métallique utilisable de la matière formant les fils et atteint même au moins 40 % lorsque les câbles sont à disposition orthogonale.
La section métallique compacte rendue possible, conformément à l'invention, et la forme rectangulaire du câble favorisent une solution économique et même sûre du problème de protection contre la rouille, que ce soit au moyen des peintures extérieures classiques ou par disposition d'une enveloppe de matière plastique ou de tôle de faible épaisseur, qui est refermée dans la direction longitudinale par une liaison adhésive ou par repliage. Dans le dernier cas, on peut renoncer à la disposition inévitable de colliers de retenue dans le cas de câbles de ponts à câbles obliques de type classique.
Etant donné que les liaisons par adhésif entre les fils métalliques profilés du câble plat ont simplement pour rôle de maintenir le câble pendant l'enroulement sur des bobinoirs de transport et, ultérieurement, pendant le montage des câbles, mais qu'elles n'ont guère à absorber une sollicitation dans le câble porteur finalement monté, on n'a pas besoin d'adhésifs de grande rigidité finale. Au contraire, pour des raisons techniques du point de vue de la fabrication, on s'efforce d'obtenir, dans l'intervalle de temps le plus court possible, une rigidité minimale de la liaison adhésive adaptée à ce problème.A cette fin, suivant une autre caractéristique de l'invention, on doit insérer par intervalles entre les couches de fils métalliques, d'une façon connue en soi, un adhésif métallique à deux constituants appropriés à base de matière plastique, les endroits de liaison étant avantageusement durcis localement, et dans le temps le plus court, par un réchauffement ponctuel produit par voie inductive. Par l'addition appropriée de corindon ou d'autres charges métalliques à l'adhésif, on peut réduire la dépense pour le traitement initial superficiel des fils métalliques.De cette façon, on compense aussi éventuellement les faibles tolérances des formes profilées des fils, sans avoir à craindre d'effets désavantageux sur la résistance des liaisons adhésives, qui doivent être attribués normalement dans les joints collés dépassant environ 0,15 mm d'épaisseur aux forces de cohésion des adhésifs plus faibles par rapport aux forces d'adhésion.
Pour obtenir un processus aussi continu que possible se déroulant rapidement lors de la fabrication des câbles plats, il est recommandable d'assembler les points d'adhésion situés à intervalles par des colliers à fermeture particulière jusqu'à ce que la résistance mécanique minimale nécessaire des joints de collage soit atteinte. Ces colliers sont retirés après durcissement et réutilisés. Il est également avantageux d'effectuer une combinaison de ces colliers de retenue avec l'utilisation proposée du procédé de durcissement inductif rapide, de sorte que la tête d'induction est couplée passagèrement à la bobine par le collier et est entraînée du câble se déroulant en continu jusqu'à ce que la dureté minimale ait été atteinte, après quoi 'elle est desserrée avec le collier et ramenée dans la position initiale pour la prochaine phase de travail.
Lors de la fabrication des câbles, on doit, en outre, faire en sorte d'utiliser une matière en fil métallique étiré autant que possible sans torsion, ou bien, lors de l'utilisation des fils métalliques, de combiner à chaque fois des fils métalliques de torsion opposée, en vue de compenser la torsion. Dans le cas de câbles porteurs pour ponts de très grande portée, on propose de subdiviser le câble entier en plusieurs paquets de câbles plats à un ou plusieurs joints verticaux et on peut prévoir un assemblage extérieur de toute la section de câble par des colliers. On évite ainsi, en ce qui concerne le montage, des câbles individuels trop larges et/ou trop lourds.
Les joints ouverts permettent, suivant les circonstances, une réalisation plus avantageuse des colliers d'accrochage.
Des avantages d'ordres technique et économique résultent de l'utilisation de l'invention pour réaliser également les supports de selles ou autres points de changement de direction de ponts suspendus et à câbles obliques. Dans le cas de câbles qui se composent d'éléments à fermeture particulière, on est obligé, pour maintenir les pressions de la couche des câbles inférieurs dans des limites admissibles, tant de choisir le rayon de changement de direction en fonction du diamètre des câbles élémentaires, le plus grand possible, que d'obtenir, par profilage (rainures) de la surface d'appui et par l'insertion de fourrures, une pression de contact approximati. vement uniforme.Dans le cas de câbles élémentaires plats, une pression de contact uniforme intervient au contraire sans mesures supplémentaires; à cela s'ajoute que le rayon de courbure minimal admissible ne dépend que des hauteurs de profil, de sorte que la longueur des selles de support peut être réduite.
D'autres avantages sont obtenus lors de la mise en oeuvre de l'invention, en particulier lorsque le problème se pose, par exemple, d'empêcher les câbles des ponts à câbles obliques précontraints, au niveau des selles, de patiner sous l'action de grandes forces différentielles, par l'insertion de fourrures de friction. Les grandes surfaces de frottement nombreuses qui peuvent alors être utilisées entre les fils métalliques individuels permettent d'obtenir un résultat satisfaisant dans les cas extrêmes, sans force de serrage supplémentaire.
L'invention conduit aussi finalement à une solution avantageuse de l'ancrage des extrémités de câbles. Dans les systèmes de ponts à ancrage dans le sol ou dans les ponts de béton jetés au moyen de câbles, l'introduction des efforts des câbles dans le corps d'ancrage massif est effectuée avantageusement après l'écartement des câbles élémentaires plats à la verticale et la résolution des câbles individuels en balais spatiaux, suivant un procédé éprouvé dans le domaine du béton armé, par exemple suivant le principe B.B.R.V. . Pour le raccordement des câbles structure d'acier de ponts en acier présentant un haubanage, on propose de munir, déjà à l'atelier, chacun des câbles plats d'un manchon d'extrémité, de préférence aplati, après un tronçonnage précis.Les fils métalliques du câble plat sont alors écartés en un balai plan, après être passés dans le cône plat, et sont maintenus dans leur position par coulée d'une des masses de remplissage pour câbles connues, par exemple du zinc fin. Pour maintenir ce balai le plus court possible, les extrémités des fils métalliques peuvent être préalablement refoulées à la machine.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple des profils différents de fils métalliques à côté desquels se trouvent à chaque fois des tronçons de câbles élémentaires plats composés de plusieurs de ces profils, au sens de l'invention. Un câble porteur entier a donc, conformément aux conditions de chaque cas, un nombre plus grand ou plus petit de câbles plats superposés en couches, présentant la largeur nécessaire.
La figure 1 montre en a, b, c, d, e, différents profils de fils métalliques qui, disposés côte à côte, donnent un câble élémentaire plat dont les délimitations supérieure et inférieure sont planes. Dans la forme de réalisation représentée en a, tous les fils métalliques individuels ont un même profil de section carrée ou rectangulaire, de sorte que les joints intermédiaires s'étendent également en ligne droite, à savoir verticalement, conformément aux côtés opposés du profil.
Dans les autres formes de réalisation (b à e), les fils métalliques profilés ont des faces latérales obliques ou autrement saillantes ou rentrantes. On obtient ainsi, à l'intérieur d'un tel câble élémentaire plat, des recouvrements mutuels des fils métalliques individuels avec des joints intermédiaires s'étendant, de la façon appropriée, obliquement, en coin, en arc de cercle ou autrement dans différentes directions, de sorte qu'un assemblage encore meilleur des fils métalliques est également assuré contre les sollicitations relatives dans la direction verticale.
Dans ces formes de réalisation, les fils métalliques situés aux deux extrémités de chaque câble plat ont néanmoins une forme légèrement différente, à savoir avec un côté extérieur vertical plan.
La figure 2 montre en a et b deux formes de réalisation dans lesquelles non seulement les fils métalliques individuels ne peuvent pas effectuer de mouvements relatifs verticaux, du fait même de leurs profils à l'intérieur des câbles élémentaires plats, mais, en outre, les côtés supérieur et inférieur d'un câble élémentaire plat présentent des saillies et des parties rentrantes. Ceci produit une denture relative correspondante de câbles élémentaires plats superposés, de sorte que même ces câbles ne peuvent pas effectuer de déplacements relatifs horizontaux.Dans l'exemple de réalisation représenté en a conformément aux exemples de réalisation suivant la figure 1 en b et e, abstraction faite des fils métalliques élémentaires aux deux extrémités d'un câble plat, tous les autres fils métalliques individuels sont semblables entre eux et ne sont disposés qu'avec un décalage relatif alterné de 180[deg].
Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2, représenté en b, un câble élémentaire plat se compose de plusieurs fils métalliques individuels avec deux profils chaque fois alternés. L'un de ces profils, à savoir le profil circulaire, présente une courbure convexe de toutes parts, tandis que l'autre, à savoir le profil tétragonal, présente une courbure concave de tous les côtés. Par suite de cela, deux câbles élémentaires plats superposés doivent être décalés, dans ce cas, de la moitié de la distance entre les câbles individuels semblables, c'est-à-dire qu'ils sont disposés en quelque sorte en quinconce .
La figure 3 montre enfin deux autres formes de réalisation dans lesquelles des câbles plats superposés sont légèrement décalés latéralement les uns des autres, comme dans l'exemple de réalisation représenté en b à la figure 2, dans le sens d'une denture relative. Néanmoins, tous les fils métalliques élémentaires, c'est-à-dire à l'exception de ceux qui se trouvent aux extrémités d'un câble plat sur deux, ont alors le même profil, à savoir un profil hexagonal (a) et un profil anguleux (b).
Dans toutes les formes de réalisation, chaque câble plat préfabriqué à l'atelier peut être constitué en principe par plusieurs couches, superposées et collées ensemble, de rangées de fils métalliques profilés de réalisation correspondante; ceci n'est d'ailleurs pris en considération, pratiquement, que pour une hauteur de profil relativement faible des fils métalliques individuels ou pour des arcs de changement de direction relativement grands dans la selle de support.Process for manufacturing carrier cables and cables obtained, produced in particular for the construction of bridges.
The manufacture of load-bearing cables for suspension bridges and the like, for example oblique cable bridges or bridges with flanged chords, has heretofore been carried out either by the open-air spinning process or by using cables with special closure. In the first-mentioned process, which is common especially in the United States of America for very long span bridges, metal wires arranged parallel side by side are pulled individually or in groups from the anchor point to the end of the bridge on the pylon saddles, then joined into a cable using pressing devices. The cables with particular closure are made, compared to those above, by metal wires braided together in a helix; several of these cables are joined together in a honeycomb structure, in a hexagonal cable or, by orthogonal arrangement, in a rectangular cable and are assembled by clamps placed at the attachment points of the suspension members or by bandages of another kind in the case of guying cables.
It is known that the helical arrangement of the metal wires in cables with a particular closure and the actual cabling operation require tolerances in the connection ratio and in the intervals between the metal wires, which lead to considerable lack of safety for the appreciation of the elongation ratio in the lower voltage range, which makes it very difficult to accurately predict the cable length establishing after the prolonged action of a load composed of the dead load and the load of circulation. On the contrary, the influence of load creep of the material constituting the metallic wires can be estimated and taken into consideration with sufficient precision, based on permanent load tests carried out on individual metallic wires.
To eliminate the part of residual elongation which must be attributed to settling phenomena, during manufacture in cables with particular closure, it has also already been proposed to manufacture the cables with the greatest possible laying length or to fill the voids in the cable between two metal wires by a material which still remains elastic during the assembly of the cables, but which subsequently hardens cold and makes the cable inelastic.
Another drawback of cables with a particular closure with conventional anchoring by the end in conical sleeves lies in their lower amplitude of oscillation, compared to cables with parallel wires, and in the greater elasticity, expressed by a modulus of apparent elasticity of 1600 t / cm against about 2000 t / cm in the case of parallel metal wires. In both cases, this manifests itself disadvantageously in establishing the dimensions of the cables.
Despite these drawbacks, the American open-air spinning process has so far not been able to take hold for medium-span European bridges, because the relatively high costs for the machines installed on the site, as well as the costly measures, from the point of view of time and expense, for bundling the metallic wires for the purpose of forming cables and for the protection against corrosion, are not bearable, for reasons of profitability, by compared to cables with special closure.
Disclosed is a method which enables the advantages of cables formed from bundles of parallel metal wires to be obtained without having to use expensive open-air spinning, so that the cables can be mounted by the methods commonly used in the field. case of closed cables. According to the invention, to solve this problem, several individual metal wires, drawn as profiled wires, placed side by side in one layer, are united in a flat cable already in the workshop and connected along their contact faces, either from end to end along the entire length or only in places with a quickly hardening metal adhesive.The carrier cable then consists of several superimposed layers of these prefabricated flat cables which, at least in the case of 'an average total cross section of the cable, are individually unwound from the reel in a conventional manner during assembly, pulled over a cable spacer, anchored and straightened to the desired length, so that the end result is a section of rectangular or square cable, the area of which is approximately equal to the sum of the metal sections of the individual wires. In the case of cables composed of closed elements of hexagonal shape (honeycomb arrangement), The air space between the elementary cables amounts to at least 30%, relative to the usable metallic cross section of the material forming the wires and even reaches at least 40% when the cables are arranged orthogonally.
The compact metal section made possible, in accordance with the invention, and the rectangular shape of the cable promote an economical and even safe solution to the problem of protection against rust, whether by means of conventional exterior paints or by arrangement of a casing. of plastic material or thin sheet metal, which is closed in the longitudinal direction by an adhesive bond or by folding. In the latter case, the inevitable arrangement of retaining collars can be dispensed with in the case of cables of oblique cable bridges of the conventional type.
Since the adhesive bonds between the profiled metal wires of the flat cable simply have the role of holding the cable during winding on transport winders and, subsequently, during the assembly of the cables, but they have little to absorb a stress in the carrier cable finally assembled, there is no need for adhesives of high final rigidity. On the contrary, for technical reasons from the point of view of manufacture, an attempt is made to obtain, in the shortest possible time period, a minimum rigidity of the adhesive bond suitable for this problem. according to another characteristic of the invention, it is necessary to insert at intervals between the layers of metal wires, in a manner known per se, a metal adhesive with two suitable components based on plastic material, the places of connection being advantageously hardened locally , and in the shortest time, by a punctual heating produced by an inductive way. By the appropriate addition of corundum or other metallic fillers to the adhesive, the expense for the initial surface treatment of the metallic wires can be reduced, thus possibly compensating for the small tolerances of the profiled shapes of the wires, without have to fear disadvantageous effects on the strength of adhesive bonds, which would normally be attributed in glued joints exceeding about 0.15 mm in thickness to the lower adhesive cohesive forces relative to the adhesion forces.
To obtain as continuous a process as possible taking place quickly during the manufacture of flat cables, it is advisable to assemble the points of adhesion located at intervals by clamps with special closure until the necessary minimum mechanical resistance of the cables. bonding joints is reached. These collars are removed after hardening and reused. It is also advantageous to perform a combination of these retaining collars with the proposed use of the rapid inductive hardening process, so that the induction head is momentarily coupled to the coil by the collar and is driven from the unwinding cable. continuously until the minimum hardness has been reached, after which it is loosened with the clamp and returned to the starting position for the next working phase.
During the manufacture of cables, it is also necessary to ensure that a wire material is used which is stretched as far as possible without twisting, or else, when using metallic wires, to combine wires each time. oppositely twisted metal, in order to compensate for the twist. In the case of carrier cables for very large spans, it is proposed to subdivide the entire cable into several bundles of flat cables with one or more vertical joints and it is possible to provide an exterior assembly of the entire cable section by clamps. In this way, with regard to the assembly, individual cables that are too wide and / or too heavy are avoided.
The open joints allow, depending on the circumstances, a more advantageous realization of the fastening collars.
Advantages of a technical and economic nature result from the use of the invention for also producing saddle supports or other points of change of direction of suspension bridges and oblique cables. In the case of cables which are made up of elements with a special closure, in order to maintain the pressures of the layer of the lower cables within acceptable limits, it is necessary to choose the radius of change of direction according to the diameter of the elementary cables. , as large as possible, than to obtain, by profiling (grooves) of the bearing surface and by inserting furring strips, an approximate contact pressure. On the contrary, in the case of flat elementary cables, a uniform contact pressure occurs without additional measures; In addition, the minimum permissible bending radius depends only on the profile heights, so that the length of the support saddles can be reduced.
Other advantages are obtained during the implementation of the invention, in particular when the problem arises, for example, of preventing the cables of the pre-stressed oblique cable bridges, at the level of the saddles, from slipping under the action of large differential forces, by inserting friction furs. The large and numerous friction surfaces which can then be used between the individual metal wires allow a satisfactory result to be obtained in extreme cases without additional clamping force.
The invention also ultimately leads to an advantageous solution of anchoring the ends of cables. In bridge systems anchored in the ground or in concrete bridges thrown by means of cables, the introduction of the forces of the cables into the solid anchoring body is advantageously carried out after the separation of the elementary flat cables vertically. and the resolution of the individual cables in space brushes, according to a method proven in the field of reinforced concrete, for example according to the BBRV principle. For the connection of the steel structure cables of steel bridges having guy wires, it is proposed to provide, already in the workshop, each of the flat cables with an end sleeve, preferably flattened, after precise cutting. The metal wires of the flat cable are then separated in a flat brush, after having passed through the flat cone, and are held in their position by casting one of the known filling masses for cables, for example fine zinc. To keep this broom as short as possible, the ends of the metal wires can be pushed back to the machine beforehand.
The appended drawing represents, by way of example, different profiles of metal wires beside which there are in each case sections of flat elementary cables composed of several of these profiles, within the meaning of the invention. An entire carrier cable therefore has, according to the conditions of each case, a greater or lesser number of flat cables superimposed in layers, having the necessary width.
FIG. 1 shows in a, b, c, d, e, different profiles of metal wires which, arranged side by side, give a flat basic cable whose upper and lower boundaries are flat. In the embodiment shown in a, all the individual metal wires have the same profile of square or rectangular section, so that the intermediate joints also extend in a straight line, namely vertically, in accordance with the opposite sides of the profile.
In the other embodiments (b to e), the profiled metal wires have side faces that are oblique or otherwise projecting or re-entering. There is thus obtained, within such a flat elementary cable, mutual overlaps of the individual metal wires with intermediate joints extending, suitably, obliquely, in a wedge, in an arc or otherwise in different directions. , so that an even better assembly of the metal wires is also ensured against relative stresses in the vertical direction.
In these embodiments, the metal wires located at the two ends of each flat cable nevertheless have a slightly different shape, namely with a flat vertical outer side.
Figure 2 shows in a and b two embodiments in which not only the individual metal wires cannot perform vertical relative movements, due to their very profiles inside the flat elementary cables, but, in addition, the upper and lower sides of a flat elementary cable have protrusions and re-entrant parts. This produces a corresponding relative toothing of superimposed flat elementary cables, so that even these cables cannot perform horizontal relative movements. In the embodiment shown in a in accordance with the embodiments according to FIG. 1 in b and e, Apart from the elementary metal wires at both ends of a flat cable, all other individual metal wires are similar to each other and are only arranged with an alternating relative offset of 180 [deg].
In the exemplary embodiment according to FIG. 2, represented at b, an elementary flat cable consists of several individual metal wires with two profiles each time alternating. One of these profiles, namely the circular profile, has a convex curvature on all sides, while the other, namely the tetragonal profile, has a concave curvature on all sides. As a result, two superimposed flat elementary cables must be offset, in this case, by half the distance between similar individual cables, that is to say they are arranged in a sort of staggered fashion.
FIG. 3 finally shows two other embodiments in which the superimposed flat cables are slightly offset laterally from one another, as in the embodiment shown at b in FIG. 2, in the direction of relative toothing. However, all the elementary metal wires, that is to say with the exception of those which are at the ends of every other flat cable, then have the same profile, namely a hexagonal profile (a) and a angular profile (b).
In all the embodiments, each flat cable prefabricated in the workshop can be constituted in principle by several layers, superimposed and glued together, of rows of profiled metal wires of corresponding embodiment; this is moreover taken into consideration, in practice, only for a relatively low profile height of the individual metal wires or for relatively large arcs of change of direction in the support saddle.