NO318325B1 - Opphengsanordning for en bygningskonstruksjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører opphengsanordning for bygningskonstruksjoner, spesielt hengebruer og hengedekker.

Generelt sagt innbefatter opphengsanordninger for slike konstruksjoner minst en opphengskabel forankret i sine to ender, og holdere som selv er koblet til en krans som er festet rundt opphengskabelen. Holderne overfører konstruksjonskraften til opphengskabelen. Oftest er de ikke i det hele tatt vinkelrette i forhold til opphengskabelen, med det resultat at i det minste noen av kransene påfører en kraft på opphengskabelen som har en komponent tangensielt til opphengskabelen, en såkalt tangensialkraft.

Vanligvis er opphengskabelen utgjort av en bunt med nakne stålwirer eller tråder, der opphengskabelen er belagt med et ytre beskyttende lag med maling eller asfalt, eller av en rørformet mantel. Dette beskyttende laget er generelt avbrutt i den lengderettede stasjon for kransene, som er tett festet direkte til stålet på opphengskabelen.

Denne ekstremt tette festingen av kransen fyller to hovedfunksjoner:

- Å ta opp ved friksjon den tangensialkraften som kransen er utsatt for, og på

grunn av den lave friksjonskoeffisienten mellom stålelementer, må kransens tiltrekningskraft være relativt høy; og - å redusere relative bevegelser mellom de oppspendte strengene (stålwirer eller strenger) som utgjør opphengskabelen. Siden disse strengene er nakne, genererer deres relative bevegelse slitasje og utmatting ved gnidningskorrosjon (utmatting eller slitasje indusert av mindre forskyvninger), som medfører både at kransene løsner og at noen strenger muligens slites av.

Disse opphengskonstruksjonene av kjent teknikk har de følgende ulemper:

- Den ekstreme tilstrammingen av kransene krever svært lange (for eksempel

opptil to meter) og tunge kranser, tilstrammet ved hjelp av tallrike bolter;

- effektene av gnidningskorrosjon blir aldri helt forhindret; og

- det er ofte iakttatt at korrosjonen sprer seg under det ytre beskyttende laget på kabelen.

I EP-A-0 789 110, er det foreslått å forbedre homogeniteten i tilstrammingen ved å plassere innsatser med en form tilpasset å fylle mellomrommene mellom strengene inne i kransene, mellom lagene med strenger i opphengskabelen. Disse innsatsene som er lokalisert under kransene, overfører tilstrammingskraft over hele omkretsen av strengene, på en nesten hydrostatisk måte, i stedet for å konsentrere den på deres linjer med gjensidig kontakt.

Fransk patent nr. 2 739 112 beskriver en måte for å tillate tilstrammingen av kransene på opphengskablene å bli redusert: Hjelpekoblekabler forbinder kransene til hverandre for slik å kompensere den statiske delen av tangensialkraften på grunn av den nominelle lasten av konstruksjonen. Den dynamiske delen (variable overlaster avhengig av trafikk, værforhold og lignende) blir opptatt av tilstrammingskraften fra kransene på opphengskabelen. Denne prosessen krever at de suksessive forbindelseskablene må bli oppspendt i samsvar med spesifiserte oppspenningsverdier.

Et hovedmål med den foreliggende oppfinnelse er å foreslå en enkel og effektiv måte for å takle problemet med den tangensialkraften som opphengskabelen er utsatt for.

Oppfinnelsen foreslår derfor en opphengsanordning for en bygningsstruktur, inkluderende minst en opphengskabel og holdere festet til opphengskabelen ved hjelp av kranser, der opphengskabelen innbefatter en bunt med strenger som er forankret i sine ender, og oppspendt ved hjelp av konstruksjonslasten overført ved hjelp av holderne, og en mantalstruktur som inneholder strengene, og hvorpå kransene er montert. I henhold til oppfinnelsen har mantalstrukturen parallelt med opphengskabelen, tilstrekkelig kompresjonsstyrke til å oppta tangensielle komponenter av de kreftene som blir utøvd av kransene på kabelen, på grunn av overføringen av last ved hjelp av holderne, mens det i det vesentlige ikke overfører noen tilstrammingskraft til strengene.

Tangensialkreftene blir opptatt ved hjelp av en lengderettet kompresjon av mantelstrukturen heller enn ved friksjon på de oppspendte strengene. Resultatet er at tilstrammingen av kransene, som ikke blir overført til strengene, kan bli betraktelig redusert eller til og med eliminert. Et stort antall ulemper ved opphengskonstruksjoner på grunn av den ekstreme tilstrammingen av kransene, blir derfor eliminert. Spesielt blir det unngått å utsette de oppspendte strengene for sterke klemkrefter lokalisert under kransene, for derved å forbedre holdbarheten til kabelen.

Det skal bemerkes at tilstedeværelsen av de oppspendte strengene inne i mantelstrukturen gir den sistnevnte en svært god motstand mot forvridning. Denne oppførsel kan sammenlignes med oppførselen til mantelen på en sykkels bremsekabel: Når bremsehåndtaket blir aktivert, blir den presset hardt sammen i sine to ender, men mantelen har en god forvridningsmotstand på grunn av at den inneholder den spente kabelen.

En stor fordel som oppfinnelsen tilveiebringer er at strengene er uttrekkbare og utskiftbare en for en uten at kransene må tas fra hverandre, siden disse strengene ikke lenger er klemt under de ulike kransene. Dette tillater; - tidvis testing å bli utført ved å trekke ut en eller flere strenger og å analysere dem for å påvise mulig forringelse; og - når opphengskabelen må skiftes ut på grunn av slitasje eller korrosjon på strengene, kan denne utskiftingen bli utført streng for streng, som gjør at man unngår å måtte installere en andre kabel før den første kabelen fjernes. Den sistnevnte installasjonen gjør utskiftningsoperasjoner spesielt kompliserte i de tilfeller med eksisterende opphengskonstruksjoner.

I en foretrukket utførelse, inkluderer mantelstrukturen på opphengskabelen et eksternt rør, individuelle mantler som hver inneholder en av kabelens strenger og et smøremiddel, og et herdet oppfyllingsprodukt som opptar rommet mellom det ytre røret og de individuelle mantlene.

Strengene blir ofte beskyttet effektivt mot korrosjon og mot følgene av gnidningskorrosjon. Det herdede oppfyllingsproduktet danner rundt disse en matrise som motstår kompresjon i lengderetningen for å oppta tangensialkrefter.

I spesielle utførelsesformer er:

- De oppstrukne strengene er laget av metall og er belagt med et fett eller en voks som utgjør nevnte smøremidler, eller alternativt er disse strengene laget av tilfettet eller tilvokset metall, og hver er omgitt av en første mantel av plastmateriale som selv blir rommet i en individuell mantel med stilling mellom smøremidlet; - har de individuelle mantlene til strengene utbulinger anbragt i kabelens retning; - har det ytre røret til kabelen en indre overflate tilveiebragt med tverrgående utsparinger i den langsgående stasjonen for minst noen av kransene; - har det ytre røret på kabelen en ytre overflate tilveiebragt med tverrgående utsparinger i den langsgående stasjonen for minst noen av kransene som selv er tilveiebragt med komplementære innsparinger for å kobles til det ytre røret; - innbefatter det ytre røret av kabelen i den langsgående stasjonen for kransene, som det blir henvist til i den ene eller andre av de to tidligere avsnittene, seksjoner som

er tilveiebragt med tverrgående utsparinger, sveiset til glatte seksjoner som strekker seg mellom kransene.

Andre særtrekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremkomme fra den følgende beskrivelse av ikke-begrensende utførelsesformer, med henvisning til de vedlagte tegninger, der: Figur 1 er et skjematisk riss av en hengebru;

figur 2 er et tverrgående snittriss av en opphengskabel og koblingskrans for en holder for en innretning i henhold til oppfinnelsen;

figurene 3 og 4 er tverrgående snittriss av to eksempler på strenger som er anvendelig i en anordning i henhold til oppfinnelsen;

figur 5 er et skjematisk sideriss av strenger som er anvendbare i en anordning i henhold til oppfinnelsen;

figurene 6 til 8 er langsgående skjematiske snittriss av en opphengskabels ytre rør som er anvendbare i en anordning i henhold til oppfinnelsen.

Oppfinnelsen er beskrevet nedenfor for bruk til hengebruer, uten at dette skal være begrensende.

Hengebruen vist i figur 1 innbefatter konvensjonelt et dekke 1, to tårn 2, to parallelle opphengskabler 3, hvorav bare én kan bli sett på tegningen, og holdere 4 som er forbundet til kablene 3 og som bærer dekket 1.

Opphengskabelene 3 er oppspendt mellom to grunnforankringer 5 i de to endene av bruene (kunstige forankringsblokker, forankringer i fjellet, eller ankere i de to endene av dekket i tilfelle "selvforankret" hengebru), og de er støttet av tårnene 2. Opphengskabelene 3 er fortrinnsvis avbrutte i de langsgående stasjonene i form av tårnene 2, med forankring på disse tårnene.

Hver opphengskabel 3 inkluderer en eller flere bunter med individuelt beskyttede strenger 6, hvorav et eksempel er vist i figur 3.

I hver av de individuelt beskyttede strengene 6, utgjør den aktuelle strengen 7 elementet som vil være strekkpåvirket. Strengen 7 er utgjort av flere tvunnede stålwirer (nummer syv i det viste eksempel). Stålet i wirene kan ha blitt utsatt for en anti-korrosjonsprosess (galvanisering, belagt med Zn-Al legering eller lignende). Strengen 7 er innkapslet i et smørende materiale 8 som selv er dekket med en ytre mantel 9 av fleksibelt plastmateriale, for eksempel av høytetthets-polyetylen (HDPE). Det smørende materialet beskytter også stålet til wirene mot korrosjon. Dette er typisk et fett eller en voks.

De individuelt beskyttede strengene 6 i opphengskabelen 3 er rommet i et ytre rør 10 som strekker seg over hele lengden av opphengskabelen mellom dens to forankrede ender. Et herdet fylleprodukt 12 fyller rommet som blir igjen mellom det ytre røret 10 og de individuelle mantlene 9 på strengene (figur 2). Det ytre røret 10 kan være laget av metall eller av et plastmateriale som for eksempel HDPE. Fylleproduktet 12 kan være injeksjonsmørtel, et polymer eller et harpiks.

Hver holder 4 har sin nedre ende festet til dekket 1 av brua, og dens øvre ende festet til opphengskabelen 3 ved hjelp av en krans 13, hver krans 13 inkluderer for eksempel to halvsylindriske bøssinger 13a, 13b som er boltet til hverandre rundt opphengskabelen 3, der den øvre enden av holderen 4 er leddbart forbundet med en av de to bøssingene 13a.

Mantelstrukturen som inneholder opphengskabelens 3 strenger 7, utgjort av de individuelle mantlene 9 på disse strengene, av matrisen utformet av det herdede fylleproduktet 12 og av det ytre røret 10, forhindrer overføring til strengene 7 av klemkrefter generert ved festingen av kransene som overfører lasten til hvilke hver individuell holder 4 er utsatt for.

Tangensialkrefter på grunn av det faktum at holderne 4 er vinkelrette i forhold til opphengskabelen 3, blir opptatt av denne mantelstrukturen på grunn av dens konstruksjonsstyrke parallelt med retningen av opphengskabelen. Med fyllematerialene 12, som for eksempel injeksjonsmørtel eller harpiks, blir den påkrevede kompresjonsstyrken som er i størrelsesorden noen få tiendedels MPa, enkelt oppnådd. Alternativt kan materialet 12 være en harpiksgrøt.

For å installere opphengskabelen 3, er det nødvendig å starte med det ytre røret 10, hvori en individuelt beskyttet streng har blitt ledet gjennom. Metallelementet 7 på strengen 6 er forankret i begge ender av kabelen 3. De andre individuelt beskyttede strengene 6 blir så ledet gjennom suksessivt ved å dra dem ved hjelp av en skyttel som glir alternerende i begge retninger inne i røret 10. Etter at hver streng har blitt ledet gjennom, blir dets to ender forankret. Etter at alle de individuelt beskyttede strengene 6 har blitt ledet gjennom og forankret, blir fylleproduktet 12 injisert i røret 10 fra det laveste punktet på opphengskabelen 3. Denne injeksjon blir utført under trykk, ved å tilveiebringe avtrekk i de høye punktene, d.v.s. i forankringsanordningene montert på brutåmene 2. Etter at det injiserte produktet 12 har herdet, kan holderne begynne å bli forbundet ved hjelp av disses kranser 13.

De oppstrukkede strengene 7 på opphengskabelen kan bli individuelt erstattet uten å demontere kransene 13, for eksempel på følgende måte. Til å begynne med oppnås tilgang til en første ende av strengen 7, som stikker frem fra en av forankringsblokkene,

og som tidligere har vært i bruk, for så å sveise den til enden av en ny streng. Forankringskloen blir så dratt tilbake fra strengen 7 i den første enden etter å ha notert strekket til denne strengen. Denne strengen blir slakket. Tilgang blir så oppnådd til en andre ende av denne strengen 7, som stikker frem fra den motsatte forankringsblokken, forankringskloen blir trukket ut fra den, og denne andre enden av strengen 7 blir trukket inntil den er fullstendig fjernet fra dens individuelle mantel 9 og erstattet av den nye strengen. Denne blir så strukket ved hjelp av en donkraft til den ønskede oppspermingsverdi, og så forankret. Smøremiddel 8 som er til stede inne i den individuelle mantelen 9, tillater enkel uttrekking av strengen 7. Et smøremiddel som for eksempel et fett blir anbragt rundt den nye strengen ettersom den trenger inn i mantelen 9, for å lette denne inntrengningen, for å beskytte den nye strengen mot korrosjon, og å underlette dens senere utskifting.

Det er derfor mulig å erstatte hver av strengene 7 i opphengskabelen 3 ved hjelp av

enkle operasjoner, som ikke forhindrer brua fra å bli benyttet som normalt for trafikk.

Figur 4 viser et annet eksempel på en individuelt beskyttet streng 16 som er anvendbar i en opphengsanordning i henhold til oppfinnelsen. Den aktuelle strengen 7 blir belagt med et beskyttende materiale 18, som for eksempel voks eller fett, og blir omgitt ved et første forseglende lag med plastmateriale 19 som er i stand til å for eksempel tilpasse seg formen til omkretsen av strengen 7, som vist i figur 4. Det er et smøremiddel 20

som for eksempel et fett mellom den første mantelen 19 og den individuelle mantelen 21 på strengen 16.

Installasjonen av opphengskabelen 3 med en individuelt beskyttet streng 16 i henhold til figur 4 kan bli utført på den tidligere beskrevne måten. For utskiftning av en streng, forblir de individuelle mantlene 21 på plass i matrisen utformet av fylleproduktet 12, og det er den enheten som er utformet av strengen 7, det beskyttende materialet 18 og den første mantelen 19 som blir skiftet ut med en lik enhet.

Bruken av de individuelt beskyttede strengene 16 i henhold til figur 4 gjør det mulig å sikre at metallwirene i hver streng 7 som er installert som en erstatning for en tidligere streng, kan bli helt belagt med et lag med beskyttende materiale 18, og å forhindre uønskede partikler fra å komme i kontakt med disse metallwirene under utskiftingsoperasjonen.

Figur 5 viser skjematisk en annen individuelt beskyttet sfrengstruktur 24 som er anvendbar i en anordning i henhold til oppfinnelsen. Den individuelle mantelen 25 på disse strengene 24 har utbulinger 25 anbragt i retning av opphengskabelen 3. Disse separat anbragte utbulingene 26 er forskjøvet i lengderetningen i forhold til hverandre når de individuelt beskyttede strengene 24 blir plassert i det ytre røret 10 på kabelen. De tilveiebringer derfor intervaller /' mellom de individuelle mantlene 25 på strengene som tillater det injiserte fyllproduktet 12 å ledes på en egnet måte mellom alle strengene 24 for å danne en konsistent matrise etter herding.

For å sikre overføring av tangensialkrefter fra kransene til mantelstrukturen på opphengskabelen 3, kan friksjonskrefter bli brukt ved å påføre moderat tilstramming på kransene 13 (som ikke blir overført til de oppspendte wirene 7). Det er fordelaktig for den indre og/eller ytre overflaten på det ytre røret 10 i kabelen 3 å være tilveiebragt med tverrgående utsparinger i lengderetningen av kransene der slike tangensialkrefter blir utøvd. Den radielle tilstrammingen av kransene kan da være liten eller null.

Slike versjoner av det ytre røret 10 er vist i figurene 6 til 8. Røret 10 er utgjort av glatte seksjoner 30 som strekker seg mellom kransene, og av seksjoner 40, 50, 60 som er lokalisert i kransene 13. Disse seksjonene 40, 50, 60 er sveiset ende-til-ende med de glatte seksjonene 30. De kan bli utformet under støpetilvirkning, mens derimot de glatte seksjonene 30 er konvensjonelt tilvirket ved ekstrudering.

I eksemplet i figur 4, har den ytre overflaten av rørseksjonen 40 omkretsliggende spor 41, og den indre overflaten av kransen 13 har komplementære spor 42 for å kobles til det ytre røret 10 og overføre tangensialkraften.

I eksempel i figur 7, har veggen til rørseksjonen 50 belglignende riller, som medfører tverrgående utsparinger 51, 52 på dens indre og ytre overflater. Tangensialkraften utøvd av kransen 13, der den indre overflaten har samsvarende groper 53, blir overført nærmest direkte til det herdede fyllmaterialet inne i røret 10.

I eksempel i figur 8 har rørseksjonen 60 spor 61 på sin indre overflate, som overfører tangensialkraft til det injiserte og herdede materialet inne i røret 10. Et ringformet fremspring 62 er til stede på den ytre overflaten av rørseksjonen 60, og den indre overflaten av kransen 13 har en komplementært ringformet grop 63 som kobles til dette fremspringet 62 for å overføre tangensialkraft.

Claims (7)

1. Opphengsanordning for en bygningskonstruksjon, innbefattende minst en opphengskabel (3) og holdere (4) festet til opphengskabelen (3) ved hjelp av kranser (13), der opphengskabelen (3) innbefatter en bunt av strenger (7) forankret i sine ender og oppspendt ved hjelp av konstruksjonslasten overført ved hjelp av holderne (4), og en mantelstruktur (9,10,12) innbefattende strengene (7), og hvorpå kransene (13) er montert, hvilken mantelstruktur (9,10,12) har, parallelt med opphengskabelen (13), tilstrekkelig kompresjonsmotstand for å oppta tangensialkraflkomponenter utøvd av kransene (13) på kabelen (3) på grunn av overføring av last fra holderne (4), mens de i det vesentlige ikke overfører noen tilstramningskraft på strengene (7), karakterisert ved at mantelstrukturen inkluderer et ytre rør (10), individuelle mantler (9,21,25), hver innbefattende en streng (7) av kabelen (3) og et smøremiddel (8; 20), og et herdet fylleprodukt (12) som opptar rommet mellom det ytre røret (10) og de individuelle mantlene.

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at strengene (7) er av metall og belagt med et fett eller en voks som utgjør nevnte smøremiddel (8).

3. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at strengene (7) er av tilfettet eller vokslagt metall, og som hver er omgitt av en første mantel (19) av plastmateriale som selv blir rommet i en individuell mantel (21) med stilling mellom smøremiddelet (20).

4. Anordning i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at hver individuell mantel (25) har utbulinger (26) anbragt langs kabelretningen.

5. Anordning i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det ytre røret (10) har en indre overflate tilveiebragt med tverrgående utsparinger (51,61) i de lengderettede stasjonene for minst noen av kransene (13).

6. Anordning i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at mantelstrukturen innkluderer et ytre rør (10) som har en ytre overflate tilveiebragt med tverrgående utsparinger (41; 52; 62) i den lengderettede stasjon for noen av kransene (13) som selv er tilveiebragt med komplementære utsparinger (42; 53; 63) for å tilkobles det ytre røret.

7. Anordning i henhold til kravene 5 eller 6, karakterisert v e d at det ytre røret (10) innbefatter seksjoner (40, 50,60) tilveiebragt med tverrgående utsparinger (41; 51, 52; 61,62) i lengderettede stasjon for nevnte kranser (13), hvilke seksjoner (40, 50,60) er sveiset til glatte seksjoner (30) som strekker seg mellom kransene (13).