抗滑型懸索橋鞍座的製作方法

2023-05-28 23:18:51 1

抗滑型懸索橋鞍座的製作方法
【專利摘要】防止鞍座與主纜間發生相對滑動，是懸索橋的重要設計內容，也是懸索橋向多塔方向發展的控制因素之一。本實用新型提供了一種抗滑型懸索橋鞍座，包含從鞍槽內主纜絲股間通過、並與鞍槽壁固連的摩擦板，能利用原本在絲股間逐層傳遞的主纜徑向力來產生更多摩擦力，抗滑能力得到顯著提升。本實用新型採用了傳統接觸面材料介質和更小的接觸應力水平，不會導致主纜局部應力增加或疲勞強度降低。本實用新型沿用了可靠的摩擦力抗滑原理，實現了不施加額外壓力條件下的抗滑能力提升、鞍槽壁受力情況改善、鞍槽內的主纜絲股受力更加均勻。本實用新型的原理可靠、效果顯著、結構簡易、施工方便、成本低廉，具備實用價值。
【專利說明】抗滑型懸索橋鞍座

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及懸索橋【技術領域】，特別是一種抗滑鞍座。

【背景技術】
[0002]近年來，大跨三塔懸索橋技術在我國得到發展。在不對稱荷載作用下，這種懸索橋中塔頂鞍座兩側的主纜軸力差較大，主纜與鞍座間的抗滑技術面臨挑戰。
[0003]懸索橋主纜一般由若干鍍鋅高強鋼絲、鍍鋅高強鋼絲繩、鍍鋅高強鋼絞線絲股構成，鞍座是主纜與橋梁塔墩的連接件。現有的鞍座技術中，鞍座一般包括承纜槽、鞍體、底板或滑動板和底座。主纜從承纜槽中通過，承纜槽與鞍體相連，鞍體與底板或滑動板相連，底板或滑動板與底座相連，底座固連在墩塔頂部。滑動板的作用是便於施工過程中實施鞍座預偏及頂推施工，頂推完畢後一般將鞍座底板與塔頂底座固連。承纜槽的橫截面一般呈U形，包括槽底和槽壁。槽底上可設有中央低兩側高、呈階梯形狀的槽路，以更好的適應主纜形狀。為了便於主纜絲股整形入鞍，槽底上還可連接有豎向隔板，每個豎向隔板又分為豎向疊置的若干塊，以方便主纜絲股從下到上逐層入鞍。現有技術中，待主纜絲股架設完畢後，一般還在鞍槽中主纜絲股上方填入鋅塊，鋅塊上方壓鋅板，並在鋅板上方用螺杆將槽壁上部對拉，以改善槽壁的受力狀態並增加主纜絲股與槽底接觸面上的壓力。
[0004]現有的鞍座技術中，一般採用摩擦力抗滑。主纜同鞍座的接觸面介質為金屬材料，適用粘著-犁溝摩擦理論，工程實踐中一般採用更方便使用的庫倫摩擦理論。根據庫倫摩擦理論，在接觸面上產生摩擦力的充要條件是:接觸面的摩擦係數大於零、接觸面上存在壓力和相互接觸的物體之間具有相對滑動或具有相對滑動的趨勢。鞍槽與主纜絲股的接觸面經過熱噴鋅(鋁)處理，抗滑設計時一般取0.15的摩擦係數；槽底承受著主纜轉向產生的巨大徑向壓力；當鞍座兩側附近的主纜軸力存在差異時，主纜與鞍槽接觸面上存在切向滑動力，使主纜具有相對於鞍座滑動的趨勢。上述三個因素是現有技術中鞍座與主纜間通過摩擦力抗滑的基本原理。
[0005]根據上述摩擦力抗滑原理，增強抗滑力的可能途徑似乎只有增大摩擦係數和增大接觸面壓力。在工程實踐中，因鞍槽內主纜絲股在法向高接觸應力條件下，軸向疲勞強度對接觸面介質敏感，在不降低現有主纜疲勞強度的前提下，是否還有能提供更高摩擦係數的接觸面介質材料，還需要進一步的研究。根據粘著-犁溝摩擦理論可知，在沒有改變接觸面介質的材質的條件下，想要提高接觸面摩擦係數是非常困難和有限的。鑑於此，增大接觸面上的壓力就是通過摩擦力抗滑來增強鞍座抗滑能力的唯一途徑。現有技術主要採用了兩種方法來增大接觸面壓力，一是在槽底設置豎向隔板，在便於絲股入槽的同時，可利用絲股側向力作為接觸面壓力；二是在鞍槽內主纜頂部通過對拉連接兩側鞍槽的螺杆，通過填置在主纜頂部的鋅塊和鋅板，增加最終傳遞到槽底的壓力。上述這兩種措施，的確都具有增強鞍座抗滑能力的作用，但這些壓力與主纜徑向力相比都很弱小，其作用非常有限，一般認為主纜與鞍座間的抗滑力的絕大部分，還是由主纜徑向力產生的摩擦力提供的，以至於我國現行《公路懸索橋設計規範》在進行鞍槽內主纜抗滑驗算時，忽略了絲股側向力和鞍頂螺杆頂壓力引起的抗滑能力。
[0006]現有的懸索橋鞍座抗滑技術的缺陷是:抵抗主纜滑動的能力較低。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的在於克服上述現有技術之不足，提供一種新型懸索橋鞍座。本實用新型提供了一種抗滑型懸索橋鞍座，包括在鞍槽內的主纜絲股間增加的一種與鞍槽連接的抗滑裝置，可多次利用原本在鞍槽內主纜絲股間傳遞的徑向力來產生新的抗滑摩擦力，使鞍座抗滑能力得到了大幅提升，解決了主纜與鞍座間抗滑能力較低的問題。
[0008]為此,具體的解決方案是:一種懸索橋鞍座，包括底板、鞍體和鞍槽，其中底板與設於懸索橋主塔頂部的底座連接，鞍體與底板連接，鞍槽與鞍體連接，該鞍槽包括鞍槽底和槽壁，槽底可包含階梯狀槽路，懸索橋主纜從鞍槽中通過並發生轉向，該主纜由若干絲股構成，主纜下方表面上的絲股支承在鞍座槽底上，其特徵在於，還包括若干從鞍槽內的主纜絲股間通過、並與鞍槽壁連接的抗滑裝置。
[0009]根據前述的一種懸索橋鞍座，其特徵在於，所述抗滑裝置包含抗滑板、中肋和邊肋，其中抗滑板的上下兩個表面與主纜絲股接觸，並沿垂直於主纜徑向力方向布置，中肋和邊肋布置在抗滑板上方、垂直於抗滑板並平行於主纜軸線，所述中肋包含至少兩個與主纜絲股接觸的表面，所述邊肋只包含一個與主纜絲股接觸的表面，所述槽壁內側包含連接肋，抗滑板通過連接肋與槽壁連接，槽壁與主纜表面不直接接觸。
[0010]根據前述的一種懸索橋鞍座，其特徵在於，還包括填充物，位於抗滑裝置邊肋至鞍槽槽壁間的空隙，該填充物在沿主纜徑向力方向上的變形模量比位於主纜抗滑裝置與鞍槽底間的主纜絲股的變形模量小。
[0011]根據前述的一種懸索橋鞍座，其特徵在於，所述抗滑裝置有若干個，上下分層布置，所述抗滑裝置的中肋和邊肋頂部還包括壓縮條，該壓縮條在沿主纜徑向力方向上的變形模量比位於相鄰抗滑裝置間的主纜絲股的變形模量小。
[0012]本實用新型具有的優點是:
[0013]一是抗滑原理可靠。本實用新型沿用了現有技術中的摩擦抗滑原理，現代懸索橋實踐已經證明摩擦抗滑原理既有效又可靠。在本實用新型中，與主纜絲股直接接觸的槽底及抗滑裝置的材料及表面膜大體一致，具有大致相同的摩擦係數；抗滑裝置與槽壁連接，可以傳遞沿主纜軸線方向的力，即主纜絲股相對於抗滑裝置及鞍槽的相對滑動趨勢的方向，是一致的，即抗滑摩擦力的方向是一致的。在現有技術中，位於上部的主纜絲股產生的徑向力，通過位於下部的主纜絲股傳遞，同位於下部的主纜絲股產生的徑向力疊加，最終作用到鞍槽槽底上。在本實用新型中，抗滑裝置從主纜絲股間通過，上下兩面都與主纜絲股接觸，並參與主纜絲股徑向力由上至下的傳遞過程，即抗滑裝置與主纜絲股接觸的表面承受著主纜絲股徑向力產生的壓力，從而巧妙地增大了作用在抗滑鞍座與主纜絲股的全部接觸面上的壓力的總和，實現了抗滑摩擦力的提升。當抗滑裝置層疊布置時，為了避免上下相鄰抗滑裝置間不直接傳遞壓力，在下層抗滑裝置的邊肋和中肋頂部設置了壓縮條，該壓縮條應具備足夠的壓縮空間，以保證作用在上層抗滑裝置表面上的壓力中的絕大部分，是通過與下層抗滑裝置間的主纜絲股傳遞到下層抗滑裝置上的。這樣做的目的在於，上下相鄰的抗滑裝置都與鞍槽連接，它們間不具備相對滑動趨勢，上層抗滑裝置直接傳遞給下層抗滑裝置的那部分壓力，不會產生抗滑摩擦力，應儘量避免。
[0014]二是抗滑能力顯著提升。雖然作用在位於槽底上方主纜絲股間的抗滑裝置表面上的徑向壓力比槽底要小一些，但這些抗滑裝置的上下兩個表面上均有壓力，可產生抗滑摩擦力，考慮到可以同時布置多層這種抗滑裝置，作用在與鞍槽內主纜絲股相接觸的全部摩擦面上的壓力總和，可遠超過僅徑向力直接傳遞到槽底的現有技術，故抗滑能力可提升數倍。
[0015]三是不影響主纜疲勞強度。主纜絲股與抗滑裝置同與鞍槽槽底的接觸面的材料介質一致或相似，由於新增加的抗滑裝置位於槽底上方，作用在每個抗滑裝置表面上的壓力均小於槽底，即與抗滑裝置接觸的主纜絲股的接觸應力，小於與槽底接觸的主纜絲股的接觸應力，控制主纜疲勞強度的仍然是後者，本實用新型不會影響到主纜疲勞強度。
[0016]四是可以改善鞍槽槽壁的受力狀況，以至於無需再通過在槽壁上部設對拉螺杆來改善其受力狀況。本實用新型中的槽壁可不與主纜絲股接觸，主纜絲股側向力不再作用在鞍槽槽壁上，而是作用在抗滑裝置的邊肋上，抗滑裝置兩側邊肋上的主纜絲股側向力互相抵消，不會傳遞到槽壁上，故槽壁的受力狀況大大改善。
[0017]四是鞍槽內主纜絲股受力均勻程度大為改善。現有技術中，上下部主纜絲股間的內摩擦力是防止上部主纜絲股滑動的原因。這種內摩擦逐層抗滑力的一項後果是位於上部的主纜絲股具有沿主纜軸向的較大變形量，這種變形量具有由下至上累加的情況，主纜絲股的受力均勻程度並不十分理想。本實用新型在鞍槽內主纜絲股間增加了與鞍槽槽壁連接的抗滑裝置，破壞了主纜絲股軸向變形的由下至上累加機制，使鞍槽內主纜絲股受力均勻程度大為改善。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出了本實用新型的鞍座鞍槽結構及與主纜的連接結構的一種優選實施例；
[0019]圖2是圖1中A部分的詳圖；
[0020]圖3是圖1中B部分的詳圖。
[0021]其中，I——槽底，2——槽壁，3——抗滑裝置,4——主纜絲股，5——±真充物，
[0022]6—抗滑板，7—中肋，8—邊肋，9——邊肋加勁肋，10——壓縮條，
[0023]11——構成主纜絲股的鋼絲，12——連接肋，13——焊縫
[0024]現結合附圖和以下給出的實施例，詳細說明本實用新型。

【具體實施方式】
[0025]圖1示出了本實用新型的鞍座鞍槽結構及與主纜連接結構的一種優選實施例，圖2和圖3分別是圖1中的A部分和B部分的詳圖。其中，該實施例的鞍座包括底板、鞍體和鞍槽，底板與連接在懸索橋主塔頂的底座連接，鞍體與底板連接，鞍槽與鞍體連接(圖中未示)，槽底I和槽壁2構成大體呈U形橫斷面的鞍槽，主纜從鞍槽中通過。該主纜由48束預製平行鋼絲束絲股4構成，鞍槽還包括從主纜絲股間通過並與槽壁連接的抗滑裝置2，抗滑裝置由下向上分五層布置，為便於描述，將抗滑裝置的分層編號為第一至五層。鞍槽的最上方還包括蓋板，蓋板與主纜上表面接觸，並與鞍槽壁上部連接。構成主纜的每束絲股由137根鍍鋅高強鋼絲11構成，在鞍槽內的絲股為矩形橫截面，構成主纜的48束矩形橫截面絲股在鞍槽內排列成圖示的八層八列，為便於描述，將絲股分層從下到上編號為第一至第八層、從左到右編號為第一至八列。
[0026]該實施例的鞍槽槽底I包括中部低兩側高、階梯形排列的槽路，槽路分別與第一至三層主纜絲股的下表面接觸。槽底還連接有豎向邊肋8和中隔板，中肋的兩個側面與絲股接觸，邊肋8的內側面與絲股接觸，邊肋加勁肋9與槽底及邊肋8外側面連接。這些與槽底連接的豎向邊肋及中隔板的頂部平齊，並連接有壓縮條10。當完成第三層主纜絲股架設時，計入壓縮條的與槽底連接的邊肋及中隔板的頂部，與主纜絲股的頂面平齊。
[0027]該實施例的抗滑裝置3包括摩擦板6、中肋7、邊肋8及邊肋加勁肋9。其中，摩擦板沿垂直於主纜徑向力方向布置，上下表面與主纜絲股接觸；中肋及邊肋沿豎向布置，與摩擦板連接，並圍成若干凹槽，第四至八層主纜絲股從這些凹槽中通過鞍座。第一層抗滑裝置的摩擦板與第三層主纜絲股上表面接觸，中肋及邊肋的頂部連接有壓縮條10，當完成第四層主纜絲股架設時，計入壓縮條的與摩擦板6連接的中肋及邊肋的頂部，與主纜絲股的頂面平齊。第二至五層抗滑裝置與第一層相仿。鞍槽槽壁內側包含有連接肋12，連接肋的上表面與抗滑裝置摩擦板的下表面對齊，鞍槽槽壁、連接肋及抗滑裝置摩擦板側邊間通過焊縫13連接。
[0028]該實施例的安裝步驟如下:
[0029]第一步:安裝鞍座底板、鞍體及鞍槽，其中鞍槽包含槽底I和槽壁2。其中，槽底設有槽路和豎向中隔板，兩側設有邊肋8，邊肋外側與槽底間設有邊肋加勁肋9，這些與槽底連接的豎向邊肋及中隔板的頂部平齊，並連接有壓縮條10。槽壁上設有連接肋12。
[0030]第二步:在鞍槽槽底及其邊肋和豎向中隔板間的槽路內，安裝第一至三層主纜絲股4。將已安裝的主纜絲股頂面整平，其頂面大致與槽底相連接的豎向中隔板和邊肋頂面的橡膠條頂部平齊。
[0031]第三步:在槽底I及其邊肋和槽壁2間的縫隙中填充橡膠塊填充物5，使其頂面與已安裝的主纜絲股頂面大致平齊。
[0032]第四步:第一層抗滑裝置3入鞍，置於已安裝的主纜絲股頂面，兩側邊緣擱置在設於槽壁內側的連接肋12上。其中，該抗滑裝置包含摩擦板6、中肋7、邊肋8以及邊肋加勁肋9，中肋及邊肋的頂部粘接有橡膠條，邊肋之外的摩擦板上設有通氣孔。
[0033]第五步:安裝第四層主纜絲股，置於第一層抗滑裝置兩邊肋之間的槽路；第一層抗滑裝置兩側邊與鞍槽槽壁及其連接肋之間的焊縫13施焊。
[0034]第六步:重複第三至五步，安裝第二至五層抗滑裝置及它們間的主纜絲股。
[0035]第七步:繼續安裝餘下的主纜絲股，置於第五層抗滑裝置邊肋間的槽路中，安裝蓋板。
[0036]該實施例各層主纜絲股數分別為2、6、8、8、8、8、6、2，共計48束。設主纜軸線彎曲半徑為R、並忽略各纜索絲股彎曲半徑間的差異，主纜平均軸力為T，絲股與各接觸面處摩擦係數為μ，則一根主纜絲股的徑向力在槽底接觸面上引起的抗滑摩擦力f=(yT) /(48R)。
[0037]忽略由主纜絲股側向力引起的摩擦力，主纜絲股與槽底間的摩擦力fQ=48f。抗滑裝置的上下兩個表面都與主纜絲股緊密接觸，接觸面上的壓力為其上方絲股的徑向力之和，第一至五層抗滑裝置與主纜絲股間的摩擦力分別為= 2X32f、f2 = 2X24f、f3 =2X16f、f4 = 2X8f、f5 = 2X2f。由於主纜絲股與槽底及各層抗滑裝置間的滑動趨勢的方向是一致的，以上各項累加，即是該實施例的抗滑能力F=E fi = 212f，其中i e [O，5]。
[0038]可見，該實施例鞍座的抗滑能力得到了提升。在現有技術中，主纜徑向力只在槽底產生抗滑摩擦力F』= fQ = 48f ;該實施例的抗滑能力，達到現有技術的(212f) / (48f)=442%，實現了主纜與鞍座間抗滑能力的大幅度提升，可有效解決現有技術中鞍座抗滑能力不足的問題。
【權利要求】
1.一種懸索橋鞍座，包括底板、鞍體和鞍槽，其中底板與設於懸索橋主塔頂部的底座連接，鞍體與底板連接，鞍槽與鞍體連接，該鞍槽包括槽底和槽壁，槽底可包含階梯狀槽路，懸索橋主纜從鞍槽中通過並發生轉向，該主纜由若干絲股構成，主纜下方表面上的絲股支承在鞍座槽底上，其特徵在於，還包括若干從鞍槽內的主纜絲股間通過、並與鞍槽壁連接的抗滑裝置。
2.根據權利要求1所述的一種懸索橋鞍座，其特徵在於，所述抗滑裝置包含抗滑板、中肋和邊肋，其中抗滑板的上下兩個表面與主纜絲股接觸，並沿垂直於主纜徑向力方向布置，中肋和邊肋布置在抗滑板上方、垂直於抗滑板並平行於主纜軸線，所述中肋包含至少兩個與主纜絲股接觸的表面，所述邊肋只包含一個與主纜絲股接觸的表面，所述槽壁內側包含連接肋，抗滑板通過連接肋與槽壁連接，槽壁與主纜表面不直接接觸。
3.根據權利要求2所述的一種懸索橋鞍座，其特徵在於，還包括填充物，位於抗滑裝置邊肋至鞍槽槽壁間的空隙，該填充物在沿主纜徑向力方向上的變形模量比位於主纜抗滑裝置與鞍槽底間的主纜絲股的變形模量小。
4.根據權利要求2所述的一種懸索橋鞍座，其特徵在於，所述抗滑裝置有若干個，上下分層布置，所述抗滑裝置的中肋和邊肋頂部還包括壓縮條，該壓縮條在沿主纜徑向力方向上的變形模量比位於相鄰抗滑裝置間的主纜絲股的變形模量小。
【文檔編號】E01D19/14GK204125837SQ201420315531
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年6月14日 優先權日:2014年6月14日
【發明者】蘇傳海 申請人:蘇傳海