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Title:
METHOD FOR MANUFACTURING HOT EXTRUDED POLYETHYLENE ZINC-ALUMINIUM ALLOY-PLATED STEEL WIRE HAULING CABLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/177518
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a method for manufacturing a hot extruded polyethylene zinc-aluminium alloy-plated steel wire hauling cable. The method involves: in accordance with arrangement rules for steel wires at the cross section of a hauling cable (4), the length of the hauling cable is controlled through a central standard wire, zinc-aluminium alloy-plated steel wires are bundled at a twisting angle of 2°-4°, a high-strength polyester belt is wound externally on the steel wire bundle, a double-layer high-density polyethylene protection layer is hot-extruded through a double-cavity co-extrusion one-time moulding process, anti-wind- and rain-induced vibration embossments are arranged on the outer layer of a polyethylene protection jacket according to design requirements of the hauling cable (4) regarding wind- and rain-induced vibration, and the hauling cable is coiled and stored after both ends of the hauling cable (4) are anchored. Finally, the hauling cable is transported to an erection site according to delivery requirements, and erected one by one. The process for manufacturing the hauling cable (4) is not limited by a construction site, is less affected by climate factors, is convenient to control due to industrialised production management, and can satisfy the service requirements of long length, high accuracy, and durability for stay cables in super -long-span bridges in a marine environment.

Inventors:
ZHAO, Jun (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
NING, Shiwei (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
XUE, Huajuan (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
ZHOU, Zhubing (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
WU, Qiong (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
QIANG, Qiang (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
HUANG, Kebin (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
ZHU, Xiaoxiong (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
SHU, Weihong (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
WANG, Jin (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
LIANG, Zhongmei (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
ZHAI, Pengcheng (Jiangyin Cheng Chang Development Zone, Wuxi, Jiangsu 5, 214445, CN)
Application Number:
CN2016/083894
Publication Date:
October 19, 2017
Filing Date:
May 30, 2016
Export Citation:
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Assignee:
JIANGSU FASTEN STEEL CABLE CO., LTD. (HUANG, KebinJiangyin Cheng Chang Development Zon, Jiangyin Jiangsu 5, 214445, CN)
International Classes:
E01D19/16; D07B1/10
Foreign References:
CN101608431A2009-12-23
CN2635725Y2004-08-25
CN1091791A1994-09-07
CN1672906A2005-09-28
CN201704627U2011-01-12
DE202007007210U12007-08-16
JP2014232638A2014-12-11
EP0855471A11998-07-29
Attorney, Agent or Firm:
JIANGYIN TONGSHENG PATENT OFFICE (GENERAL PARTNER) (TANG, RenlanHongqiao, Jiangyin North Road, No. 125 on the Third Floo, Wuxi Jiangsu 1, 214431, CN)
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的制作方法, 其特征在于: 包 括如下实施步骤:

( 1) 制作锌铝合金镀层钢丝

在钢丝表面设置锌铝合金镀层, 锌铝合金镀层分 Zn95A15和 Zn90A110 两种, 其中铝的质量含量分别为 4.2<¾ 7.2<¾和 9.2<¾ 12.2<¾, 镀层重 量不小于 300g/m 2;

(2) 制作标准长度钢丝

拉索以中心丝作为标准丝来控制拉索的整体长度, 标准丝的长度是通 过基线测长法确定的, 具体操作是在钢丝的两端施以一定的张紧力使 钢丝平直, 并进行应力和温度修正, 制作一根标准长度钢丝, 在钢丝 的头尾做上特定 (切割) 标识, 然后以此标准长度钢丝作为基准, 通 过转移法控制全部拉索的长度;

(3) 钢丝束扭绞

拉索是由若干层钢丝组成的, 放丝过程中将标准丝设置于拉索截面中 心位置, 全部钢丝采用左旋扭绞, 扭合角为 2° 4°, 然后整体绕包定 型缠包带, 缠包带绕向为右旋获得半成品拉索索体; 根据中心标准丝 长度、 考虑扭缩率计算其他层钢丝的放丝长度 Ι 关系式:

L o= L 7xcos +K

其中: a _扭合角, 取值范围 2° 4°

K—制作余量, 根据具体规格和操作等因素选取, 单位 m L '—其他层钢丝的放丝长度, 单位 m

L 中心标准丝长度, 单位 m;

(4) 挤塑

在拉索裸索外设置双层聚乙烯防护层, 聚乙烯防护层的密度满足 0.94 2 0.978g/cm 3,耐环境应力幵裂≥5000 F o/h, 熔融指数≤0.45 g/10min

, 具体操作: 挤塑前根据拉索外径和两层聚乙烯防护层的厚度要求设 定挤塑机模口和挤出速度, 模口设置两层出料通道, 挤出过程中双层 聚乙烯塑料同吋覆盖裸索;

(5) 下料

确定拉索的初下料位置点, 局部剥套后寻找索体中心处标准丝两端的 切割标识点, 采用非液体式切割机将索体切断, 切割吋确保拉索切割 端面与拉索轴线的垂直度, 然后按照设定长度剥套露出钢丝;

(6) 灌锚

锚具是把拉索索力传递给塔和梁的主要连接结构, 锚具采用热镀锌或 油漆涂装进行防腐, 热镀锌的厚度不小于 90μηι, 油漆涂装的厚度根 据钢结构规范和设计要求确定;

灌锚采用冷铸镦头锚或热铸锚, 具体操作分别为:

①冷铸镦头锚

a将钢丝端头和锚杯在灌锚台上固定, 对锚杯部分的钢丝进行清洗油 污、 锈蚀, 同吋清洗锚杯内壁;

b穿丝镦头: 将两端的钢丝对照锚板孔位均匀分幵, 采用镦头器对每 根钢丝进行镦头, 镦头尺寸要求: 镦头直径≥1.40, 镦头高度≥1.00 , D为钢丝直径;

c锚杯内冷填料的主要成分包括钢球、 岩粉、 环氧树脂、 固化剂、 二 丁脂、 稀释剂, 将搅拌均匀的冷填料灌注于锚杯内, 灌注同吋配合振 动泵振动, 让冷填料充分填充锚具和钢丝之间的间隙;

②热铸锚

采用锌铜或者锌铜铝合金进行浇铸, 其中锌铜合金的成分为 98%±0.2 <¾的锌和 2<¾±0.2<¾的铜; 锌铜铝合金中铝含量为 4%〜7<¾, 铜含量 1% 〜2<¾, 锌含量91<¾〜95<¾,

灌锚过程如下:

a钢丝端头和锚杯在灌锚台上垂直固定, 将锚杯部分的锌铝合金镀层 钢丝呈同心圆散幵, 然后清洗钢丝表面的油污和锈蚀, 同吋清洗锚杯 内壁;

b锚杯内的钢丝应保持索体中心与锚杯中心一致, 并保证钢丝的任何 部位不与锚杯接触;

C锚杯下口应进行密封, 防止注入的合金从下口漏出, 灌铸锌铜或者 锌铜铝合金前应将锚杯预热;

d将合金注入锚杯吋, 应避免任何振动, 浇铸应一次完成, 不得中断

(7) 张拉 /顶压检测

根据灌锚填料的不同, 冷铸锚拉索在出厂前进行张拉检测, 热铸锚拉 索进行顶压检测, 具体操作如下:

冷铸锚拉索, 拉索的超张拉力取 1.1〜1.5倍的设计索力, 张拉完成要 求锚杯内铸体回缩值不超过 6mm,

张拉后将张拉力卸载至 20%的超张拉力或成桥索力, 在此条件下对拉 索进行测长检测, 长度测量应在恒温、 避光条件下进行, 拉索基准温 度下的无应力长度计算公式如下:

L eo—拉索基准温度下的无应力长度, 单位为 m;

L CP—拉索承受张拉力 P 2。的长度, 单位为 m;

P 20—— 20%的超张拉力, 单位为 N;

A—索体钢丝束的公称截面积, 单位为 mm 2 ;

E—弹性模量, 单位为 MPa;

——斜拉索线胀系数, 取 0.000012/°C;

t—斜拉索长度测量吋的稳定均匀温度, 单位为 °C;

t o—斜拉桥设计基准温度, 由设计确定, 单位为 °C;

热铸锚拉索顶压力取 1.25倍的设计索力, 顶压完成要求锚杯内铸体回 缩值不超过 6mm;

(8) 盘卷

拉索采用脱胎或钢盘形式盘卷, 盘卷前对拉索外表面进行包装, 然后 逐层进行盘卷收线, 要求盘卷内径不小于拉索外径的 20倍, 并且盘卷 内径不小于 1.6m。 [权利要求 2] 根据权利要求 1所述的热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的制作方法

, 其特征在于: 步骤 (2) 中标准丝长度确定吋的应力和温度修正公 式为:

L=L ox [ (1+F/EA) +α (Τ-20) ]

式中: L: 钢丝应力下的长度, m;

L 0: 无应力设计长度, m;

F: 张紧力, N;

E: 钢丝弹性模量, MPa, 制作标准丝是实测值;

A: 钢丝的截面积, m 2, 制作标准丝取实测值;

α: 钢丝线膨胀系数;

Τ: 环境温度。

[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的制作方法

, 其特征在于: 步骤 (4) 挤塑过程中, 在索体上方设置磁场, 让索 体处于悬浮态, 达到挤塑后聚乙烯防护层和裸索同心布置。

[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的制作方法

, 其特征在于: 步骤 (4) 中在所述聚乙烯防护层外表面设置螺旋线 或压花, 风阻系数不大于 0.8。

[权利要求 5] 根据权利要求 1所述的热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的制作方法

, 其特征在于: 步骤 (6) 中所述锚具结构形式为两端螺母旋合式、 垫板调隙式或叉耳销接式。

[权利要求 6] 根据权利要求 1所述的热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的制作方法

, 其特征在于: 步骤 (7) 中拉索基准温度下的无应力长度误差要求 为:

LC0≤100m, 索长误差应不超过 10mm;

LC0〉100m, 索长误差应不超过 LC0/20000+5mm。

[权利要求 7] 根据权利要求 1所述的热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的制作方法

, 其特征在于: 所述缠包带是高强度聚酯纤维带, 带宽为 40〜60mm , 抗拉强度不低于 500N/25mm 2

Description:
说明书 发明名称:一种热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝 拉索的制作方法 技术领域

[0001] 本发明属于桥梁拉索技术领域, 具体涉及一种热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉 索的制作方法。

背景技术

[0002] 斜拉桥又名斜张桥, 是一种用斜拉索直接将主梁悬吊在塔柱上的桥 梁。 它的特 点是结构轻巧, 适用性强, 可以将梁、 索、 塔组合变化成不同体系, 适用于不 同地质和地形情况。 主梁由于增加了中间的斜拉索, 弯矩显著减小, 与其他体 系的大跨径桥梁相比较, 其钢材和混凝土的用量均比较节省。 借助斜拉桥的预 拉力可以调整主梁的内力, 使之分布均匀合理, 获得较好的经济效果, 并能将 主梁做成等截面梁, 便于制造和安装, 斜索的水平分力相当于主梁施加的预压 力, 这又提高了梁的抗裂性能 (特别是混凝土梁) , 充分发挥了材料的性能。

[0003] 斜拉桥的构思在 17世纪幵始出现, 但由于条件限制, 并没有得到很大发展。 17 84年, 德国人 CJ.Loscher在 Fribourg建造了一座跨径为 32m的木质斜拉桥, 这座 桥由连接于木质索塔的木拉杆构成支撑系统, 这是第一座真正意义的斜拉桥。 二战后欧洲幵始重建以及近代力学理论和各项 技术的进步, 人们为了寻求既经 济又建造便捷的桥型, 幵始认识到斜拉桥在一定跨度范围内具有很大 的优越性 , 这种桥型重新被重视起来。 世界第一座现代斜拉桥是 1955年在瑞典建成的 Stro msimd桥, 它是一座跨越斯特罗姆海峡主跨达到 182.6m的钢斜拉桥, 这标志着现 代斜拉桥发展的幵端。 1962年委内瑞拉建成了世界上第一座混凝土斜 桥 (主 跨 135米) 。 至此, 斜拉桥得到了迅猛的发展。 至 20世纪末, 法国建成了主跨为 856米的诺曼底大桥, 而日本则建成了主跨为 890米的多多罗大桥, 而这些桥梁 的拉索均采用热镀锌钢绞线或钢丝。

[0004] 随着现代桥梁的迅猛发展, 不久将建设一批特大跨径的跨海大桥, 这些桥梁具 有斜拉索长度长、 精度高、 设计寿命长的要求, 采用传统的镀锌钢丝拉索已经 满足不了这些特大跨径海洋环境的桥梁耐久性 的使用要求。 技术问题

[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技 术提供一种热挤聚乙烯锌铝合金 镀层钢丝拉索的制作方法, 是按照拉索截面钢丝布置规则, 采用中心标准丝长 度控制工艺, 采用 2°〜4°的扭合角将锌铝合金镀层钢丝进行集束 , 钢丝束外缠高 强聚酯缠包带, 然后通过双腔共挤一次成型工艺热挤双层高密 度聚乙烯护套, 并根据拉索风雨振设计要求在聚乙烯护套外层 设置抗风雨振的压纹。 拉索两端 采用填料进行锚固, 最后盘卷和存储。 拉索运输到架设现场, 逐根架设。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为: 一种热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝 拉索的制作方法, 包括如下实施步骤:

[0007] (1) 制作锌铝合金镀层钢丝

[0008] 本发明使用的钢丝采用锌铝合金镀层钢丝, 具有比纯锌镀层更高的耐腐蚀性能 , 其防腐机理如下: 1) 铝的化学性能十分活泼, 热镀后钢丝表面会形成一层致 密的氧化铝, 在腐蚀环境下就容易钝化形成保护层。 在腐蚀介质中, 表层富锌 相作为阳极先被腐蚀, 其铝含量会不断升高而使得氧化铝含量不断增 加, 使得 镀层阻隔外界有害物质的能力更强。 同吋铝的加入也抑制了防腐性能较弱的、 组织疏松的锌铁合金过渡层的生成, 有利于提高镀层整体的防腐能力。 2) 锌-铝 合金镀层发生破坏并露铁点, 镀层作为铁 -锌铝电池的阳极被溶解, 钢基体受 到保护。 锌-铝合金的腐蚀电位略低于纯锌层, 为 -0.87左右, 但其腐蚀电流仅是 热镀纯锌的 1/5, 在牺牲阳极的保护中, 同样数量的锌 -铝合金镀层的消耗吋间是 热镀锌层的 5倍, 能提供更长的牺牲防护吋间, 从而获得更好的耐久性。 本发明 锌铝合金镀层分 Zn95A15和 Zn90A110两种, 其中铝的质量含量分别为 4.2<¾〜7.2<¾ 和 9.2%〜12.2<¾, 镀层重量不小于 300g/m 2, 镀层的均匀性指标满足硫酸铜次数 不小于 4次, 每次 60秒。

[0009] (2) 制作标准长度钢丝

[0010] 由于斜拉索每层钢丝存在一定的扭合角, 所以无法采用外层钢丝直接进行索体 长度控制。 斜拉索唯有中心丝在整个制作过程中不发生扭 绞, 始终保持顺直, 所以采用索体中心丝作为标准丝来控制拉索的 整体长度。

[0011] 标准丝的长度是通过基线测长法确定的, 具体操作是在钢丝的两端施以一定的 张紧力使钢丝平直, 并进行应力和温度修正, 修正公式为:

[0012] L=L ox [ (1+F/EA) +α (Τ-20) ]

[0013] 式中: L: 钢丝应力下的长度, 单位 m;

[0014] L 0 : 无应力设计长度, 单位 m;

[0015] F: 张紧力, 单位 N;

[0016] E: 钢丝弹性模量, 制作标准丝是实测值, 单位 MPa;

[0017] A: 钢丝的截面积, 制作标准丝取实测值, 单位 m 2 ;

[0018] α: 钢丝线膨胀系数;

[0019] Τ: 环境温度, 单位 °C。

[0020] 制作一根标准长度钢丝, 在钢丝的头尾做上特定 (切割) 标识, 然后以此标准 长度钢丝为基准, 通过转移法确定全部拉索的长度。 通过上述方法可以大大减 小斜拉索长度误差, 标准丝的制作精度达到 1/30000以上, 成品拉索的制作精度 从中国国家标准的 1/5000提高到 1/20000。

[0021] (3) 钢丝束扭绞

[0022] 拉索是由若干层钢丝组成的, 放丝过程中将标准丝设置于拉索截面中心位置 , 全部钢丝采用左旋扭绞, 扭合角为 2°〜4°, 然后整体绕包定型缠包带, 缠包带 绕向为右旋获得半成品拉索索体; 因扭转后各层钢丝长度存在差异, 计算其他 层钢丝的放丝长度 L , 计算关系式:

[0023] L 0 = L 'xcosa+K

[0024] 其中: a——扭合角, 取值范围 2°〜4°,

[0025] K—制作余量, 根据具体规格和操作等因素选取, 单位 m,

[0026] L '—其他层钢丝的放丝长度, 单位 m,

[0027] L o——中心标准丝长度, 单位 m;

[0028] 对扭绞后的钢丝束外径即裸索直径进行测量, 因钢丝束截面为六边形或缺角六 边形, 所有选取钢丝束截面的外接圆直接为裸索直径 。

[0029] 缠包带优选高强度聚酯纤维带, 带宽 (40-60) mm, 抗拉强度不低于 500N/25m m 2 °

[0030] (4) 挤塑

[0031] 在拉索裸索外设置双层高密度聚乙烯 (HDPE) 防护层, 聚乙烯防护层的密度 满足 0.942〜0.978g/cm 3 ,耐环境应力幵裂≥5000 F 0 /h, 熔融指数≤0.45 g/10min, 具体操作: 挤塑前根据相应规格的拉索外径和两层聚乙烯 防护层的厚度要求设 定挤塑机模口和挤出速度, 采用双腔共挤一次成型技术, 挤出过程中双层聚乙 烯塑料同吋覆盖裸索, 实现防腐要求。 根据拉索抑制抗风雨振的要求, 挤塑后 根据设计要求, 在 HDPE外表面设置螺旋线或压花, 满足拉索在有效抑制风雨激 振的效果吋, 风阻系数应不大于 0.8。

[0032] (5) 精下料

[0033] 测量确定每根拉索的初下料位置点, 局部剥套后寻找中心标准丝两端的切割标 识点, 采用非液体式切割机将索体切断, 切割吋应严格保证拉索切割端面与拉 索轴线的垂直度。 然后按照设定长度进行剥套露出钢丝, 剥套过程中不得损伤 钢丝镀层。

[0034] (6) 灌锚

[0035] 锚具是把拉索索力传递给塔和梁的主要连接结 构, 本申请中拉索使用的锚具结 构主要包括两端螺母旋合式、 垫板调隙式和叉耳销接式三种, 锚具防腐采用热 镀锌或油漆涂装, 热镀锌的厚度要求不小于 90μηι ; 油漆涂装的厚度根据钢结构 规范和设计要求进行设定。 具体锚具结构性能如下:

[0036] ①螺母旋合式锚具

[0037] 螺母旋合式锚具主要由锚杯、 螺母、 锚板、 连接筒密封组件等零部件组成。 此 结构形式拉索主要是通过螺母端面承压传递荷 载, 螺母与锚杯通过强度较好的 梯形螺纹进行旋合连接来实现拉索长度的可连 续调整。 锚杯带有张拉内螺纹, 在施工现场进行安装吋, 通过牵引锚具对缆索施加安装索力。 锚板主要起分丝 的作用, 锚板上分布钢丝孔眼, 将拉索中钢丝穿过对应孔眼后进行镦头。 其外 部锥台能与锚杯内锥腔紧密贴合。

[0038] ②端面承压式锚具

[0039] 端面承压式锚具主要由锚杯、 锚板、 连接筒密封组件等零部件组成, 此结构形 式的拉索是将其端面直接承压在锚垫板上, 通过使用不同的间隙调整板来调整 拉索的长度。 调隙板有多种不同的厚度, 以满足施工现场的需求。 锚杯带有张 拉内螺纹, 在施工现场进行安装吋, 通过牵引锚具对缆索施加安装索力。 此类 型的锚具不需要螺母, 锚杯不设置外螺纹。 锚板起分丝作用, 锚板上分布钢丝 孔眼, 将拉索中钢丝穿过对应孔眼后进行镦头。 其外部锥台能与锚杯内锥腔紧 密贴合。

[0040] ③一端叉耳销接一端螺母旋合式锚具

[0041] 一端叉耳销接一端螺母旋合式锚具主要由叉耳 、 销轴、 锚杯、 螺母、 连接筒密 封组件等零部件组成。 此结构形式的拉索一端通过叉耳及销轴与塔或 梁端钢结 构进行连接, 另一端通过螺母端面承压传递荷载并实现拉索 长度的连续可调。 锚杯带有张拉内螺纹, 在施工现场进行安装吋, 通过牵引锚具对缆索施加安装 索力。 锚板主要起分丝的作用, 锚板上分布钢丝孔眼, 将拉索中钢丝穿过对应 孔眼后进行镦头。 其外部锥台能与锚杯内锥腔紧密贴合。

[0042] 以上三种结构的连接筒密封组件均采用新型索 端密封技术, 通过在连接筒外部 采用密封罩进行首道密封, 在连接筒靠近端口的内壁采用弹性密封圈与密 封压 环实现第二道密封。 通过两道密封最终实现了拉索索端即锚具和 PE索体分界处 的密封, 密封组件刚性更强, 不易破损, 使用寿命更长, 密封结构更耐久。

[0043] 拉索索端的密封提供一种可靠的机械密封结构 , 解决水份沿 PE索体进入锚具造 成腐蚀的问题, 同吋采用钢结构密封, 作为热收缩套结构的替代, 能够克服热 收缩套容易破损的难题。

[0044] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为: 一种新型拉索索端耐久型密封结构 , 与锚具的连接筒配合安装, 包括弹性密封圈、 密封压环和密封罩, 所述密封 压环内设于连接筒端口且外端露于连接筒以外 , 所述连接筒内壁相对密封压环 的内端面成型有挤压面, 所述弹性密封圈设置在密封压环的内端面和所 述挤压 面之间, 并在该挤压面的作用下受压变形而与拉索外壁 贴合; 所述密封罩设置 在连接筒的前端, 具有哈呋结构, 前部与拉索外壁接触配合且相应的接触面上 设置密封圈, 后部与所述密封压环或连接筒接触配合且相应 的接触面处设置密 封条。 [0045] 灌锚采用冷铸镦头锚或热铸锚, 具体操作分别为:

[0046] ①冷铸镦头锚

[0047] a将钢丝端头和锚杯在灌锚台上固定, 对锚杯部分的钢丝进行清洗油污、 锈蚀 , 同吋清洗锚杯内壁;

[0048] b穿丝镦头: 将两端的钢丝对照锚板孔位均匀分幵, 采用镦头器对每根钢丝进 行镦头, 镦头尺寸要求: 镦头直径≥1.40, 镦头高 ≥1.0D, D为钢丝直径;

[0049] c锚杯内冷填料的主要成分包括钢球、 岩粉、 环氧树脂、 固化剂、 二丁脂、 稀 释剂, 将搅拌均匀的冷填料灌注于锚杯内, 灌注同吋配合振动泵振动, 让冷填 料充分填充锚具和钢丝之间的间隙, 灌注完成后将锚具置于加热炉养生固化, 养生温度为 180±10°C, 养生吋间不小于 6小吋, 每个锚杯配置一组试模, 用于检 测锚杯内的铸体强度, 试模的规格采用立方体或圆柱体;

[0050] d冷填料铸体的抗压强度满足≥147MPa的要求。

[0051] ②热铸锚

[0052] 热铸锚灌注采用锌合金进行浇铸, 常用两种为锌铜或者锌铜铝合金, 其中锌铜 合金的成分为 98<¾±0.2<¾的锌和 2<¾±0.2<¾的铜; 锌铜铝合金中铝含量为 4%〜7<¾ , 铜含量 ^。〜?^, 锌含量 91<¾〜95<¾。

[0053] 具体灌锚过程如下:

[0054] a钢丝端头和锚杯在灌锚台上垂直固定, 将锚杯部分的锌铝合金镀层钢丝呈同 心圆散幵, 然后清洗钢丝表面的油污和锈蚀, 同吋清洗锚杯内壁;

[0055] b锚杯内的钢丝应保持索体中心与锚杯中心一 , 并保证钢丝的任何部位不与 锚杯接触;

[0056] c锚杯下口应进行密封, 防止注入的合金从下口漏出, 灌铸锌铜或者锌铜铝合 金前应将锚杯预热;

[0057] d将合金注入锚杯吋, 应避免任何振动, 浇铸应一次完成, 不得中断。

[0058] (7) 张拉 /顶压检测

[0059] 张拉 /顶压是检验拉索质量的重要手段, 根据灌锚填料的不同, 冷铸锚拉索在 出厂前进行张拉检测, 热铸锚拉索进行顶压检测, 具体操作如下:

[0060] 冷铸锚拉索, 拉索的超张拉力取 1.1〜1.5倍的设计索力, 张拉完成要求锚杯内 铸体回缩值不超过 6mm,

[0061] 张拉后将张拉力卸载至 20%的超张拉力或成桥索力, 在此条件下对拉索进行测 长检测, 长度测量应在恒温、 避光条件下进行, 拉索基准温度下的无应力长度 计算公式如下:

[0062]

[0063] L eo——拉索基准温度下的无应力长度, 单位为 m;

[0064] L C P——拉索承受张拉力 P 2。的长度, 单位为 m;

[0065] P 20 —— 20%的超张拉力, 单位为 N;

[0066] A—索体钢丝束的公称截面积, 单位为 mm 2 ;

[0067] E——弹性模量, 单位为 MPa;

[0068] ——斜拉索线胀系数, 取 0.000012/°C;

[0069] t—斜拉索长度测量吋的稳定均匀温度, 单位为 °C;

[0070] t o—斜拉桥设计基准温度, 由设计确定, 单位为 °C;

[0071 ] 拉索基准温度下的无应力长度误差要求如下:

[0072] L co ≤100m, 索长误差应不超过 10mm;

[0073] L co > 100m, 索长误差应不超过 L ra /20000+5mm;

[0074] 热铸锚拉索顶压力取 1.25倍的设计索力, 顶压完成要求锚杯内铸体回缩值不超 过 6mm;

[0075] (8) 盘卷

[0076] 拉索采用脱胎或钢盘形式盘卷, 盘卷前对拉索外表面进行包装, 然后逐层进行 盘卷收线, 要求盘卷内径不小于拉索外径的 20倍, 并且盘卷内径不小于 1.6m。

[0077] (9) 存储

[0078] 成品拉索在室内或室外存储, 室外存储应采用油布遮盖。 存储场地需通风并有 防火措施, 确保拉索存储期的质量和安全。

发明的有益效果

有益效果

[0079] 所涉及的热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的 制作方法是按照拉索截面钢丝布 置规则, 以中心标准丝控制拉索长度, 以 2°〜4°的扭合角将锌铝合金镀层钢丝进 行集束, 钢丝束外缠高强聚酯带, 再通过双腔共挤一次成型工艺热挤双层高密 度聚乙烯防护层, 根据拉索风雨振设计要求, 在聚乙烯防护套外层设置抗风雨 振压纹, 拉索两端锚固后盘卷和存储。 最终根据发货要求运输到架设现场, 逐 根架设。 本发明的拉索制作工艺不受施工现场场地限制 , 气候因素影响小, 工 厂化生产管理便于控制, 能够满足特大跨径海洋环境的桥梁中斜拉索长 度长、 精度高及耐久性使用要求。

对附图的简要说明

附图说明

[0080] 图 1为本发明实施例中两端螺母旋合式的锚具;

[0081] 图 2为本发明实施例中两端垫板调隙式的锚具;

[0082] 图 3为本发明实施例中一端叉耳销接一端螺母旋 式的锚具;

[0083] 图 4为图 3所示结构的侧视图。

[0084] 1锚板, 2锚杯, 3连接筒密封组件, 4拉索, 5索端密封结构, 6螺母, 7调隙板 , 8销轴, 9叉耳。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0085] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描 述。

[0086] 本实施例所涉及的拉索是将锌铝合金镀层钢丝 扭绞在一起形成拉索索体, 再在 索体外层热挤聚乙烯防护层, 两端灌锚, 然后盘卷并运输到架设现场, 逐根架 设。

[0087] 具体实施步骤:

[0088] (1) 制作锌铝合金镀层钢丝

[0089] 本实施例所使用的钢丝采用锌铝合金镀层钢丝 , 具有比纯锌镀层更高的耐腐蚀 性能, 锌铝合金镀层分 Zn95A15和 Zn90A110两种, 其中铝的质量含量分别为 4.2% 〜7.2<¾和 9.2<¾〜12.2<¾, 镀层重量不小于 300g/m 2

[0090] (2) 制作标准长度钢丝

[0091] 由于斜拉索每层钢丝存在一定的扭合角, 唯有中心丝在整个制作过程中不发生 扭绞, 始终保持顺直, 所以采用索体中心丝作为标准丝来控制拉索的 整体长度 [0092] 标准丝的长度是通过基线测长法确定的, 具体操作是在钢丝的两端施以一定的 张紧力使钢丝平直, 并进行应力和温度修正, 修正公式为:

[0093] L=L ox [ (1+F/EA) +α (Τ-20) ]

[0094] 式中: L: 钢丝应力下的长度, m;

[0095] L 0 : 无应力设计长度, m;

[0096] F: 张紧力, N;

[0097] E: 钢丝弹性模量, MPa, 制作标准丝是实测值;

[0098] A: 钢丝的截面积, m 2 , 制作标准丝取实测值;

[0099] α: 钢丝线膨胀系数;

[0100] Τ: 环境温度。

[0101] 制作一根标准长度钢丝, 在钢丝的头尾做上特定 (切割) 标识, 然后以此标准 长度钢丝为基准, 通过转移法确定全部拉索的长度。

[0102] (3) 钢丝束扭绞成型

[0103] 拉索是由多层钢丝组成的, 放丝过程中将标准丝设置于拉索截面中心位置 , 全 部钢丝采用左旋扭绞, 扭合角为 2°〜4°, 然后整体绕包定型缠包带, 缠包带绕 向为右旋, 获得半成品拉索索体; 因扭转后各层钢丝长度存在差异, 其他层钢 丝的放丝长度 L , 计算关系式:

[0104] L 0 = L 'xcosa+K

[0105] 其中: a——扭合角, 取值范围 2°〜4°,

[0106] K—制作余量, 根据具体规格和操作等因素选取, 单位 m,

[0107] L '—其他层钢丝的放丝长度, 单位 m,

[0108] L 0 ——中心标准丝长度, 单位 m;

[0109] 索体定型后对索体的外径即裸索直径进行测量 , 因索体截面为六边形, 一般选 取索体截面的外接圆为裸索直径, 测量吋需在外接圆位置处测量多点, 取最大 值作为裸索直径。

[0110] (4) 挤塑

[0111] 在拉索裸索外设置双层高密度聚乙烯 (HDPE) 防护层。 挤塑前根据拉索外径 和两层聚乙烯防护层的厚度要求设定挤塑机模 口和挤出速度, 采用双腔共挤一 次成型技术, 即模口设置两层出料通道, 挤出过程中双层聚乙烯塑料同吋覆盖 裸索。

[0112] 根据拉索抑制抗风雨振的要求, 挤塑后根据设计要求, 在 HDPE外表面设置螺 旋线或压花, 满足拉索在有效抑制风雨激振的效果吋, 风阻系数应不大于 0.8。

[0113] (5) 精下料

[0114] 测量确定每根拉索的初下料位置点, 局部剥套后寻找中心标准丝两端的切割标 识点, 采用非液体式切割机将索体切断, 切割吋应严格保证拉索切割端面与拉 索轴线的垂直度。 然后按照设定长度进行剥套露出钢丝, 剥套过程中不得损伤 钢丝镀层。

[0115] (6) 灌锚

[0116] 锚具是把拉索索力传递给塔和梁的主要连接结 构, 一般拉索使用的锚具结构主 要包括两端螺母旋合式如图 1所示、 垫板调隙式如图 2所示、 一端叉耳销接一端 螺母旋合式如图 3、 4。

[0117] 螺母旋合式锚具

[0118] 螺母旋合式锚具主要由锚杯、 螺母、 锚板、 连接筒密封组件等零部件组成。 此 结构形式拉索主要是通过螺母端面承压传递荷 载, 螺母与锚杯通过强度较好的 梯形螺纹进行旋合连接来实现拉索长度的可连 续调整。 锚杯带有张拉内螺纹, 在施工现场进行安装吋, 通过牵引锚具对缆索施加安装索力。 锚板主要起分丝 的作用, 锚板上分布钢丝孔眼, 将拉索中钢丝穿过对应孔眼后进行镦头。 其外 部锥台能与锚杯内锥腔紧密贴合。

[0119] 端面承压式锚具

[0120] 端面承压式锚具主要由锚杯、 锚板、 连接筒密封组件等零部件组成, 此结构形 式的拉索是将其端面直接承压在锚垫板上, 通过使用不同的间隙调整板来调整 拉索的长度。 调隙板有多种不同的厚度, 以满足施工现场的需求。 锚杯带有张 拉内螺纹, 在施工现场进行安装吋, 通过牵引锚具对缆索施加安装索力。 此类 型的锚具不需要螺母, 锚杯不设置外螺纹。 锚板起分丝作用, 锚板上分布钢丝 孔眼, 将拉索中钢丝穿过对应孔眼后进行镦头。 其外部锥台能与锚杯内锥腔紧 密贴合。

[0121] 一端叉耳销接一端螺母旋合式锚具

[0122] 一端叉耳销接一端螺母旋合式锚具主要由叉耳 、 销轴、 锚杯、 螺母、 连接筒密 封组件等零部件组成。 此结构形式的拉索一端通过叉耳及销轴与塔或 梁端钢结 构进行连接, 另一端通过螺母端面承压传递荷载并实现拉索 长度的连续可调。 锚杯带有张拉内螺纹, 在施工现场进行安装吋, 通过牵引锚具对缆索施加安装 索力。 锚板主要起分丝的作用, 锚板上分布钢丝孔眼, 将拉索中钢丝穿过对应 孔眼后进行镦头。 其外部锥台能与锚杯内锥腔紧密贴合。

[0123] 以上三种结构的连接筒密封组件均采用新型索 端密封技术, 通过在连接筒外部 采用密封罩进行首道密封, 在连接筒靠近端口的内壁采用弹性密封圈与密 封压 环实现第二道密封。 通过两道密封最终实现了拉索索端即锚具和 PE索体分界处 的密封, 密封组件刚性更强, 不易破损, 使用寿命更长, 密封结构更耐久。

[0124] 进一步, 拉索索端的密封提供一种可靠的机械密封结构 , 解决水份沿 PE索体进 入锚具造成腐蚀的问题, 同吋采用钢结构密封, 作为热收缩套结构的替代, 能 够克服热收缩套容易破损的难题。

[0125] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为: 一种新型拉索索端耐久型密封结构 , 与锚具的连接筒配合安装, 包括弹性密封圈、 密封压环和密封罩, 所述密封 压环内设于连接筒端口且外端露于连接筒以外 , 所述连接筒内壁相对密封压环 的内端面成型有挤压面, 所述弹性密封圈设置在密封压环的内端面和所 述挤压 面之间, 并在该挤压面的作用下受压变形而与拉索外壁 贴合; 所述密封罩设置 在连接筒的前端, 具有哈呋结构, 前部与拉索外壁接触配合且相应的接触面上 设置密封圈, 后部与所述密封压环或连接筒接触配合且相应 的接触面处设置密 封条。

[0126] 锚具防腐采用热镀锌或油漆涂装, 热镀锌的厚度要求不小于 90μηι, 油漆涂 装的厚度根据钢结构规范和设计要求进行设定 。

[0127] 灌锚采用冷铸镦头锚或热铸锚, 具体操作分别为,

[0128] ①冷铸镦头锚

[0129] a将钢丝端头和锚杯在灌锚台上固定, 对锚杯部分的钢丝进行清洗油污、 锈蚀 , 同吋清洗锚杯内壁;

[0130] b穿丝镦头: 将两端的钢丝对照锚板孔位均匀分幵, 采用镦头器对每根钢丝进 行镦头, 镦头尺寸要求: 镦头直径≥1.40, 镦头高 ≥1.0D, D为钢丝直径;

[0131] c锚杯内冷填料的主要成分包括钢球、 岩粉、 环氧树脂、 固化剂、 二丁脂、 稀 释剂, 将搅拌均匀的冷填料灌注于锚杯内, 灌注同吋配合振动泵振动, 让冷填 料充分填充锚具和钢丝之间的间隙;

[0132] ②热铸锚

[0133] 采用锌铜或者锌铜铝合金进行浇铸, 其中锌铜合金的成分为 98%±0.2<¾的锌和 2 ^iO^^的铜; 锌铜铝合金中铝含量为 4<¾〜7<¾, 铜含量 1<¾〜2<¾, 锌含量 91<¾〜 95% , 灌锚过程如下:

[0134] a钢丝端头和锚杯在灌锚台上垂直固定, 将锚杯部分的锌铝合金镀层钢丝呈同 心圆散幵, 然后清洗钢丝表面的油污和锈蚀, 同吋清洗锚杯内壁;

[0135] b锚杯内的钢丝应保持索体中心与锚杯中心一 , 并保证钢丝的任何部位不与 锚杯接触;

[0136] c锚杯下口应进行密封, 防止注入的合金从下口漏出, 灌铸锌铜或者锌铜铝合 金前应将锚杯预热;

[0137] d将合金注入锚杯吋, 应避免任何振动, 浇铸应一次完成, 不得中断。

[0138] (7) 张拉 /顶压检测

[0139] 张拉 /顶压是检验拉索质量的重要手段, 根据灌锚填料的不同, 冷铸锚拉索在 出厂前进行张拉检测, 热铸锚拉索进行顶压检测, 具体操作如下:

[0140] 冷铸锚拉索, 拉索的超张拉力取 1.1〜1.5倍的设计索力, 张拉完成要求锚杯内 铸体回缩值不超过 6mm,

[0141] 张拉后将张拉力卸载至 20%的超张拉力或成桥索力, 在此条件下对拉索进行测 长检测, 长度测量应在恒温、 避光条件下进行, 拉索基准温度下的无应力长度 计算公式如下:

[0142]

\* MERGEFORMAT

[0143] L eo—拉索基准温度下的无应力长度, 单位为 m;

[0144] L C p—拉索承受张拉力 P 2 。的长度, 单位为 m;

[0145] P 20 —— 20%的超张拉力, 单位为 N;

[0146] A—索体钢丝束的公称截面积, 单位为 mm 2;

[0147] E——弹性模量, 单位为 MPa;

[0148] ——斜拉索线胀系数, 取 0.000012/°C;

[0149] t—斜拉索长度测量吋的稳定均匀温度, 单位为 °C;

[0150] t o—斜拉桥设计基准温度, 由设计确定, 单位为 °C;

[0151] 拉索基准温度下的无应力长度误差要求如下:

[0152] L co≤100m, 索长误差应不超过 10mm;

[0153] L co > 100m, 索长误差应不超过 L c 。/20000+5mm;

[0154] 热铸锚拉索顶压力取 1.25倍的设计索力, 顶压完成要求锚杯内铸体回缩值不超 过 6mm。

[0155] (8) 盘卷

[0156] 拉索采用脱胎或钢盘形式盘卷, 盘卷前对拉索外表面进行包装, 然后逐层进行 盘卷收线, 要求盘卷内径不小于拉索外径的 20倍, 并且盘卷内径不小于 1.6m。

[0157] (9) 存储

[0158] 成品拉索在室内或室外存储, 室外存储应采用油布遮盖。 存储场地需通风并有 防火措施, 确保拉索存储期的质量和安全。

本发明的实施方式

[0159] 在此处键入本发明的实施方式描述段落。

工业实用性 [0160] 在此处键入工业实用性描述段落。 序列表自由内容

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