[發明專利]一種主纜抗滑裝置及抗滑鞍座和索夾

無效

• 申請號: 201410263239.8
• 申請日: 2014-06-14
• 公開（公告）號: CN103993558A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 蘇傳海
• 申請（專利權）人: 蘇傳海
• 主分類號: E01D19/14
• 分類號: E01D19/14;E01D19/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及懸索橋的鞍座和索夾，特別是一種用來增強鞍座或索夾同其內主纜絲股間抗滑能力的裝置。

背景技術

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。

主纜一般由若干鍍鋅高強鋼絲、鍍鋅高強鋼絲繩、鍍鋅高強鋼絞線緊密集成，鞍座是主纜與橋梁塔墩的連接件，索夾則是主纜與吊索的連接件。主纜在鞍座兩側附近的軸力存在差異，使主纜與鞍座接觸面存在切向滑動力。懸索橋的吊索一般在橋梁立面內沿豎向布置，除位于一跨主纜的最低點處外，索夾處吊索軸力沿主纜切向的分力一般非零，使主纜與索夾接觸面存在切向滑動力。

切向滑動力使主纜同鞍座或索夾間具有滑動趨勢，現有技術一般采用在接觸面上產生的摩擦力來抗滑。主纜同鞍座或索夾的接觸介質均為金屬材料，適用粘著-犁溝摩擦理論，工程實踐中一般采用不甚精確、但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一個必要條件，是在接觸面上存在壓力。由于懸索橋主纜通過鞍座懸掛在主塔上，主纜在鞍座處轉向，導致主纜與鞍座接觸面上存在巨大的壓力。主纜與索夾接觸面上，雖然不存在這種構造壓力，但現有技術通過給橫截面呈環狀的索夾壁施加拉力，使環狀索夾壁具有減小內徑的趨勢，位于其內的主纜阻止了環狀索夾壁減小內徑的趨勢，使得主纜與索夾的接觸面上存在壓力。

根據庫倫摩擦理論，提高接觸面的摩擦系數是增強抗滑能力的一個途徑。但在工程實踐中，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，鞍座鞍槽和索夾一般采用鑄鋼，其與主纜的接觸面需作熱噴鋅（鋁）處理，熱噴鋅（鋁）干膜厚度一般不小于200um。根據粘著-犁溝摩擦理論可知，在不改變接觸面介質的材質的條件下，想要提高接觸面摩擦系數是非常困難的。

現有的鞍座技術中，鞍座一般包括承纜槽、鞍體、底板、滑動板和底座。主纜從承纜槽中通過，承纜槽與鞍體相連，鞍體與底板相連，滑動板位于底板和底座之間，底座固連在墩塔頂部。滑動板的作用是便于施工過程中實施鞍座預偏及頂推施工，頂推完畢后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，包括底部和側壁。承纜槽底部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。為了便于主纜絲股整形入鞍，承纜槽還可包含豎向隔板，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后，一般還在鞍槽中主纜絲股上方填入鋅塊，鋅塊上方壓鋅板，并在鋅板上方用螺桿將U形承纜槽側壁上部對拉，以改善承纜槽側壁的受力狀態并增加主纜絲股同鞍槽底接觸面上的壓力。

在現有鞍座技術中，主纜與鞍座間的抗滑力一般由以下兩項摩擦力提供：一是承纜槽底部與主纜間的摩擦力；二是承纜槽側壁及豎向隔板與主纜間的摩擦力。作用在鞍槽底與主纜接觸面上的壓力是主纜徑向力；作用在承纜槽側壁和豎向隔板與主纜接觸面上的壓力是主纜絲股側向力。考慮到相對于主纜徑向力而言，主纜絲股側向力很小；故前述第二項摩擦力提供的抗滑能力很小，一般認為主纜與鞍座間的抗滑力絕大部分是由前述第一項摩擦力提供，以至于我國現行《公路懸索橋設計規范》在進行鞍槽內主纜抗滑驗算時，忽略了絲股側向力作用引起的抗滑能力。

現有的鞍座技術的一個缺陷是，主纜徑向力只在主纜與鞍槽底的接觸面上產生抗滑摩擦力。本發明通過使用一種抗滑裝置來增加鞍座與主纜間有效摩擦面的數量的方法，使主纜徑向力能在多個接觸面上產生抗滑摩擦力，從而使鞍座抗滑能力得到大幅度提升。

現有的索夾技術中，索夾一般采用兩片式，兩片半圓環形索夾壁在主纜外圍對合，并通過螺桿連接，通過給螺桿施加拉力，使索夾壁因受拉而減小內徑，從而牢牢握住從索夾中通過的主纜。為使索夾與主纜接觸面充分密貼，索夾壁一般采用延伸率高的鑄鋼材料，同時為了讓索夾壁受拉時能夠充分變形以適應主纜形狀，索夾壁厚度不能太大，這限制了單位長度的索夾壁的承拉能力，兩片索夾的連接螺桿一般沿主纜軸線方向單排排列，使得索夾沿主纜軸向的長度較大。

在現有的索夾技術中，主纜與索夾間的抗滑力由其接觸面上的摩擦力提供。抗滑力大小與接觸面壓力成正比，但接觸面壓力會導致主纜孔隙率降低，為防止索夾出口處主纜絲股局部應力過高，一般將索夾內外的主纜絲股孔隙率差別限制在2%以內，可見接觸面壓力是不能隨意提高的。因此，根據現有技術，增加索夾抗滑力的主要方法就是增加索夾沿主纜的長度。