[實(shí)用新型]一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復(fù)合斜拉索

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420489012.0
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN204151679U
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安群慧;潘東發(fā);褚文濤;毛偉琦;涂滿明;周功建;王夷;李韓;彭夢澤;張衛(wèi)紅
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵大橋局集團(tuán)有限公司
• 主分類號: E01D19/16
• 分類號: E01D19/16;E01D11/04
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務(wù)所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及斜拉索領(lǐng)域，具體涉及一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復(fù)合斜拉索。

背景技術(shù)

斜拉索是斜拉橋的主要承力構(gòu)件，斜拉索的等效剛度決定了斜拉橋的整體剛度，隨著斜拉橋跨徑的不斷增大，斜拉索的長度也隨之增加，當(dāng)斜拉橋的跨徑大于2km時(shí)，需要使用長度大于1km的超長鋼斜拉索。

現(xiàn)有的超長鋼斜拉索不僅自重較大，而且抗風(fēng)穩(wěn)定性較差，使用超長鋼斜拉索架設(shè)斜拉橋的過程中，張拉超長鋼斜拉索的施工難度較大；施工完成后，超長鋼斜拉索不僅承載效率較低，而且垂度效應(yīng)比較顯著，耐久性較差，因此，超長鋼斜拉索難以用于大跨度斜拉橋的施工。

為解決超長鋼斜拉索自重較大的問題，現(xiàn)階段通常將碳纖維材料與鋼材復(fù)合，專利號為201010135957.9.1的發(fā)明專利公開了一種全封閉碳纖維絲與高強(qiáng)鋼絲復(fù)合拉索，其芯部采用高強(qiáng)鋼絲，高強(qiáng)鋼絲的外部覆有Z形碳纖維絲，其重量為80噸/km。

現(xiàn)有的復(fù)合斜拉索在使用時(shí)，存在以下缺陷：

(1)采用復(fù)合斜拉索制成的大跨度斜拉橋，通常需要采用空氣動(dòng)力學(xué)減振措施，或者在斜拉索上安裝阻尼器，來增加斜拉索的抗風(fēng)穩(wěn)定性，使用成本較高；當(dāng)斜拉橋的跨度大于2km時(shí)，空氣動(dòng)力學(xué)減振措施和阻尼器難以達(dá)到增加斜拉索的抗風(fēng)穩(wěn)定性的作用。

(2)使用復(fù)合斜拉索進(jìn)行跨度大于2km的斜拉橋施工時(shí)，需要使用大型起重設(shè)備進(jìn)行整股斜拉索的運(yùn)輸，同時(shí)使用超大的軟牽引力裝置和拉桿牽引裝置進(jìn)行牽引，施工難度較大。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復(fù)合斜拉索，能夠加速斜拉索的振動(dòng)衰減，有效增大超長斜拉索抗風(fēng)穩(wěn)定性，而且降低斜拉索的重量，有效提高斜拉索的橫向抗剪強(qiáng)度，降低施工難度。

為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復(fù)合斜拉索，包括由內(nèi)到外依次設(shè)置的芯層、2～4層復(fù)合層和1～2層護(hù)套，芯層和復(fù)合層之間填充有粘彈性阻尼材料，所述芯層由若干高強(qiáng)度鋼絞線緊密排列構(gòu)成，所述復(fù)合層由若干復(fù)合纖維緊密排列構(gòu)成，相鄰的復(fù)合層之間緊密貼合，復(fù)合纖維由1根高強(qiáng)鋼絲和6根碳纖維絲制成，6根碳纖維絲包繞在高強(qiáng)鋼絲的外圍，絞合為一體。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述復(fù)合層和護(hù)套之間填充有耐磨材料。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述耐磨材料為玄武巖纖維絲、芳綸纖維或者玻璃纖維。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述復(fù)合層的橫截面呈正六邊形。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，每根復(fù)合纖維的外圍均包覆有耐磨層。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述護(hù)套采用高密度聚乙烯制成。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述芯層的橫截面呈正六邊形。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述高強(qiáng)度鋼絞線的直徑為1～10mm。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述高強(qiáng)鋼絲的直徑與碳纖維絲的直徑相同，均為1～10mm。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述復(fù)合層的層數(shù)為3層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本實(shí)用新型的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復(fù)合斜拉索，包括芯層和復(fù)合層，芯層和復(fù)合層之間填充有粘彈性阻尼材料，斜拉索在使用中發(fā)生振動(dòng)時(shí)，芯層和復(fù)合層相對運(yùn)動(dòng)，均與粘彈性阻尼材料發(fā)生摩擦，能夠增大斜拉索內(nèi)部的阻尼，進(jìn)而提高斜拉索的對數(shù)折減率至4％～6％，與現(xiàn)有技術(shù)中需要采用空氣動(dòng)力學(xué)減振措施，或者在斜拉索上安裝阻尼器相比，不僅能夠降低使用成本，而且能夠加速斜拉索的振動(dòng)衰減，有效增大超長斜拉索抗風(fēng)穩(wěn)定性。

(2)本實(shí)用新型的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復(fù)合斜拉索，包括2～4層復(fù)合層，每層復(fù)合層均由碳纖維-鋼絞線復(fù)合纖維組成，復(fù)合纖維均由1根高強(qiáng)鋼絲和6根碳纖維絲制成，6根碳纖維絲包繞在高強(qiáng)鋼絲的外圍，絞合為一體，采用該復(fù)合層制成的單根斜拉索，其重量為0.4噸/km，與現(xiàn)有技術(shù)中的整股復(fù)合斜拉索的重量為80噸/km相比，不僅能夠有效降低斜拉索的重量，而且能夠保證斜拉索的橫向抗剪強(qiáng)度。

由于本實(shí)用新型的斜拉索中含有碳纖維絲，因此能夠進(jìn)行單根運(yùn)輸及掛索；斜拉索安裝完畢后可采用用于含碳纖維絲的斜拉索夾片錨具逐根張拉錨固，能夠有效降低超長超重斜拉索的運(yùn)輸及施工難度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復(fù)合斜拉索橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中復(fù)合纖維橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。