本發明涉及懸索橋,具體是一種懸索橋用防索夾滑移主纜,以及該主纜與防滑移索夾之間的裝配結構和該主纜的成纜方法。
背景技術:
1、在懸索橋的受力結構體系中,主纜經錨碇和主塔的支撐和轉向而形成近似于懸鏈線的架設形態,連接橋面的吊索/吊桿經由索夾的轉接而與主纜相連,以使主纜承載來自橋面的動、靜載荷。
2、在主纜的架設過程中,是將斷面基本為六邊形的各索股,以設定主纜的斷面基本為六邊形結構的底角處為起點,按照由下而上、左右交錯的排列順序逐根架設,后經緊纜施工形成斷面基本為圓形的等徑結構。各索夾按照在主纜長度方向上預設的對應索夾設吊節點而鎖抱連接,在主纜的長度方向上形成間距排布。也就是說,索夾是鎖抱在等徑結構的主纜上的,由于主纜的懸鏈線架設形態,鎖抱于主纜上的絕大部分索夾處于傾斜排布狀態,但所連接吊索/吊桿的拉力是垂直向下的,這會使索夾在主纜上產生下滑分力,該下滑分力需要由索夾鎖抱在主纜上的摩阻力來抵抗,即索夾在主纜上的穩定性完全依賴于鎖緊螺栓對索夾半體周向對接鎖抱緊度之下的摩擦力。當索夾在主纜上的鎖抱摩阻力不足時,索夾會在懸鏈線的主纜上產生松動、下滑,近年來懸索橋結構中的索夾滑移現象時有發生,這會直接影響懸索橋受力結構體系的重新分配,以及損壞主纜的構成鋼絲和外部防護結構,增加安全隱患。
3、造成索夾在主纜上的鎖抱摩阻力不足的原因有很多,主要體現為主纜在自重及橋面動靜載荷影響之下的變細,以及索夾的鎖緊螺栓有效鎖緊力減小等。一直以來,為防止索夾在主纜上松動、滑移,采取的技術措施是對索夾結構進行優化設計,包括增大索夾的長度來增加鎖緊螺栓的排布數量等。然而,過長的索夾不僅增大了索夾在主纜上的裝配技術難度及后期監測技術難度,還會對所鎖抱的主纜構成鋼絲產生很大的二次應力、甚至直接造成鋼絲損傷,這尤其以主塔附近最為明顯;更何況,由于鎖緊螺栓始終存在約1~2mm的彈性伸長量,微小的直徑縮減變化會使鎖緊螺栓的有效預應力損失,故單純靠鎖緊螺栓對索夾在主纜上的鎖抱很難使索夾達到理想化的穩定性。
技術實現思路
1、本發明的技術目的在于:針對于上述懸索橋受力結構體系的特殊性以及現有技術的不足,提供一種防索夾滑移效果優異的懸索橋用防索夾滑移主纜,以及該主纜與防滑移索夾之間的裝配結構和該主纜的成纜方法。
2、本發明的技術目的通過下述技術方案實現,一種懸索橋用防索夾滑移主纜,包括以懸鏈線結構架設于懸索橋結構中的主纜本體;
3、沿著所述主纜本體的長度方向,預設有若干個間距排布的索夾設吊節點;
4、每一索夾設吊節點具有從上到下由小變大的變徑結構索夾安裝段,所述索夾安裝段用作連接索夾;
5、所述索夾安裝段的上端從所述主纜本體的等徑結構中平滑過渡。
6、上述技術措施針對于上述懸索橋受力結構體系的特殊性,將主纜上的索夾設吊節點設置為變徑的錐形體結構,以主纜上的變徑錐形體結構對外部所鎖抱索夾的軸向位移嵌固特性而配合摩擦力來抵抗索夾的下滑分力,阻擋索夾在主纜上因服役的自然工況環境因素所產生松動后的滑移,確保索夾在主纜上形成穩固連接,防滑移技術效果優異。
7、作為優選技術方案之一,所述索夾設吊節點具有處在所述索夾安裝段下端、延續所述索夾安裝段變徑結構的滑移預留段;
8、所述滑移預留段用作對所述索夾安裝段所連接索夾的滑移作留空余量。
9、上述技術措施在索夾預設安裝位置的下端處,形成了延續安裝段變徑結構的預留段,以適應于索夾在主纜上因服役的自然工況環境因素所產生松動后的些許允許滑移,進而增強主纜對索夾的嵌固特性,同時預防滑移的索夾在主纜上的變徑安裝結構中產生下端端部環向脫空,有利于主纜外部防護層及主纜與索夾之間密封結構的成型。
10、進一步的,所述索夾設吊節點具有從上到下由大變小的變徑結構過渡段;
11、所述過渡段的上端從所述滑移預留段的下端處平滑過渡,所述過渡段的下端在所述主纜本體的等徑結構中平滑過渡。
12、上述技術措施基于索夾安裝段在主纜上的變徑結構,使變徑結構的索夾安裝段緊實、平順的融入主纜本體結構的等徑結構中,以避免變徑結構的索夾安裝段在下端處形成支撐懸空間隙對主纜整體受力性能及密封防護性能造成不利影響,同時對變徑結構的索夾安裝段在主纜中的排布穩定性形成可靠地支撐。
13、作為優選技術方案之一,所述主纜本體在緊纜施工之前,是由若干根斷面為六邊形的索股依序排列成斷面為同心環層分布的六邊形結構;
14、在所述主纜本體上的每一索夾設吊節點處,在同心環層分布的至少一圈層間結合處填充有若干根錐形結構的填充鋼絲,同一圈層間結合處填充的各填充鋼絲組成主纜本體內的填充層。
15、上述技術措施基于主纜在緊纜施工前的六邊形同心環層排布結構,以同心環層的層間結合處作為變徑結構填充的排布空間,既滿足了對主纜環向的基本均勻填充,又在基本不影響各索股排列架設的前提下能夠使錐形填充鋼絲輕松填充排布,還能使填充的鋼絲形成穩定的約束限位,以防松散、脫落。
16、進一步的,同一圈層間結合處填充的各填充鋼絲依次緊密排列;
17、每一根填充鋼絲的斷面為圓形結構。
18、上述技術措施的填充鋼絲滿足了對主纜環向的基本均勻填充,又具有良好的可自由排列特性,以適應于主纜在緊纜施工中各填充鋼絲隨著六邊形索股的整圓而自由的密實排列。
19、進一步的,所述索夾設吊節點處填充的每一根填充鋼絲為具有小徑端和大徑端的細長錐形結構;
20、對應于索夾設吊節點處的索夾安裝段變徑結構和過渡段變徑結構,同一圈層間結合處填充的填充鋼絲分為兩組,以填充構成所述索夾安裝段變徑結構的各填充鋼絲為一組,以填充構成所述過渡段變徑結構的各填充鋼絲為另一組,這兩組填充鋼絲在所述索夾設吊節點處的對應層間結合處以大徑端靠近、小徑端遠離的方式形成梭形結構填充;
21、且填充構成所述索夾安裝段變徑結構的各填充鋼絲的長度,大于對應索夾的纜孔長度。
22、上述技術措施在滿足對主纜的索夾設吊節點進行變徑的梭形填充的前提下,有利于錐形結構的填充鋼絲輕松制造成型,對填充鋼絲的成型結構精度相對要求較低。
23、或者,進一步的,對應于索夾設吊節點處的索夾安裝段變徑結構和過渡段變徑結構,同一圈層間結合處填充的每一根填充鋼絲為兩端小、中部大的細長梭形結構,以所述填充鋼絲處在上側位的錐形段填充構成所述索夾安裝段的變徑結構,以所述填充鋼絲處在下側位的錐形段填充構成所述過渡段的變徑結構;
24、且填充構成所述索夾安裝段變徑結構的填充鋼絲錐形段的長度,大于對應索夾的纜孔長度。
25、上述技術措施在滿足對主纜的索夾設吊節點進行變徑的梭形填充的前提下,通過一根梭形結構的填充鋼絲排布來達到相反的兩段變徑結構的構建,相對有利于簡化填充鋼絲在索股間的填充操作。
26、一種懸索橋用防索夾滑移主纜與防滑移索夾裝配結構,包括上述的主纜和索夾;
27、所述索夾的構成半體,在周向上組成匹配于對應索夾設吊節點處的索夾安裝段變徑結構的錐形纜孔;
28、所述索夾的構成半體,由若干鎖緊螺栓周向對接而鎖抱對應索夾設吊節點處的索夾安裝段,所述索夾的錐形纜孔變徑方向與對應索夾安裝段的變徑方向相一致。
29、上述主纜與索夾之間的裝配結構,基于如上所述的防索夾滑移主纜,并配備了纜孔變徑結構的索夾,從而使索夾的錐形纜孔順著主纜上的對應變徑結構索夾安裝段而鎖抱,形成錐形套對錐形體的套裝配合關系,一方面索夾纜孔的構成結構(即索夾半體)不會對主纜的構成鋼絲造成損傷,二方面主纜對索夾的軸向下行滑移形成可靠地嵌固,這種嵌固預緊力在索夾保持正常鎖抱狀態下,隨著索夾的軸向下行滑移而加劇,如此,以主纜上的變徑結構對外部所鎖抱索夾的軸向位移嵌固而配合摩擦力來抵抗索夾的下滑分力,阻擋索夾在主纜上因服役的自然工況環境因素所產生松動后的滑移,確保索夾在主纜上形成穩固連接,防滑移技術效果優異。
30、進一步的,所述索夾的錐形纜孔大徑端處具有柔形護層,所述柔形護層環向包覆在所述索夾的錐形纜孔大徑端;
31、所述索夾的錐形纜孔大徑端以柔形護層接觸對應索夾設吊節點處的索夾安裝段。
32、再進一步的,所述柔形護層為橡膠護套。
33、上述技術措施對索夾在主纜上的安裝下端位置進行柔形隔離,以使索夾的纜孔下端通過柔形護層與主纜的變徑結構索夾安裝段形成接觸,從而避免可能存在下行滑移的索夾對變徑結構的主纜構成鋼絲造成損傷。
34、一種上述懸索橋用防索夾滑移主纜的成纜方法,所述成纜方法包括如下技術手段:
35、將斷面為六邊形的各索股,以設定主纜本體的斷面六邊形結構底角處為起點,按照由下而上、左右交錯的排列順序進行逐根架設;
36、在各索股的逐根排列架設過程中,按照在每一索夾設吊節點處進行對應填充的設計,當主纜本體的對應填充位同心環層的各構成索股完成當前工序的排列架設之后、被相鄰同心環層的構成索股對應覆蓋之前,在當前位置的外層索股內壁面/內層索股外壁面上緊密排列順著所在索股的錐形填充鋼絲,并將所在索股內壁面/外壁面上排列好的填充鋼絲捆扎固定;
37、直至按照由下而上、左右交錯排列順序架設的各索股構成六邊形的主纜本體結構,在主纜本體的對應層間結合處圍成一圈呈齒形軌跡排布的填充層;
38、對主纜本體進行緊纜施工,使主纜本體的斷面變為圓形,并由若干周向捆扎的鋼帶定位束緊;被對應外層的索股所包覆的各填充鋼絲隱藏在主纜本體的內部,并對當前索夾設吊節點形成錐形的變徑結構支撐。
39、上述技術措施基于主纜在緊纜施工前的六邊形同心環層排布結構,以六邊形同心環層結構在構建過程中的排列順序,按照設計填充的層間結合處而逐步在外層索股的內壁面上進行對應填充鋼絲的填充排布,以使所構建的六邊形同心環層結構在建成后而形成近似齒形軌跡排布(因六邊形索股所構建的同一環層的輪廓邊所致)的填充層,一方面能夠確保緊纜施工后的圓形結構主纜被基本均勻的環向填充,二方面對所填充的鋼絲形成穩定的約束限位,整體性好,三方面配合六邊形索股的架設過程而易于施工。
40、本發明的有益技術效果是:上述技術措施針對于上述懸索橋受力結構體系的特殊性,將主纜上的索夾設吊節點(主要指傾斜位的索夾設吊節點,若處于主纜的懸鏈線底部、接近于水平狀態的索夾設吊節點可排除)設置為變直徑的錐形體結構,以主纜上的變徑錐形體結構對外部所鎖抱索夾的軸向位移嵌固特性而配合摩擦力來抵抗索夾的下滑分力,這種嵌固預緊力在索夾保持正常鎖抱狀態下,隨著索夾的軸向下行滑移而加劇,阻擋索夾在主纜上因服役的自然工況環境因素所產生松動后的滑移,確保索夾在主纜上形成穩固連接,防滑移技術效果優異。