專利名稱：單獨保護(hù)的合股線,其在建筑中的使用以及其制造方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于土木工程結(jié)構(gòu)，特別是用于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)部分或懸掛結(jié)構(gòu)部分中的單獨保護(hù)的合股線。
由于通常在實際中使用了未覆層的合股線，因此應(yīng)注意確保不能使它們處于腐蝕性環(huán)境中。直接將這些合股線放入混凝土中或放入充滿了水泥漿或石蠟或滑脂的共用護(hù)套中。水泥的鈍性和石油基制品防腐蝕性增強了防腐保護(hù)能力。
眾所周知，合股線由一個塑料外套單獨保護(hù)，所述塑料外套通常由高密度聚乙烯(HDPE)或一種環(huán)氧樹脂制成，其繞金屬絲形成了一個密封隔層。在金屬絲與獨立保護(hù)套之間存在的間隙中填有填料，這種填料一般有幾種類型(如石蠟，滑脂，聚合物等)，為了增強合股線的防腐性。
填料允許絞合的金屬絲相對于它們各自的護(hù)套滑動(滑脂護(hù)套的合股線或石蠟護(hù)套的合股線)，或相反，形成粘合以便傳遞護(hù)套及合股線(膠接合股線)之間的剪切力。
在膠合的合股線內(nèi)，填料通常是一種粘接在金屬絲上以及護(hù)套內(nèi)側(cè)的聚合物。當(dāng)必須將剪切力從護(hù)套傳遞至金屬絲時，特別應(yīng)使用膠合的合股線，這種情況例如發(fā)生在用于支承懸索橋的纜索中，每一掛鉤所傳遞的載荷在緊固掛鉤的夾緊裝置處產(chǎn)生一個作用在纜索上的切向力的情況(見EP-A-0 855471)。
在滑脂護(hù)套或石蠟護(hù)套的合股線中，填料為一種潤滑劑。其具有以下幾個優(yōu)點(a)通過潤滑其金屬絲之間的摩擦，能夠提高合股線的疲勞特性。
(b)避免了合股線承受的張力由于合股線形狀而在合股線的特定部分產(chǎn)生剪切和/或拉伸應(yīng)力的集中，剪切和/或拉伸應(yīng)力的集中會造成護(hù)套破裂，因此不再密封而使金屬暴露于腐蝕劑中。
(c)在特定的結(jié)構(gòu)中，允許逐一更換合股線，而護(hù)套仍在構(gòu)件中保持應(yīng)有的位置。
在實際使用中，一根包含一根或多根滑脂或石蠟護(hù)套合股線的纜索會受到張力變化和溫度變化的影響。由于塑料和金屬通常不具有相同的彈性和熱膨脹系數(shù)，因此這些變化會導(dǎo)致護(hù)套和合股線伸不同的延伸。
特別是，護(hù)套通常具有比金屬絲大得多的熱膨脹系數(shù)，如果我們考慮到廣泛用于這種合股線的鋼和HDPE的情況，兩個熱膨脹系數(shù)之比為大約20，這可能會導(dǎo)致保護(hù)套的損壞，當(dāng)受熱時，護(hù)套會大大伸長；相反，在受冷的時候護(hù)套收縮過多，會造成喪失纜索端部的密封。
本發(fā)明的一種合股線包括一組絞合金屬絲，一個包容了所述金屬絲組的塑料護(hù)套，以及一種柔軟的填料，所述填料填充了絞合金屬絲組中金屬絲之間的內(nèi)部間隙和絞合金屬絲組中金屬絲外圍與護(hù)套內(nèi)表面之間的外圍間隙。根據(jù)本發(fā)明，在合股線橫截面中所述外圍間隙的面積介于P×e最小和0.6×S2之間，其中，P表示金屬絲組的外部周長，e最?。?.05mm，S2為位于金屬絲組外圍和內(nèi)接金屬絲組的最小圓(C)之間的間隙的累計面積。
因此，能夠獲得這樣的“半粘著”合股線，其中，柔軟填料的調(diào)節(jié)量能夠使其保留滑脂護(hù)套合股線的(a)和(b)優(yōu)點，同時仍確保單獨護(hù)套隨動于金屬絲的宏觀變形。
護(hù)套內(nèi)表面中存在的螺旋肋可進(jìn)入相鄰?fù)鈬饘俳z之間形成的槽。這些肋與這些槽協(xié)同作用可協(xié)調(diào)宏觀變形。調(diào)節(jié)填料量以便所述螺旋肋不會過大進(jìn)入槽中，因為所述進(jìn)入通過形狀粘附可使護(hù)套鎖定在金屬絲上，從而在護(hù)套中產(chǎn)生應(yīng)力，特別是易造成撕裂護(hù)套的剪切力。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，合股線護(hù)套的厚度至少為φ/5，其中φ表示位于絞合絲組外圍的金屬絲直徑。
本發(fā)明的另一個方面涉及上述合股線在建筑結(jié)構(gòu)中作為用于承受張力的構(gòu)件的用途。特別是，合股線可形成用于建筑物的懸掛系統(tǒng)的拉索或用于建筑物的預(yù)應(yīng)力纜索的一部分。
本發(fā)明的第三個方面涉及一種生產(chǎn)合股線的方法，其包括如下步驟-用一種柔軟的填料涂覆一組絞合的金屬絲，以便所述填料能夠填充絲組中絞合金屬絲之間的內(nèi)部間隙且所述填料在金屬絲組的周圍凸起；-刮拭被涂覆金屬絲組的外圍，以便絲組的每單位長度保留適量的填料，所述每單位長度的填料的量介于S1+(P×e最小)和S1+(0.6×S2)之間，其中S1表示合股線橫截面上所述內(nèi)部間隙的累計面積，P為絞合絲組的外部周長，e最?。?.05mm，而S2為位于絲組外圍和內(nèi)接絲組的最小圓之間的間隙的累計面積；-繞涂覆有所述量的填料的金屬絲組擠壓成型一塑料護(hù)套。
有利地，刮拭步驟通過轉(zhuǎn)動地安裝的刮拭板進(jìn)行，涂覆的金屬絲組被輸送通過該刮拭板。
絞合金屬絲2組被包裹在外層護(hù)套4內(nèi)，所述外層護(hù)套由如聚烯烴，特別是高密度聚乙烯或聚酰胺這樣的柔性塑料制成。
柔軟的填料3，如非晶態(tài)聚合物，石油潤滑脂或石蠟填充了護(hù)套內(nèi)由金屬絲2限定的間隙。較理想的是，這種填料3具有潤滑特性。上述的間隙包括-內(nèi)部間隙5，其橫截面的形式為曲線三角形，所述曲線三角形的側(cè)面由三根相鄰金屬絲的周邊部分構(gòu)成；-外圍間隙6，其位于合股線的外圍金屬絲和其護(hù)套4內(nèi)表面之間。
參照附圖
2，我們將對應(yīng)于內(nèi)部間隙5的上述曲線三角形的累計面積標(biāo)記為S1，在本例中的內(nèi)部間隙5的數(shù)量為6。另外我們將合股線的橫截面中，金屬絲2組周邊與內(nèi)接該金屬絲組的最小圓C之間的間隙7的累計面積標(biāo)記為S2。在本實施例中也有六個間隙7，圓C與合股線中六根周邊金屬絲相切。最后，P表示金屬絲組的外部周長，φ表示外圍金屬絲的直徑。通常的值為φ＝5mm，中心金屬絲的直徑稍大一些，如5.7mm。
外圍間隙6在合股線橫截面中的面積介于P×e最小和0.6×S2之間，e最小表示填料3的最小厚度，其等于0.05mm。外部護(hù)套4的最小厚度最好為φ/5或更大。
該合股線的生產(chǎn)過程從由傳統(tǒng)拉絲工藝獲得的一組金屬絲2開始。這些金屬絲2以已知的方式經(jīng)如鍍鋅或galfanizing這樣的電化學(xué)處理，以增強抗腐蝕性。
參照圖3，在一段合股線通過模具10進(jìn)行擠壓成型塑料護(hù)套4之前，這部分合股線未被扭絞，以展開其金屬絲2。這可通過在兩個夾緊裝置11中夾緊該部分的端部實現(xiàn)，所述夾緊裝置會受到與合股線節(jié)矩相反指向的相對扭轉(zhuǎn)力矩的作用。柔軟的填料通過注射或噴射被引入未絞合部分。在放松了夾緊裝置11之后，金屬絲合攏，而將填料3填入內(nèi)部間隙5并使該填料在金屬絲組的周圍凸起。接著，使這樣處理過的部分輸送通過刮拭板12，用該刮拭板12使絞合金屬絲組上留下適量的填料3。刮拭板12的下游為用于注射護(hù)套4的塑料的系統(tǒng)16，然后牽引合股線通過擠壓模具10，以確定合股線的外形和厚度e。
由刮拭板12留下的填料3的量以合股線的每單位長度計算，在S最小＝S1+(P×e最小)和S最大＝S1+(0.6×S2)之間，以滿足前面所說的外圍間隙6的尺寸條件。
圖4說明了刮拭板12。刮拭板12被安裝在一個滾珠軸承13的內(nèi)圈上，以便可自由轉(zhuǎn)動。覆有填料3的合股線通過刮拭板12中的孔14，所述孔的面積在S+S最小和S+S最大之間，其中，S為7根金屬絲2的橫截面積的累計面積?？?4的形狀與同外圍間隙6相關(guān)聯(lián)的金屬絲組的形狀相匹配。因此，其孔14的周邊具有六個齒15，這些齒嵌入合股線的外圍金屬絲之間存在的槽內(nèi)。當(dāng)牽引合股線通過刮拭板12時，刮拭板12的自由轉(zhuǎn)動允許這些齒15能夠遵循槽的螺旋路徑，同時保留著所理想量的填料3。
這樣制成的合股線適用于形成一個能夠承受建筑結(jié)構(gòu)中張力的構(gòu)件，它足以滿足引言中所提到的要求。本申請中的合股線最好被用于拉索(參見，如EP-A-0 323 285)或預(yù)應(yīng)力纜索。
權(quán)利要求
1.合股線，其包括一組絞合金屬絲(2)，一個包容了所述金屬絲組的塑料護(hù)套(4)，以及一種柔軟的填料(3)，所述填料填充了絲組中絞合金屬絲之間的內(nèi)部間隙(5)和絲組外圍與護(hù)套內(nèi)表面之間的外圍間隙(6)，其特征在于在合股線橫截面中所述外圍間隙的面積介于P×e最小和0.6×S2之間，其中，P表示金屬絲組的外部周長，e最?。?.05mm，S2為位于絲組外圍和內(nèi)接絲組的最小圓(C)之間的間隙(7)的累計面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述1所述的合股線，其特征在于護(hù)套(4)的厚度(e)至少為φ/5，其中φ表示位于絲組外圍的金屬絲直徑。
3.權(quán)利要求1或2的合股線的用途在于用作建筑結(jié)構(gòu)中承受張力的構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的用途，其特征在于合股線(1)形成了用于所述建筑物的懸掛系統(tǒng)的拉索的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的用途，其特征在于合股線(1)形成了用于所述建筑物的預(yù)應(yīng)力纜索的一部分。
6.用于生產(chǎn)合股線(1)的方法，包括如下步驟-用一種柔軟的填料(3)涂覆一組絞合的金屬絲(2)，以便所述填料能夠填充絲組中絞合金屬絲之間的內(nèi)部間隙(5)且所述填料在絲組的周圍凸起；-刮拭被涂覆金屬絲組的外圍，以便絲組的每單位長度保留適量的填料，所述每單位長度的填料的量介于S1+(P×e最小)和S1+(0.6×S2)之間，其中S1表示合股線橫截面上所述內(nèi)部間隙的累計面積，P為絞合絲組的外部周長，e最?。?.05mm，而S2為位于絲組外圍和內(nèi)接絲組的最小圓(C)之間的間隙(7)的累計面積；-圍繞涂覆有所述量的填料的金屬絲組擠壓成型一塑料護(hù)套(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述刮拭步驟通過轉(zhuǎn)動地安裝的刮拭板(12)進(jìn)行，涂覆的金屬絲組被輸送通過該刮拭板(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于護(hù)套(4)被做成至少為φ/5的厚度(e)，其中φ表示位于絲組外圍的金屬絲的直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合股線,包括一組絞合金屬絲(2),一個塑料護(hù)套(4)以及一種柔軟的填料(3),所述填料填充了絞合絲組中金屬絲之間的內(nèi)部間隙和絲組外圍與護(hù)套內(nèi)表面之間的外圍間隙,在合股線橫截面中該外圍間隙的面積介于P×e最小和0.6×S2之間,其中,P表示金屬絲組的外部周長,e最小=0.05mm,S2為位于絲組外圍和內(nèi)接絲組的最小圓之間的間隙的累計面積。
文檔編號E01D19/00GK1357665SQ0114272
公開日2002年7月10日 申請日期2001年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月4日
發(fā)明者熱羅姆·斯圖伯勒, 曼努埃爾·佩爾捷, 讓－克勞德·佩舍隆 申請人:國際弗里希尼特斯特普公司