專利名稱：將載荷傳遞件連到纜索的裝置和方法及包括此裝置的吊橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纜索在某些建筑方法上的應(yīng)用，具體而言，本發(fā)明涉及一種用于將載荷傳遞部件連接到結(jié)構(gòu)纜索上的方法。
本發(fā)明一個重要的但不是唯一的應(yīng)用在于吊橋。在這種應(yīng)用中，用于傳遞橋面載荷的吊桿必須連接到吊橋的承載纜索上，其中承載纜索由一束或多束股繩構(gòu)成。
這種連接通常是由套管來完成的，每個套管都由幾個殼體組成，這些殼體通過象螺栓這樣的部件夾持在纜索上，每個吊桿都固定于其套管的一個殼體上。作用于套管上的夾緊力能夠使承載纜索通過摩擦吸收吊桿所傳遞的力的切向分量。
法國專利2739113提出了一種由一束“粘在一起”的股繩組成的承載纜索。嚴格地講，每個粘合的繩股都包括一個由七根或更多根金屬絲組成的絞合件，這些絞合件上涂有粘合的彈性體材料并被一個塑料皮所包圍，從而使繩股和彈性體材料充滿塑料皮的內(nèi)部空間。
這種繩股結(jié)構(gòu)降低了夾緊所需的力，從而改善了系統(tǒng)的可靠性。
歐洲專利申請0789110公開了一種將填料充填到由單獨保存的多個繩股(例如粘合繩股)組成的纜索內(nèi)的方法，這種填料被設(shè)置于連接套管的范圍內(nèi)，從而使其充滿繩股組的各個外皮之間的空隙，所述空隙的橫截面為具有彎曲側(cè)邊的三角形。
這種設(shè)置能夠確保套管的夾緊力更均勻地傳遞給處于拉伸狀態(tài)下的繩股。在套管的范圍內(nèi)，承載纜索被容納于管狀的塑料外殼內(nèi)，在外殼與繩股束之間插入可變形的部件。當(dāng)套管被夾緊并受到由材料的蠕變而產(chǎn)生的延遲擠壓作用時，該部件立刻被擠壓，其中所述的材料一般為構(gòu)成外殼、可變形部件和/或填料的塑性材料。
在內(nèi)徑為400mm的套管的典型實施例中，由于蠕變作用而產(chǎn)生的部件的延遲下沉量一般約為1mm。這樣的下沉量將會使套管松弛，而套管的松弛將會產(chǎn)生嚴重的后果。這樣，就必須進行有規(guī)則的維護工作，以檢查被夾緊的套管之緊密性并可根據(jù)需要重新夾緊套管。
本發(fā)明的目的是改善套管連接到結(jié)構(gòu)纜索上的夾緊作用。
因此，本發(fā)明提供一種用于將載荷傳遞部件連接到纜索上的裝置，該裝置包括由至少兩個殼體構(gòu)成的套管和圍繞纜索夾緊套管的裝置，至少一個所述殼體設(shè)置有與載荷傳遞部件形成連接的裝置。纜索包括拉伸狀態(tài)的繩股組件，該繩股組件容納于套管中可變形的基體內(nèi)，所述基體充滿繩股之間的空隙，至少部分基體為在夾緊裝置的作用下易蠕變的塑性材料。根據(jù)本發(fā)明，夾緊裝置包括細長的夾緊部件，所述夾緊部件將夾緊力傳遞給套管的殼體并被預(yù)加應(yīng)力以形成大于由蠕變產(chǎn)生的基體最大下沉量的縱向彈性變形。
預(yù)加應(yīng)力的夾緊部件產(chǎn)生了一定量的備用變形能力，從而使位于套管之下的部件由于蠕變作用而產(chǎn)生的下沉量得到吸收。通過使這些夾緊部件的彈性伸長量遠大于纜索由于蠕變而產(chǎn)生的預(yù)測下沉量(一般至少要大5倍)，而保證夾緊作用保持在一個可控制的值并接近初始值。
在根據(jù)本發(fā)明之裝置的最佳實施例中-纜索的每個受拉伸的繩股都由涂有粘合彈性體材料并被單個塑料外皮包圍的繩股組成，從而使繩股和彈性體材料充滿單個外皮的內(nèi)部空間(粘合繩股)；-所述基體包括側(cè)邊為曲線的三角形截面的插入件，從而使套管內(nèi)裝配成束的繩股各個外皮之間對應(yīng)形狀的空隙被插入件所充滿，彈性體部件最好設(shè)置于成束的繩股周圍，由塑料制成的管狀外殼包圍支承套管殼體的彈性體部件；-細長的夾緊部件為一個金屬桿，金屬桿的至少一端設(shè)置有用于安裝螺母的螺紋，所述螺母用于對其施加應(yīng)力；細長的夾緊部件也可以是一根受拉伸的纜索，纜索的至少一端被固定爪夾緊；
-細長的夾緊部件容納于至少一個充填有保護物質(zhì)的支承管內(nèi)，所述的保護物質(zhì)可以是石蠟、油脂或樹脂。
本發(fā)明的第二方面涉及一種吊橋，包括至少一個承載纜索，所述纜索在其兩端被錨固；一橋面，所述橋面通過吊桿懸掛在承載纜索上，至少一些吊桿通過上述的連接裝置連接到承載纜索上。
有利的是，這種連接裝置包括一個大體在承載纜索之上凸出的部分，該凸出部分包括一個預(yù)加應(yīng)力的夾緊部件，所述部分的頂端設(shè)置有用于固定扶欄的裝置，以允許操作人員沿承載纜索移動。
本發(fā)明的又一方面涉及一種通過套管將載荷傳遞部件連接到纜索上的方法，其中套管由至少兩個殼體組成，纜索包括多個容納于套管基體內(nèi)的受拉伸繩股，至少部分基體為在套管施加的夾緊力作用下易蠕變的塑性材料。在本發(fā)明的方法中，套管的殼體通過預(yù)加應(yīng)力的細長夾緊部件夾持在纜索上，以使其形成大于由蠕變而使基體產(chǎn)生的最大下沉量的縱向彈性變形。
該方法有利地包括通過液壓系統(tǒng)同時對細長夾緊部件施加應(yīng)力的步驟，和在預(yù)加應(yīng)力的位置上夾緊細長夾緊部件的步驟。這樣就可能使作用于同一套管之所有夾緊部件上的力平衡，并避免使夾緊部件因為受到單個夾緊力而產(chǎn)生扭絞。
在實施本發(fā)明之方法的特定實施例中-在將套管裝配到纜索上之后，并在后續(xù)的監(jiān)控和重新夾緊的操作過程中，執(zhí)行同時施加應(yīng)力并在預(yù)加應(yīng)力的位置上夾緊的步驟。
-同時施加應(yīng)力的步驟包括一第一階段，在該階段，液壓系統(tǒng)施加一個過大的應(yīng)力；接著，在第二階段，在繼續(xù)進行夾緊步驟之前，降低所施加的應(yīng)力。
-在套管已裝配到纜索上及此后的檢查和重新夾緊操作之后，執(zhí)行同時施加應(yīng)力和在預(yù)加應(yīng)力的位置上施加夾緊作用的步驟；-將同時施加應(yīng)力的步驟合并到液壓系統(tǒng)施加過大應(yīng)力的第一階段中去，接下來，在進行夾緊步驟之前，進行使預(yù)加應(yīng)力降低的第二階段。
參照非限定性的附圖，通過對最佳實施例的說明將清楚本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，其中附圖-

圖1為根據(jù)本發(fā)明吊橋的總體示意圖；-圖2為圖1所示的吊橋承載纜索的一個粘合繩股的剖視圖；-圖3為一剖視圖，該圖示出了連接吊桿的套管中的承載纜索內(nèi)部繩股的排列方式；-圖4和5分別為本發(fā)明連接裝置的兩個實施例的剖視圖；-圖6示出了對本發(fā)明裝置的夾緊部件施加初始應(yīng)力的一種方式；-圖7為用于夾緊套管的裝置之另一實施例的示意圖。
圖1實施例所示的吊橋通常包括一橋面1，兩個橋塔2，兩條平行的承載纜索3(在圖中僅能看到一條承載纜索)，及一組吊桿4，該組吊桿4通過各個套管連接到纜索3上，吊桿4支承著橋面1并將其載荷傳遞給承載纜索3。承載纜索3在設(shè)置于吊橋兩端的兩個地面支座5之間被拉伸并支承在兩個橋塔2上。如圖所示，承載纜索3可中止于橋塔2的高度上，在這種情況下，纜索3固定于這些橋塔上。
每個承載纜索3都是通過將圖2所示的這種單個保存的繩股裝配到一起而形成的。
每個繩股都由幾根最好是電鍍的絞合鋼絲7組成，在本實施例中，是由7根嵌在彈性體8內(nèi)的電鍍絞合鋼絲組成，而彈性體可以是聚丁二烯或類似物。彈性體8由一層外皮9所覆蓋，外皮9由柔性的塑料制成，這種塑料可以是聚烯烴，具體而言，可以是高密度聚乙烯(HDPE)或聚酰胺。彈性體8通過表面粘接并根據(jù)鋼絲7的形狀粘附在構(gòu)成繩股本身的絞合鋼絲7上。該彈性體8還粘附在單個的HDPE外皮9上。至于這種粘合繩股是如何制成的細節(jié)，參照法國專利2739113。
單個外皮9與繩股的鋼絲7成一體，從而使平行繩股6之軸線作用于外皮上的力被充分傳遞給鋼絲7。
圖3示出了由37個粘合繩股6組成的承載纜索3的結(jié)構(gòu)。如剖面圖所示，這些繩股6被排列成六邊形的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格之間形成了側(cè)邊為曲線的三角形間隙。
在套管10內(nèi)，繩股組件被裝配在管狀的外殼內(nèi)，該外殼是通過連接兩個半圓筒形的殼體12而形成的，而殼體12是由象HDPE這樣的塑料制成的。彈性體部件13設(shè)置于六邊形的繩股組件與外殼12的內(nèi)表面之間，從而將繩股組件固定在外殼內(nèi)的合適位置上并將連接套管10所施加的夾緊力傳遞給繩股組件。
由象HDPE這樣的塑料制成的插入件14被裝配在形成于繩股6外皮9之間側(cè)邊彎曲的三角形間隙內(nèi)，從而充滿套管10內(nèi)的這些空隙。插入件14確保夾緊力在不同的粘合繩股6之間均勻分布，如歐洲專利申請0789110所述。
因此，在套管10的范圍內(nèi)，該繩股組件6就被容納于由管狀外殼12、彈性體13和插入件14構(gòu)成的基體內(nèi)。
由于在套管10施加的夾緊力的作用下基體將產(chǎn)生蠕變，因此基體可能要下沉。如上所述，如果纜索的直徑為400mm，那么下沉量的值將為1mm。如果套管使用楊氏模量為20000kg/mm2、有效長度為150mm、拉伸應(yīng)力為50kg/mm2的鋼制螺栓以傳統(tǒng)的方式被夾緊，那么這些螺栓的彈性伸長量將為150×50/20000＝0.373mm，該數(shù)值不足以應(yīng)付預(yù)計的1mm的下沉量。因此，套管內(nèi)用于容納纜索的基體之延遲蠕變將使最初預(yù)加的力消失。
為避免這種缺陷，可采用圖4所示的這種懸掛裝置。套管10由兩個(或更多)半圓筒形殼體10a、10b構(gòu)成，這兩個殼體支承在纜索的管狀外殼12上。套管可在其底部的殼體10b上設(shè)置一個連接件15，用于鉸接吊桿4的頂端。
在中間平面內(nèi)，殼體10a、10b以一個小的距離間隔彼此相對，而且包括側(cè)向延伸部分16a、16b，這兩個延伸部分上設(shè)置有用于插入夾緊部件17的孔。
夾緊部件17為細長形。每個套管10可設(shè)置有四個或更多的夾緊部件。
每個夾緊部件17都穿過兩個支撐管18a、18b被插入，一個支撐管支承在頂部殼體10a的側(cè)向延伸部分16a上，而另一支撐管則支承在底部殼體10b的側(cè)向延伸部分16b上。
支撐管18a、18b可與殼體10a、10b成一體或者是獨立的部件。每個殼體10a、10b都可在橫切纜索的方向上設(shè)置有肋板19，以支撐支撐管18a、18b。
在圖4所示的實施例中，細長的夾緊部件17包括金屬桿部分，金屬桿的截面約為支撐管內(nèi)部截面的十分之一，金屬桿的端部20設(shè)置有螺紋。螺母21被擰到各個螺紋端20上并支承在與殼體側(cè)向延伸部分16a、16b相對的支撐管18a、18b之對應(yīng)端上。
這些螺母21被緊固，以對金屬桿17施加預(yù)應(yīng)力。該預(yù)應(yīng)力使金屬桿17產(chǎn)生一個縱向的彈性變形，其變形量大于包容繩股之基體在套管中由于蠕變而產(chǎn)生的最大下沉量。這種彈性變形或伸長最好大于基體由于蠕變而產(chǎn)生的最大下沉量的5倍。
通過選擇由楊氏模量約為20000kg/mm2并能夠承受120kg/mm2的拉伸應(yīng)力的鋼材制成的桿17，使得長度為1m的桿17的使用成為可能，這樣就可以產(chǎn)生約1000×120/20000＝6mm的彈性伸長量。因此，由于蠕變作用而產(chǎn)生的1mm的下沉量僅能使初始作用的夾緊力損失16％。
在圖4所示的夾緊裝置中，夾緊裝置的整體設(shè)計在套管中間平面的兩側(cè)是對稱的。因此，支撐管18a、18b的長度約為50cm。
在圖5所示的實施例中，只為每個預(yù)加應(yīng)力的桿17設(shè)置了一根支撐管18。底部螺母21直接支承在底部殼體10b的側(cè)向延伸部分16b上，而長度為1m的支撐管18則支承在頂部殼體10a的延伸部分16a上。
圖5還示出了設(shè)置于承載纜索3之上的平臺25，以使操作人員能夠沿纜索移動。具體而言，該平臺25可被固定到套管的頂部殼體10a上。由于支撐管18和預(yù)加應(yīng)力的桿17在承載纜索3之上凸出約1m，因此可允許其頂端設(shè)置有一類似環(huán)26這樣的部件，從而可以安裝一個扶欄，以使操作人員能夠圍繞平臺移動。這些部件26可被擰到高出螺母21凸出的桿17之螺紋端20上。
圖6示出了對夾緊桿17預(yù)加應(yīng)力的一種方式。
一旦將殼體10a、10b裝配到纜索3上，那么就可將支撐管18(或18a、18b)及頂部和底部螺母21安裝到位，此時，這些部件還未被緊固。
位于桿17頂端20位置上的板28設(shè)置有孔29，板28被裝配到組件之上，從而使桿17的端部20穿過孔29凸出。接著，將一螺母21緊固到高于板28凸出的螺紋端20上?？砂ㄒ粋€或多個千斤頂?shù)囊簤合到y(tǒng)31設(shè)置于殼體10a的上表面與板28的底面之間。最好在套管的底部殼體10b之下的對稱部分上設(shè)置類似的裝置(板28、螺母30及液壓系統(tǒng)31)。
在第一步驟中，液壓系統(tǒng)31被驅(qū)動，以施加一個在桿17上產(chǎn)生拉伸的力F，桿17的頂端20被螺母30升高，而螺母30被板28偏壓。當(dāng)額定的力F被施加，或者已達到桿17的所需變形量時，上部螺母21接觸支撐管18的頂端，并將桿17定位于預(yù)加應(yīng)力的位置上。接著，釋放液壓系統(tǒng)31，拆除臨時螺母30和板28，卸掉液壓系統(tǒng)31。
這種夾緊方法避免了對桿17施加扭矩，并在用于夾持同一套管的不同桿17之間形成良好的力平衡。
在驅(qū)動液壓系統(tǒng)31的步驟中，可通過施加一個初始過大的夾緊力開始，即力F大于額定力，以使包容多個繩股的基體更快地產(chǎn)生蠕變。一段時間之后，例如幾個小時之后，取消這種初始的過大夾緊動作。接下來，在桿被螺母21夾緊之前，施加一個額定的力。
上述使用板28、螺母30和液壓系統(tǒng)31的夾緊方法可在套管10被安裝但在隨后的檢查最好是在重新夾緊的操作過程中可能起作用時被采用。但是，這些操作不必象夾緊部件17未按照本發(fā)明的方法預(yù)加應(yīng)力的情況那樣經(jīng)常進行。
圖7示出了本發(fā)明的又一實施例，在本實施例中，細長的夾緊部件不是螺紋桿，而是由一個或多個繩股(在圖示的實施例中為一個繩股)組成的纜索37。
纜索37被容納于支撐管18內(nèi)，而且其頂端38被大體上成截錐形的錨固爪39夾緊，該錨固爪39包括幾個楔塊。錨固爪39的外側(cè)支承在孔40相匹配的截錐形表面上，其中孔40設(shè)置于插座41上。在設(shè)置孔40的這一部分之下，插座41具有一帶螺紋的延長部分42，夾緊螺母21與該螺紋部分嚙合。
如圖7所示，插座41在其螺紋部分42與設(shè)置有截錐形孔40的部分之間有一臺肩，該臺肩與板28接合，用于對夾緊部件37施加一個拉伸的力。當(dāng)板28被液壓系統(tǒng)31所作用的力F偏壓時，插座41升高，這將使錨固爪39緊緊夾持在纜索37上。一旦施加所需的力，那么螺母21就會沿螺紋部分42下降，從而使其與支撐管18的頂端相接合。
纜索37的底端也可被爪39所錨固，或借助形成于纜索端部上的凸起通過抽或壓而簡單地被夾緊。
如圖7所示，容納纜索37的支撐管18有利地充填著保護性物質(zhì)44，這種物質(zhì)可以是石蠟、油脂或樹脂。如果細長的夾緊部件是不同類型的部件，例如帶螺紋的桿17，那么可以加入這種保護性物質(zhì)。
盡管已參照吊橋的優(yōu)選應(yīng)用對本發(fā)明作出了說明，但是本發(fā)明還可應(yīng)用于需要使用受橫向載荷的纜索之其它結(jié)構(gòu)上。
權(quán)利要求
1.一種用于將載荷傳遞部件(4)連接到纜索(3)上的裝置，包括由至少兩個殼體(10a、10b)組成的套管(10)和用于將套管夾持在纜索上的裝置，至少一個所述殼體設(shè)置有一個與載荷傳遞部件形成連接的裝置(15)，所述纜索包括被拉伸的繩股組件(6)，繩股組件(6)容納于套管中的可變形基體(12、13、14)內(nèi)，所述基體充滿繩股之間的空隙，至少部分所述基體為易于在夾緊裝置的作用下產(chǎn)生蠕變的塑性材料，其特征在于所述夾緊裝置包括細長的夾緊部件(17；37)，該夾緊部件將夾緊力傳遞給套管的殼體，而且所述夾緊部件還被預(yù)加應(yīng)力，以具有一個縱向的彈性變形，所述縱向的彈性變形量基本大于由于蠕變而使基體產(chǎn)生的最大下沉量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于每個細長的夾緊部件(17；37)都被預(yù)加應(yīng)力，以產(chǎn)生比基體(12、13、14)由于蠕變而產(chǎn)生的最大下沉量至少大5倍的縱向彈性變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述纜索的每個受拉伸的繩股(6)都涂有粘合的彈性體材料(8)并被單個的塑料皮(9)所包圍，從而使所述繩股和彈性體材料充滿單個塑料皮的內(nèi)部空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述基體包括具有彎曲側(cè)邊的三角形截面的插入件(14)，以充滿套管中相應(yīng)形狀的空隙，所述空隙形成于裝配成束的繩股(6)的單個的塑料皮(9)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述基體還包括設(shè)置于繩股(6)組件周圍的彈性體部件(13)和圍繞彈性體部件的管狀塑料外殼(12)，所述套管的殼體(10a、10b)支承于所述外殼(12)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于每個細長的夾緊部件(17)都是金屬桿，其至少一端設(shè)置有用于安裝螺母(21)的螺紋(20)，所述螺母用于對其施加應(yīng)力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于細長的夾緊部件為受拉伸的纜索(37)，所述纜索的至少一端(38)被錨固爪(39)夾緊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的裝置，其特征在于每個細長的夾緊部件(17)都被裝配在至少一個支撐管(18a、18b；18)內(nèi)，所述支撐管內(nèi)充填有象石蠟、油脂或樹脂這樣的保護性物質(zhì)(44)。
9.一種吊橋，包括至少一個錨固于其兩端的承載纜索(3)和通過吊桿(4)懸掛于承載纜索上的橋面(1)，其特征在于至少一些吊桿通過權(quán)利要求1至8之一所述的裝置被連接到所述承載纜索上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的吊橋，其特征在于所述連接裝置包括一個基本在承載纜索(3)之上凸出的部分(18)，該部分包括一個預(yù)加應(yīng)力的夾緊部件(17)，所述部分的頂端裝配有用于固定扶欄的裝置(26)，以允許操作人員沿所述承載纜索移動。
11.一種借助于套管(10)將載荷傳遞部件(4)連接到纜索(3)上的方法，其中所述套管由至少兩個殼體(10a、10b)組成，所述纜索包括容納于套管中的基體(12、13、14)內(nèi)用于拉伸繩股(6)的部件，至少部分所述基體是在施加于套管上的夾緊動作的作用下易于蠕變的塑性材料，其特征在于所述套管的殼體通過細長的夾緊部件(17；37)夾持在纜索上，所述夾緊部件被預(yù)加應(yīng)力，以使其具有大于基體由于蠕變而產(chǎn)生的最大下沉量的縱向彈性變形。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括通過液壓系統(tǒng)(31)同時對細長的夾緊部件(17；37)施加應(yīng)力的步驟，以及在預(yù)加應(yīng)力的位置上使細長夾緊部件夾緊的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于在將套管(10)裝配到纜索(3)上之后，以及在隨后的檢查和重新夾緊操作過程中，執(zhí)行所述同時施加應(yīng)力和在預(yù)加應(yīng)力位置夾緊的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于同時施加應(yīng)力的步驟包括使液壓系統(tǒng)(31)施加一個過大應(yīng)力的第一階段，接著，在進行夾緊步驟之前，降低所施加的應(yīng)力的第二階段。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置包括一套管,該套管由兩個殼體(10a、10b)組成,殼體被設(shè)計成可與載荷傳遞部件形成連接的形式。纜索包括一使其包容的繩股在套管中的基體內(nèi)被拉伸的組件,其中基體充滿繩股之間的空隙。該基體的整體或部分由在套管夾緊力的作用下易蠕變的塑料制成。夾緊動作是通過將夾緊力傳遞給套管之殼體的細長部件(17)被施加的。這些細長的部件被預(yù)加應(yīng)力,以產(chǎn)生縱向的彈性變形,該縱向的彈性變形大于基體由于蠕變而產(chǎn)生的最大下沉量。這樣,就可防止套管產(chǎn)生不良的松弛。
文檔編號E01D19/00GK1272909SQ9980097
公開日2000年11月8日 申請日期1999年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月19日
發(fā)明者皮埃爾·亞托克斯, 杰羅姆·斯圖布勒 申請人:國際弗里希尼特斯特普公司