【缆索用热铸锚锚具和灌铸资料】 锚具锚垫板

7 4 桥梁建设 2 0 0 4年第 i 期 文章 编号 :
1 0 0 3 —4 7 2 2 ( 2 0 0 4 ) 0 1 一O O 7 4 —0 4 缆 索用热铸锚锚具和灌铸 叶 觉 明 。

陈婉 霞 ( 1 . 中铁 大桥局 桥科 院 , 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4 ;

2 .香港 建设( 深圳 ) 有 限公 司, 广 东 深圳 5 1 0 0 0 1 ) 摘 要:缆索广泛用于大跨度桥 梁和大型建筑结构, 主要有 :
平行钢丝预制 索股和 吊索用于悬 索桥 , 斜拉 索 用于斜拉 桥 , 拉 索用 于大型建 筑结构 等 。缆 索由 索股 ( 钢丝 、 钢绞 线 、 钢 丝 绳) 和锚 具构 成 , 合 金热铸 锚是 主要 锚 固方 法之 一 。介绍 缆 索用热铸锚 锚 具和灌铸 的现 状 , 分析 工程应 用 中存在 的 问题 , 提 出一 些相 关改进措 施 。

关键词 :热铸锚 ;

锚具 ;

锌铜 合金 ;

灌铸 中图分 类号 :
U4 4 3 . 3 8 文献标 识码 :
A Ho t - Ca s t An c h o r S o c k e t s f o r Ca b l e Us e a n d Pe r f u s i ng o f Anc h o r S o c k e t s YE Ju e — mi n g 。CHEN Wa n — xi a ( 1 .Br i d g e S c i e n c e Re s e a r c h I n s t i t u t e L t d . ,Ch i n a Z h o n g t i e Ma j o r B r i d g e E n g i n e e r i n g Gr o u p.W u h a n 4 30 0 34,Chi n a;

2 . Hon g Kon g Co ns t r uc t i on ( She nz h e n)Co . ,Lt d . ,She n z he n 51 0 001,Chi n a) Ab s t r a c t .Ca bl e s a r e wi d e l y us e d f o r l o n g— s p a n br i d g e s a n d l a r g e b ui l d i n g s t r u c t u r e s . Of t h e c a bl e s,t he p r e f ab r i c a t e d p a r a l l e l wi r e s t r a n ds a nd s u s p e n de r s a r e u s e d f or s u s p e n s i on b r i d ge,t h e s t a y c a bl e s u s e d f o r c a b l e — s t a ye d br i d ge a n d a l s o f or l a r g e b ui l d i n g s t r u c t ur e s . No r m a l l y,a c a bl e s y s t e m i s c o mpo s e d o f s t e e l wi r e s ,s t r a n ds o r wi r e r o p e s a n d a nc ho r s oc ke t s,a nd o n e o f t he a n— c h o r d e v i c e s f or t h e c a bl e i s t he hot — c a s t a l l o y s o c k e t . I n t h i s p a pe r , t h e s t a t e - o f - t he — a r t of t he ho t — c a s t a l l o y s oc ke t s a nd t he pe r f us i n g pr oc e du r e s f o r t h e s o c k e t s a r e p r e s e nt e d,t he i r p r ob l e ms i n t he p r a c t i c a l a p pl i c a t i o ns a r e a n a l y z e d,a n d r e l a t e d i mpr o v e me nt s a r e p r op os e d . Ke y wo r d s:ho t — c a s t s oc ke t ;
a n c h or s o c ke t ;
z i nc a nd c o pp e r a l l oy;
pe r f us i ng o f s o c ke t 1 缆索用热铸锚 热铸锚本身应用较早 , 主要是钢丝绳索 , 将钢丝 绳的两端在锚具 内散开, 用铅、 锡、 锌等金属热熔后 锚固, 当绳索承受张拉力时 , 产生楔紧作用 , 用作传 力索 。在桥梁和大型建筑结构应用时, 传递 的索力 增大 , 索体截面增大 , 钢丝直径也增大 , 要求研究和 改进热铸锚结构技术和锚固技术。热铸锚的基本结 构特点是索体端头在锚具 内腔的热熔合金锚 固, 目 前应用较多的是含铜 2 的锌铜合金。

热铸锚 的制作是将索体 ( 钢丝束、 钢绞线 、 钢丝 绳) 的端头部分套入锚具 , 均匀分散钢丝, 进行清洁 和表面处理, 去除油脂 、 杂物等 , 增强钢丝和锚具 内 腔表面与合金的粘合特性。钢丝在锚具锥形 内腔均 匀地呈锥形散开 , 填充热熔的锌铜合金 , 待合金 自然 凝固冷却后, 反顶压实 , 钢丝与合金在锚具内腔成为 锥柱楔体 , 在缆索承受张拉力时, 将 产生楔紧作用 , 钢索受力时, 越楔越紧, 锥体的三维应力状态将有效 地保证钢丝张力的可靠传递。

实用中缆索要与塔 、 柱 、 梁 、 锚等结构连接后使 用 , 由于缆索承重性能和连接方式的差异 , 在一般锚 具基本特征结构的基础上 , 根据使用的要求 , 应用不 同的锚具构造细节, 主要是便于缆索的张拉 、 调整和 收稿 日期 :
2 0 0 3 —0 9 —2 2 作者简介 :叶觉 明( 1 9 5 7 一) , 男, 高级工程师 , 1 9 8 2年毕业 于华 中工学院 , 工学学士 。

维普资讯 缆索用热铸锚锚具 和灌铸 叶觉 明, 陈婉霞 7 5 传递荷 载 。根据 传 递荷 载 的特 点 , 结 构上 可 以划 分 为支 承型 、 螺 母 型 、 叉 耳 销 接 型 、 拉 杆 型 ( 图 1 ) 。进 一 步细化还有各种不同形状的锚具 ( 或锚具组件) 。

这些锚 具应 用于 不 同的用途 ( 表 1 ) 。

三 = -二 =d = = 十 二一 二 瞄 嗣— 瞄 — 瞄 一— ;

( a ) 支承 型 审 事 ② 謇 旋紧螺帽( b ) I II 1 ~ ( c ) 拉杆型 蓄毒 固 — 嗣 霉 田 固 — 动 — 一 ( d ) 叉耳销接型 图 1热铸锚锚具 结构 示意 表 1热铸锚锚具实际应用分类 在国内热铸锚应用较多 的是钢丝绳索、 钢绞线 索、 平行 钢丝束索, 钢丝 规格在 5 mm 级及 以下 。

技术角度 , 只要严格执行工艺规程, 成品索在静载 强度方面不存在问题 , 一般能满足索股强度大于或 等于 9 5 索体钢丝理论破断强度[ 1 ] 。技术力量较 强, 经验较丰富的制造商, 已在动载性能方面达到和 超过 了 ‰ 一0 . 4 2 、 A a 一2 0 0 MP a 、 2 0 0万 次 的动 载试验技术要求。

日本在热铸锚技术方面进行了较 多的试验研究 , 大规格 7 mm钢丝热铸锚索 已在大 跨度桥梁上实桥应用, 不仅静载强度符合技术要求, 在 动 载性 能 方 面 已达 到 和 超 过 一0 . 4 5 、 △ 一 2 5 O MP a 、 2 0 0万 次 的动 载试 验 技 术 要求 j 。动 、 静 载指标是对索体、 锚具和锚固性能的综合技术考核。

2热铸 锚锚具 锚具是热铸锚索的基本构件 , 热铸锚索的基本 功能是通过锚具结构与合金铸体间的相互作用传递 张拉 力 ( 图 2 ) 。

2 . 1主要 结构 参数 _ _ f 击 I 图 2热铸 锚 锚 具 与 铸 体 作 用 示 意 图 2标示 了锚具 的主要特征结构参数, 这些参 数主要有:
① 锚具有效高度 内平均壁厚 ( 图中 t ) , 主要是 承受合 金铸体 引 起 的压 力在 锚具 内腔壁 产生 的环向应力 ;

② 合金铸体有效长度( 图中 L , 图中 L 为合 金 铸 体 总 长度 ) , 主 要是 锚 具 内钢 丝锚 固长 度应满足锚固强度的要求 ;

③ 锚具内腔锥形面的母 线 与轴线 的夹 角 ( 图 中 ) , 也 称 锚 具 内腔 锥 度 。综 合 了锚具 大小 端 口直 径 和锚 固长 度 尺 寸 , 这些 尺 寸 与索体直径有关;

④ 合金铸体材料的摩阻系数( 一 t g ) 的影响 , 含义是合金铸体上 的压力 与锚具 内腔 表 面的作 用成一 定角 度 ( 图 中 ) ;

⑤ 根 据结 构 型 式 不同, 锚具要计算和复核支承面的压应力, 叉耳结构 的拉应力 , 拉杆应力, 还有锚具截面承受合金铸体压 缩应力的能力等。

2 . 2 热铸锚具制造 设计规范推荐 了部分锚具结构参数的计算和复 核公式。选择锚具 的结构参数, 有的可以借用机械 结构设计公式, 有的只能应用推荐经验公式 。但一 些参数需要试验确认, 或根据经验在一定范围取值 。

要取 得好 的锚 固效 果 , 锚具锚 固 长度 、 内腔锥度 和容 积是基本保证。但锚具不是越大越好、 越长越好, 锚 具设计过于保守 , 会造成材料浪费 , 而且影响结构外 观 。结 构参 数选择 与锚 具 材料 有 关 , 目前 普遍 选 用 的材料条件下, 锚具内腔锥度引起的坡度值( t g f1 ) 推 荐为 1 / 8 ~1 / 1 2 , 对热铸锚宜取较大值。锥度小 、 长 度长、 端孔大 、 内腔光滑 的锚具 , 会导致缆索合金铸 体受力 时 向锚外拔 出 , 表 现 是 反顶 压 实 时 位移 量 较 大 , 或受力张拉时拔出量较大。

安全系数保证锚具质量是不够的。锚具加工 必须严格对材料和加工过程加 以检验控制 , 主要是 材 料 的理 化性 能检测 和成 品 的无损检 测 。在重要 结 构中, 锚具重要受力部位进行逐个无损检测是必要 的。这些 检验 和检 测 要选 用 合 适 的 标准 , 标 准 不 是 越高越好, 选用过高的标准也是浪费。但选择标准 过低 , 或检 验 、 检测 不 认 真 , 会造 成 很 大 的损失 。已 经有 多座桥 梁 因锚具 抽 检 或 复验 不 合 格 , 造 成 批量 锚具报 废 的实例 。

维普资讯 7 6 桥梁建设 2 0 0 4年第 1期 2 . 3 锚具 派 生结构 实用 中, 为适应热铸锚索使用条件 , 或提高动静 性 能 , 在 基 本 结 构 基 础 上 派 生 出 了 新 的 锚 具 结 构 。

图 3为近年为适应吊索安装和控制长度尺寸精度以 及 其他 功能要 求 , 推 出的螺纹 连接叉 耳 销接型 锚具 。

这种结构通过螺纹调节可以消除一些热铸锚索 的制 作长度误差 , 还可以方便锚具灌铸 、 改进动载和防护 性 能 。但 这种 结构 增 加 了机加 工 难 度 , 带 来 了新 的 结构强度和螺纹配合等问题。在多座桥梁吊索用这 种 锚具 的强度 试验 中 , 出现 了连接 螺纹 , 或叉耳 断裂 失 效 的实例 。在其 他方式 可 以控制 调节 长度 的情况 下 , 可以不采用螺纹调