[发明专利]一种耐高疲劳应力幅的耐久型复合钢绞线斜拉索

说明书

本发明涉及一种耐高疲劳应力幅的耐久型复合钢绞线斜拉索，属于钢绞线斜拉索技术领域。包括复合钢绞线单元，所述复合钢绞线单元依次分为固定端锚固段、固定端预埋段、自由段、张拉端预埋段和张拉端锚固段；所述固定端预埋段和张拉端预埋段分别穿设设置预埋件，所述固定端锚固段上设有固定端锚固件，所述张拉端锚固段上设有张拉端锚固件，使得所述复合钢绞线单元锚固于张拉端锚固件和固定端锚固件；所述自由段上套设防护单元，所述防护单元一端与固定端预埋段预埋件连接，另一端与张拉端预埋段预埋件连接。采用具有碳纤维筋棒的复合钢绞线，满足高疲劳应力幅的使用工况，提高拉索耐久性，适用于单根穿索、单根张拉的施工作业要求。

技术领域

本发明涉及一种耐高疲劳应力幅的耐久型复合钢绞线斜拉索，属于钢绞线斜拉索技术领域。

背景技术

钢绞线斜拉索作为一种预应力拉索构件，大量应用于国内外的斜拉桥、拱桥及类似结构的建筑工程。常规的钢绞线斜拉索采用的钢绞线为7根钢丝按一定螺旋节距绞制而成，一般也成为七丝预应力钢绞线。

随着大跨度斜拉桥的建设发展，特别是铁路桥梁包括公铁两用桥对斜拉索的耐久性、耐高疲劳应力幅提出了更高要求。常规斜拉索的七丝钢绞线由于其外层的6根钢丝为螺旋围绕中心丝，在同一根钢绞线上，外层钢丝的长度总大于中心丝长度。在外力作用下，外层钢丝和中心丝之间的伸长量是不一样的，所以外层钢丝和中心丝之间存在相对位移，即外层钢丝和中心丝之间存在相对滑动，有滑动就存在磨损。因此，在桥梁运营过程中，斜拉索在长年累月的动荷载作用下，钢绞线的外层钢丝和中心丝之间会出现相对滑动的磨损破坏，即微动疲劳磨损。在钢绞线拉索受微动疲劳磨损的影响下，钢绞线拉索的疲劳性能设计指标一般能通过上限应力为45％fptk、应力幅为200MPa、循环次数为200万次的疲劳性能试验。随着铁路桥梁对钢绞线斜拉索疲劳性能要求的提高，研究开发耐疲劳应力幅250MPa甚至280MPa以上的钢绞线斜拉索已经十分必要。

受钢绞线疲劳性能的限制，钢绞线拉索在塔、梁索导管的管口处，需安装减振器，且要求塔、梁索导管段的钢绞线偏折角θ不大于1.4°，这就需要索导管具有足够的长度，故存在桥梁主塔尺寸不能纤小设计、索导管外露主塔影响美观等缺点。

碳纤维材料具有轻质、高强、不锈蚀、耐腐蚀、耐疲劳等优异性能，但由于受碳纤维材料横向剪切性能较差的限制，采用碳纤维制作的绞线两端不能采用夹片式锚固，一般需采用粘结锚固，工艺复杂，不适合当前采用的钢绞线拉索单根穿索、单根张拉的施工工艺。

随着桥梁建设的发展，特别是对斜拉索具有耐高疲劳应力幅、高耐久性、桥梁结构采用新颖设计等特殊要求时，现有的常规钢绞线拉索技术已不能满足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种耐高疲劳应力幅的耐久型复合钢绞线斜拉索，采用具有碳纤维芯的复合钢绞线，满足高疲劳应力幅的使用工况，提高拉索耐久性，适用于单根穿索、单根张拉的施工作业要求。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种耐高疲劳应力幅的耐久型复合钢绞线拉索，包括复合钢绞线单元，所述复合钢绞线单元依次分为固定端锚固段、固定端预埋段、自由段、张拉端预埋段和张拉端锚固段；所述固定端预埋段和张拉端预埋段分别设置预埋件，所述固定端锚固段上设有固定端锚固件，所述张拉端锚固段上设有张拉端锚固件，使得所述复合钢绞线单元锚固于张拉端锚固件和固定端锚固件；所述自由段上套设防护单元，所述防护单元一端与固定端预埋件连接，另一端与张拉端预埋件连接；

所述复合钢绞线单元包括若干复合钢绞线，任一复合钢绞线分别包括碳纤维筋棒制成的中心丝，所述中心丝外周围设多根钢丝制成的边丝，多根所述边丝螺旋绞合于中心丝上，并在螺旋绞合的多根所述边丝上套设PE或PP制成的护套。

所述中心丝与边丝之间的间隙和外周分别涂设防护层，所述防护层为环氧树脂或聚烯烃制成件。

所述碳纤维筋棒的抗拉强度不小于2200MPa。