新型拉索转向器构造研究

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1、第4期（总第186期）No.4(SerialNo.186)2016年8月CHINAMUNICIPALENGINEERINGAug.2016DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2016.03.029新型拉索转向器构造研究胡方健（上海市城市建设设计研究总院，上海200125）摘要：对于连杆承受拉力的张弦梁桥，在拉索采用平行钢绞线索体时，其转向器不能采用悬索桥索夹构造。基于某三叉张弦梁桥的拉索转向器受力需求，提出新型转向器构造设计方案，讨论其技术效果，计算结构受力性能。经过研究，关键指标均满足要求，相关成果已用于实桥。关键词：拉索转向器；平行钢绞线拉索；张弦梁桥中图分类号：

2、U416文献标志码：A文章编号：1004-4655（2016）03-0091-031研究背景适用条件，故有必要根据三叉张弦梁桥的特点设计对于采用“内凹折线形拉索+连杆”的三叉张新的转向构造。[1]弦梁桥（见图1），拉索及连杆在结构自重及桥面活载作用下均承受拉力。拉索类似于悬索桥中的主缆，连杆类似于悬索桥中的吊索（见图2）。但是，悬索桥的夹具构造针对悬索桥主缆及吊索的特定受力状态、特定施工工艺等特点设计的构造物，一旦某条件发生变化，上述夹具构造即不再适用。悬索桥主缆夹具构造适用的前提条件有以下3点。1）主缆断面采用平行钢丝的整束式钢索，索图1“内凹折线形拉索+连杆”形式的三叉张弦梁桥总体布置

3、体外表面包裹封闭层。2）主缆先施工，夹具后安装。3）主缆在桥梁设计使用寿命期内不可更换，为永久性构件。若在其他类型的缆索承重桥梁中使用悬索桥的夹具构造，应先判定符合上述3个前提条件后方可应用悬索桥主缆夹具构造实现索构件转向，否则应图2悬索桥的主缆、夹具及吊索隔离体的受力状态根据实际条件设计新的转向构造。根据实际需求，三叉张弦梁桥的拉索设计采用平行钢绞线拉索（见图3），且可在桥梁使用寿命期内更换单根钢绞线，拉索转向构造须定位后再安装拉索，这些特点已明显不满足悬索桥主缆夹具的收稿日期：2016-03-10作者简介：胡方健（1984—），男，高级工程师，工学博士，图3平行钢绞线拉索断面构造主要从

4、事桥梁设计及研究。91胡方健：新型拉索转向器构造研究2016年第4期2设计构思的形式，弯曲段的弯曲半径和弯曲角度与其内穿钢转向器构造设计传力原理：平行钢绞线拉索中绞线的设计弯曲半径和设计弯曲角度相同。每根钢绞线在分散后独立穿过转向器，每根钢绞线分丝管的材料采用常规低合金高强度结构钢，在弯曲后产生的径向力先传递至分丝管、热铸填充分丝管的加工制造按现行国家行业标准执行。分丝体，然后传递至转向器，转向器将承受的钢绞线弯管经过叠放、焊接形成分丝管群组，群组的特征断曲径向力的合力传递至连杆。面应与拉索的特征断面上的钢绞线位置一一对应。根据三叉张弦梁桥拉索的特点及转向器传力原上述构造中，每根分丝管独立

5、承受每弯曲时产[2]理，考虑所采取的构造措施见图4、图5。转向生的径向力，化整为零。相对于整束式转向器，分器设计由1个分丝管群组、1个整体式铸钢件、1丝管群组构造降低拉索弯曲段与转向器接触部位的个热铸填充体、2个拉索减振垫、2个拉索索箍、2应力集中，也降低拉索弯曲段的钢绞线外裹保护层个拉索防水罩、2个止水圈以及若干紧固螺钉组成。发生破损的风险。相对于整束式转向，分丝管群组构造可实现单根钢绞线的更换。2.2整体式铸钢件构造整体式铸钢件外形为“带有耳板的弯曲筒”。弯曲筒中内穿拉索，弯曲筒设计为“一段直线形”+“一段弯曲形”+“一段直线形”的形式，弯曲段的弯曲半径和弯曲角度与内穿拉索的设计弯曲半

6、径和设计弯曲角度相同。弯曲筒出口处内壁设置用于安装拉索减振垫的圆环形卡槽。耳板与弯曲筒连为一体，耳板平面上设置圆孔，图4转向器构造图（外部构造、内部构造）圆孔用于安装锚固三叉张弦梁桥连杆的销轴，耳板的平面与弯曲筒侧面采用圆弧形倒角平顺过渡。相对于悬索桥主缆夹具的分块式构造，整体式铸钢件采用一次成形，其受力性能更佳；取消螺栓连接，免去现场拧紧螺栓连接步骤；大大减少零件数量，提高结构可靠性。2.3热铸填充体构造分丝管群组与整体式铸钢件先各自加工完毕，再通过后浇的热铸填充体连接。热铸填充体的材料含有铝、铜、镁元素的锌合金，热铸填充体的抗拉强度≥300MPa，热铸填充体中各种金属元素的配合比可根据

7、实际情况确定。相对于环氧砂浆或环氧铁砂，热铸填充体在液态时的流动性强，热铸填充体在冷却后的强度高、弹性模量大、韧性好、耐久性佳，可密实填充分丝管群组与整体式铸钢件的间隙、可靠传力，可与整体式铸钢图5整体式铸钢件构造图及三维透视图件的性能实现良好匹配。相对于热铸钢，热铸锌合金2.1分丝管群组构造熔点低，对分丝管群组及整体式铸钢件的热影响较小，根据三叉张弦梁桥的拉索由多根钢绞线构成的转向器加工过程中的精度可控性更佳。特点，在