吊杆、系杆拉索体系

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吊杆、系杆拉索体系


  吊杆拉索主要有平行钢丝拉索和钢绞线拉索,主要用于斜拉桥,拱桥,悬索桥等桥型结构中。

  平行钢丝拉索是一种热挤高密度聚乙烯高强钢丝索体与冷铸镦头锚的组合系统,结合内、外置阻尼器、防水罩、锚头保护罩等附件组成的拉索体系。产品执行GB/T 18365-2001《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》、JT/T 775-2016 《大跨度斜拉桥平行钢丝拉索》标准。

  挤压锚固钢绞线拉索是钢绞线索体与整束挤压描头的组合系统,具有锚固可靠、抗疲劳性能好、全密封结构、结构紧凑等特点,适用于新建拱桥吊桥或旧桥换索,产品执行JT/T 850-2013《挤压锚固钢绞线拉索》标准。

        QSMXG系杆锚固体系是一种最新型的钢绞线系杆锚固体系,其采用全防腐结构,并配套具有在低应力状态下高可靠锚固性能的锚固系统。


●QSM吊杆拉索体系

体系简介

  吊杆体系是在原有吊杆基础上发展的一种新型吊杆锚固体系,它涵盖新型低应力防腐索体、环氧涂层高防腐钢丝、环氧涂层钢绞线、新型防水密封装置和可偏摆的球铰装置等多项新技术、新结构,从整体上解决索体HDPE护套管短时间开裂、下端进水和短吊杆不适应变形的问题,从而提高吊杆的安全性和耐久性。吊杆拉索主要包括:冷铸镦头锚钢丝拉索、GJ型钢绞线整束挤压索。


QSM拱桥吊杆拉索体系主要包含以下基本内容:

● 索    体     ● 锚固装置     ● 减振装置     ● 防腐装置     ● 监测系统

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吊杆形式
目前,我公司的吊杆有以下三种形式:


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(一)冷铸镦头锚钢丝拉索

1.主要技术性能指标
       ①静载性能满足GB/T 14370-2015《预应力筋用锚具、夹具和连接器》要求:锚具效率系数ηa≥95%,ξapu≥2%。
       ②疲劳性能满足GB/T 18365-2001《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》要求。可通过200万次0.4σb应力上限、0.28σb应力下限的疲劳试验,断丝总数≤5%。
       ③索体HDPE性能符合GB/T 18365-2001《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》和CJ/T 297-2016《桥梁缆索用高密度聚乙烯护套料》规定的要求。
       ④高强度钢丝性能:抗拉强度≥1670MPa,其它性能不低于GB/T 17101-2008《桥梁缆索用热镀锌钢丝》标准中规定的要求。
       ⑤拉索弹性模量:E≥1.9×105MPa。
       ⑥防水性能:全密封防水结构。
       ⑦索体外层HDPE静态应力释放系数:K>0.3 ;
       ⑧球面支座最大允许转动量:a=±4°。
2.设计及选用建议

       为保证结构的安全性,建议吊杆安全系数η≥2.5~3,若安全系数太大,会造成索体未绷直。受力不够大,螺母容易松脱的现象,为了桥梁拉索造型美观,建议拉索实际使用应力应不小于该索体公称破断力的20%,以保证索体不出现弯曲现象。

  结构设计时要合理安排最短杆的位置,最短吊杆的自由长度(不含两端锚具)不应小于2米。

  为保证下端的防水,务必把下索导管伸出桥面结构100~150mm。

  为了便于换索,如果结构允许建议采用双吊杆结构。

3.吊杆冷铸锚具结构及参数

  冷铸镦头锚(简称冷铸锚)通常作为平行钢丝拉索的锚头部分,主要结构包括:盖板、螺母、锚杯、约束圈、填充材料、密封装置等等。

  斜拉桥用平行钢丝拉索宜优先采用直径为φ7的钢丝,也可以使用直径为φ5的钢丝。


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4.索体构成

  索体由高强度钢丝、防腐油脂、缠绕包带、内层PE和外层PE组成。


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(二)挤压锚固钢绞线拉索

  挤压锚固钢绞线拉索包含有固定端和张拉端,锚固可靠,张拉调索方便,锚头结构紧凑,具有很好的疲劳和防腐性能,适用于新建拱桥吊桥或旧桥换索,产品执行JT/T 850-2013《挤压锚固钢绞线拉索》标准。


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1.主要特点

       ①钢绞线两端通过挤压锚固方式,各钢绞线受力相互隔离,钢绞线很难脱落,其静载安全可靠、疲劳性能好。

  将钢绞线两端整束挤压在锚固套内,之后锚头对钢绞线的握裹力不会再发生变化,张拉时回缩量极少,在低应力甚至是负应力的情况下,钢绞线都不会滑脱。钢绞线进入锚头的折角很小,几乎不受弯曲应力。钢绞线整束隔离挤压锚主要通过摩擦力进行锚固,因此它的疲劳性能非常好。

       ②锚头结构紧凑,有利于整体结构的优化、美观。

  在同等受力级别的情况下,挤压锚头的外形尺寸比冷铸锚、热铸锚及夹片锚的要小得多,可以使预埋管道尺寸减小,并且便于联接钢拉杆、叉耳等结构,给桥梁的安装更换带来了很大的方便。而且采用了比钢丝(1670MPa)强度高的钢绞线(1860MPa),在相同的设计应力下,索体钢丝的总截面积及拉索总重可以相应地降低很多,使得运输更加经济方便。

       ③锚头采用全密封结构,防腐、防护性能好。

  锚头挤压后,在其前端部有密封盖板,后部通过密封筒和密封装置对拉索剥除PE部分进行密封,然后在锚具腔内灌注弹性握裹材料进行防腐,将钢绞线与外界空气、水汽完全永久隔离。施工后锚头外采用专用防腐油脂涂抹,要求完全覆盖外表面,之后再安装保护罩,正是因为采用了多层防护,所以其永久防护性能相当可靠。挤压锚具及其拉索的生产加工、组装均在工厂里完成,以成品拉索形式发至施工现场,其质量得到保证。

2.主要性能指标
      ①静载性能满足GB/T 14370-2015《预应力筋用锚具、夹具和连接器》要求:锚具效率系数ηa≥95%,ξapu≥2%。
       ②疲劳性能满足PTI-2003《斜拉索设计、测试和安装条例》要求。可通过200万次应力幅度200MPa、0.45σb应力上限的疲劳试验,断丝率<2%。
       ③满足DG/T J08-019-2005《建筑结构用索应用技术规程》疲劳性能:能够通过200万次应力幅250MPa、0.45σb应力上限的疲劳试验,断丝率<2%。
       ④索体HDPE性能符合CJ/T 297-2016《桥梁缆索用高密度聚乙烯护套料》规定的要求。
       ⑤钢绞线性能:抗拉强度≥1860MPa,其它性能不低于GB/T 5224-2014《预应力混凝土用钢绞线》标准中规定的要求。
       ⑥拉索弹性模量:E≥1.8×105MPa。
       ⑦防水性能:全密封防水结构。
3.钢绞线挤压索锚具参数

●QSM挤压索锚具(固定端)A型


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●QSM挤压索锚具(张拉端)B型


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●QSM叉耳式挤压索锚具C型


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设计及选用建议

(1)最短拉索的自由段长度不应小于2m;
(2)为保证结构的安全性,建议拉索安全系数η≥2.5~3;
(3)为确实保证拉索的锚固端部防水、防锈,用于吊杆时务必将下预埋管伸出桥面结构100~150mm;
(4)两端锚头封锚前在其外表面均匀涂抹防腐油脂;

(5)螺母旋合位置:螺母的安装位置建议设在锚杯有效螺纹段的中部,严禁旋在有内螺纹的部分。


4.钢绞线挤压索索体


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注:成品索内的钢绞线可以是光面、镀锌、环氧喷涂或环氧填充。


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●系 杆


      QSMXG系杆锚固体系是一种最新型的钢绞线系杆锚固体系,其采用全防腐结构,并配套具有在低应力状态下高可靠锚固性能的锚固系统。


系杆特点为:
       1.钢绞线系杆拉索强度高,应力损失小;

       2.索体采用钢绞线成品索方式,结构紧凑,设计方便;
       3.施工方便,操作简单,质量容易控制;
       4.具有多层保护,防腐性能优异。


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QSMXGK可换索式钢绞线系杆构造图


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QSMXGY型永久锚固式钢绞线系杆构造图


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系杆使用注意事项:
       1.为了保证系杆的防水性能,在吊杆穿过系杆箱处,吊杆的预埋管应该伸到系杆箱的顶部以上,吊杆并采取可靠的防水措施,防止水沿吊杆进系杆箱内;

       2.为了确保结构的整体防腐,预埋管应伸出拱座结构150 ~ 200mm;
       3.系杆的调节螺母安装位置设在支撑筒或锚杯的中部。


支承架结构及参数:
       系杆在自由段需采用支承架支承索体,以保护和降低张拉时的摩擦损失,支承架是标准型可组合的支承架,它可多层设置。支承架的构造、安装及参数参见如下图表。


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钢绞线系杆支承架结构图


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钢绞线系杆支承架安装示意图



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系杆支承架多层设置时的安装示意图



施工工艺

      1.如果吊杆索两端均为螺母式,则安装好后就可以按下图所示进行张拉施工。




       2.如果吊杆索一端为螺母式,另一端为叉耳式,则建议将叉耳安装在上端,以方便在下端进行张拉操作,安装好后就可以按上图所示进行张拉施工。

       3.如果吊杆索两端为叉耳式(如下图所示),需要配备调节装置,则安装好吊杆后采用专用的工装设备张拉。


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注:各参数如“QSM叉耳式挤压索锚具C型参数表”所示,调节装置规格形式按设计要求实际设计。


施工注意事项
       1.根据拉索的类型及具体情况,准备好所需的相关配件、辅助的施工设备(如张拉机具)。
       2.拉索起吊时必须牢靠,避免中途出现滑落,产生事故及损坏拉索。
       3.锚垫板在安装时应与拉索工作时延伸方向垂直,不得倾斜。
       4.清理施工现场,将支撑孔道及周围清理干净。
       5.锚头应保持清洁,不应锈蚀,不得磕碰敲击损坏锚具,其表面不得附着其它影响张拉施工及锚固的物质。
       6.保证足够的安装及张拉空间,安装过程中不得损坏索体。
       7.必须精确计算下料长度,计算好预留张拉时所需要的调节范围,避免拉索过长或过短而无法达到使用要求。
       8.自由段索体表面不得有损伤,如有损伤必须及时修补。
       9.张拉后锚头应保持清洁,灌注或涂抹防腐油脂,做好防腐防护工作