本发明专利技术涉及一种超高强度超长斜拉索耐腐蚀疲劳冷铸锚具，包括锚杯和连接筒，连接筒设置在锚杯前端、二者同轴贯通，斜拉索穿过连接筒并锚固在锚杯内，锚杯具有锚固腔，斜拉索的钢丝束从前向后呈锥形散开通过锚固填料锚固在锚固腔内，锚固腔包括两个以上连续设置的锥形锚固腔。多个锥形锚固腔的内腔锥度相同。多个锥形锚固腔中至少包括一个长度为L1、内腔锥度为β的主锥形锚固腔，多个所述锥形锚固腔中至少包括一个长度为L1、内腔锥度为β的主锥形锚固腔，该主锥形锚固腔单独满足对斜拉索的锚固强度。固强度。固强度。
【技术实现步骤摘要】
一种超高强度超长斜拉索耐腐蚀疲劳冷铸锚具
[0001]本专利技术涉及建筑、桥梁用斜拉索的冷铸锚具。
技术介绍
[0002]随着社会的发展，交通需求与日俱增，越来越多跨越江河峡谷的大桥被修建，桥梁朝着大跨度的方向发展，大量大跨径桥梁被建设者架设于天堑之上。斜拉桥由于其受力性能良好，刚度大等特点，成为了大跨径桥梁的首要桥型。为了使斜拉桥向更大的跨径发展，新研究的桥梁结构形式与选用的材料本身的自重更小，同时也导致了斜拉索变得更加细长。对于大跨径的斜拉桥，为了避免温度变形或混凝土材料变形导致结构发生破坏，主梁约束通常被设置为漂浮体系。除此之外，由于超大跨径导致主梁的柔性变大，使得斜拉桥产生了一些新的问题：例如斜拉桥在自重与外荷载的作用下，自身的刚度会发生变化。此时结构刚度矩阵是一个与结构构形有关的函数，结构表现出非线性效应，这就是几何非线性，主梁跨径越大，非线性效应往往越明显。
[0003]对于超高强度斜拉索，为了降低斜拉索自重，采用了强度达到2100MPa的超高强度钢丝，钢丝规格变小后斜拉索的截面规格也会相应变小，锚具尺寸和锚固空间的尺寸均相应变小，节省了材料用量，具有一定的经济性。
[0004]斜拉索锚具是斜拉索主要传力构件。超高强度斜拉索锚具一般采用抗疲劳性能极好的冷铸锚。冷铸锚具的结构形式确定以后，各部分尺寸要满足强度需要。锚杯的长度，从内部必须满足粘结长度，从外部要满足斜拉索张拉伸长的需要。对于跨径达到1000米以上的公铁两用斜拉桥斜拉索，受到结构非线性的影响，为了满足斜拉索长度调整要求和张拉要求，对应的斜拉索锚杯的长度要比传统的斜拉索长度增加了约100mm～200mm。如采用一般的冷铸锚结构，在整个锚具内腔锥度一定的情况下，增大锚杯的长度会导致锚杯大端的锥口直径增大，从而使得梁和塔锚固构件的体积也相应增大，产生其他的结构问题。反之，在锚杯大小端锥口直径不变的情况下，增加锚杯长度会导致锚具内腔锥度变小，而锥度变小会导致冷铸锚对超长斜拉索的锚固可靠性，导致锚固无法满足斜拉索长度、张拉强度变化后的匹配性要求。
技术实现思路
[0005]针对超高强超长斜拉索锚固长度增加后的结构变化，在不改变锥形锚杯大小端锥口直径的前提下，本专利技术开发出了一款新的锚具结构，同时解决了超高强度、超长斜拉索的锚固可靠性问题。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种超高强度超长斜拉索耐腐蚀疲劳冷铸锚具，包括锚杯和连接筒，所述连接筒设置在所述锚杯前端、二者同轴贯通，斜拉索穿过所述连接筒并锚固在所述锚杯内，所述锚杯具有锚固腔，斜拉索的钢丝束从前向后呈锥形散开通过锚固填料锚固在所述锚固腔内，所述锚固腔包括两个以上连续设置的锥形锚固腔，多个所述锥形锚固腔中至少包括一个长度为L1、内腔锥度为β的主锥形锚固腔，该主锥
形锚固腔单独满足对斜拉索的锚固强度。
[0007]相邻两锥形锚固腔通过圆角过渡。
[0008]在斜拉索的锚固位置，连接筒是位于锚杯的前端，位置高于锚杯，以往连接筒的下端是伸入锚杯内的，二者螺纹连接，该结构容易导致水渗入螺纹连接部位，导致斜拉索外层钢丝的腐蚀疲劳。为进一步提高斜拉索的抗腐蚀疲劳性能，锚杯的前端向前延伸出连接凸台，所述连接凸台伸入所述连接筒内部，通过内、外螺纹连接固定。
[0009]具体地，所述锚固腔的前端为小端口、后端为大端口，小端口和大端口之间即为所述锚固腔，所述大端口设置有锚板，所述锚板上按照所述钢丝束的排布设置穿丝孔，钢丝尾部一一对应穿过所述穿丝孔，并在尾部墩头，所述墩头大于穿丝孔孔径。
[0010]优选地，所述墩头直径不小于1.5倍的钢丝直径，所述墩头高度不小于1倍的钢丝直径。
[0011]合理的设置是，多个锥形锚固腔的内腔锥度相同。
[0012]进一步地，所述主锥形锚固腔起始于所述锚固腔的锚口，所述锚口即位于所述锚固腔前端的小端口。
[0013]上述主锥形锚固腔的L1的有效长度按照如下公式计算
[0014][0015]式(1)中，
[0016]τ
b
为锚固填料对钢丝的粘结应力；
[0017]σ
b
：钢丝公称抗拉强度；
[0018]L1：为主锥形锚固腔的锥体长度；
[0019]K：有效锚固长度系数，考虑到起始于小端口的钢丝束不能够充分发散，k取值2/3；
[0020][τ
b
]：钢丝与锚固填料的允许粘接力，取值25MPa；
[0021]d：钢丝直径。
[0022]上述主锥形锚固腔的内腔锥度β，内腔锥度β是指，锥形斜边和中心线的夹角，按照如下公式计算
[0023][0024]式(2)中，
[0025]σ
c
：锚固填料锥体压缩应力；
[0026]Pb：斜拉索破断荷载，为已知参数；
[0027]Ae：主锥形锚固腔对应的锥体表面积，Ae由β、L1和锚口口径根据锥体表面积计算公式求算；
[0028]θ：锚固填料对锥体的摩擦角为24.22
°
，该摩擦角由锚固填料和锚杯的摩擦系数确定，Tanθ＝0.45；
[0029]β：内腔锥度，β≥5.0
°
；
[0030][σ
c
]：锚固填料许用压缩应力，为已知参数。
[0031]进一步可能的情形是，多个所述锥形锚固腔是由n个长度为L1、内腔锥度为β的主锥形锚固腔和1个长度为L2的副锥形锚固腔组成，n为大于0的自然数，且L1＞L2，L1和L2满足如下关系：
[0032]L＝n*L1+L2，式中L为锚固腔的总长度。
[0033]对于主锥形锚固腔有两个以上的情况，n个主锥形锚固腔连续设置，副锥形锚固腔作为末端残余锥形端。则L1和β仍然根据式(1)和式(2)进行确认。此时还需要考虑锚杯的平均壁厚，采用如下公式进行计算(虽然多个锥形锚固腔之间通过圆角过渡，但仍视为一锥形整体)
[0034][0035]式(3)中，
[0036]σ
r
：锚杯总体的环向应力
[0037]σ
c
：锚固填料锥体压缩应力，σ
c
是根据式(2)计算出的β值确定实际β的取值，然后求算得出；
[0038]Di：锚杯平均外径；
[0039]Dj：锚杯平均内径，根据L、L1、L2、β和锚口直径可计算出锚杯平均内径，其中L1根据式(1)计算，β根据式(2)计算；
[0040][σ
r
]：锚杯材料的许用环向应力，为已知参数；
[0041]根据式(3)确定锚杯的平均外径Di，则锚杯的平均壁厚＝Di-Dj。
[0042]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：对于大跨斜拉桥而言，工程上要采用更高强度的钢丝来保证斜拉索规格不增大，长度更长、强度更大的钢丝制成的斜拉索需要更长的锚固长度，因此，所采用的锚杯长度较传统的同规格斜拉索的锚具长度要更长。但是，由于斜拉索规格未增大，锚固长本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超高强度超长斜拉索耐腐蚀疲劳冷铸锚具，包括锚杯(5)和连接筒(1)，所述连接筒(1)设置在所述锚杯(5)前端、二者同轴贯通，斜拉索穿过所述连接筒(1)并锚固在所述锚杯(5)内，其特征在于：所述锚杯(5)具有锚固腔，斜拉索的钢丝束从前向后呈锥形散开通过锚固填料(4)锚固在所述锚固腔内，所述锚固腔包括两个以上连续设置的锥形锚固腔，多个所述锥形锚固腔中至少包括一个长度为L1、内腔锥度为β的主锥形锚固腔，该主锥形锚固腔单独满足对斜拉索的锚固强度。2.根据权利要求1所述的冷铸锚具，其特征在于：所述锚杯(5)的前端向前延伸出连接凸台(8)，所述连接凸台(8)伸入所述连接筒(5)内部，通过内、外螺纹连接固定。3.根据权利要求1所述的冷铸锚具，其特征在于：所述锚固腔的前端为小端口、后端为大端口，小端口和大端口之间即为所述锚固腔，所述大端口设置有锚板(7)，所述锚板(7)上按照所述钢丝束(6)的排布设置穿丝孔(501)，钢丝尾部一一对应穿过所述穿丝孔，并在尾部墩头，所述墩头大于穿丝孔孔径。4.根据权利要求3所述的冷铸锚具，其特征在于：所述墩头直径不小于1.5倍的钢丝直径，所述墩头高度不小于1倍的钢丝直径。5.根据权利要求1所述的冷铸锚具，其特征在于：多个所述锥形锚固腔的内腔锥度相同。6.根据权利要求1所述的冷铸锚具，其特征在于：所述主锥形锚固腔起始于所述锚固腔的锚口，所述锚口即位于所述锚固腔前端的小端口。7.根据权利要求6所述的冷铸锚具，其特征在于：所述L1的有效长度按照如下公式计算式(1)中，τ
b
为锚固填料对钢丝的粘结应力；σ
b
：钢丝公称抗拉强度；L1：为主锥形锚固腔的锥体长度；K：有效锚固长度系数，考虑到起始于小端口的钢丝束不能够...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵军，薛花娟，吴琼，翟鹏程，缪盛凯，
申请(专利权)人：江苏法尔胜路桥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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