天津愛浦瑞森纜索有限責任公司
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基于鋼絞線作為斜拉索的應用
體系簡介
斜拉索體系是一種可實 現智能化的平行鋼絞線拉索體系。索體由多股PE防護熱鍍鋅或 環氧涂覆鋼絞線組成，兩端由夾片式錨具夾持。錨固區鋼絞線為 始終平行的獨立狀態，能夠保證 斜拉索單根穿索、單根張拉。 拉索外層裝有HDPE外護套，拉索過渡部分有可靠的防水密封措施， 為拉索提供了耐久的防腐保護。 在施工及營運期間，拉索可以實現單根鋼絞線的換索和監測。
APRS250鋼絞線拉索體系構成 如圖所示，包括錨固段、過渡段 和自由段。
APRS250拉索體系
? APRS公司自主研發，技術達到國際領先水平;
?在低應力使用狀態下具有安全的描固性能;
?具有優異的抗疲勞性能;
?四層防腐結構確保索體具有卓越的防腐性能;
?具有完善的防水防滲漏結構
?先進的輕置化施工方式; 配套使用索力監測系統，可實時監控拉索健康安全，具有智能化功能。
錨固段：拉索錨具+防腐油脂+保護罩
過渡段：減振裝置+緊索裝置+ PE管連接裝置(防水罩)
自由段：組成索體的PE防護鋼絞線+ HDPE外護套
APRS250鋼絞線拉索體系總體構造
錨固段主要由拉索錨具組成，通過夾片將拉索張力傳遞給橋梁結構。 拉索描具分為張拉端描具和固定端錨具(見下圖)。
張拉端錨具示意圖 固定端錨具示意圖
張拉端錨具由張拉端錨板、夾片、支承筒、螺母、密封筒、密封裝置、保護罩等組成。張拉端描具 支承筒有較長的螺紋調節長度，便于索力調整。
固定端錨具由固定端錨板、夾片、密封筒、密封裝置、保護罩等組成。
▼APRS250拉索體系特點
1.拉索采用單根帶PE護套的鋼絞線作為索體 受力材料，索體有多層介質防護，使斜拉索的耐 久性和防腐蝕性大大提高，并可以進行單根鋼絞 線更換。
2.拉索描具有優良的靜載描固性能和抗疲勞性能。
符合fib及CIP的有關規定，可在上限應力 0.45fptk，彎曲角度10mrad(毫弧度)，安裝定位器或約束圈，疲勞應力幅250MPa的條件下通過 200萬次應力拉彎循環，拉索試件斷絲率不大于2X。疲勞試驗后的拉索進行靜載試驗，其***小破斷力大于實際******破壞荷載的92%。或標準破壞荷載的95%(兩者取大值)。APRS250拉索的抗疲勞性能 可以達到250MPa的高應力幅要求，可以使用在鐵路橋梁上。
3.APRS250拉索錨具錨固性能可靠。在荷載低至0.05fpt淋態下，夾片不會出現滑絲或松脫。
4.拉索錨具有優良的防水防滲漏結構，其防水性能滿足 fib和 CIP規定要求，根鋸 fib和 CIP的規定要求，描具組裝件在溫度循環、荷載、鋼絞線偏轉角度的變化條件下，具有可靠的密封性能
5.APRS250索既可單根張拉，也可以通過支承筒、螺母進行整束張拉調整 。采用等張力法進行單根張拉 、調索 ， 保證鋼絞線受力均勻。拉索結構可預先配套感，對拉索力進施工過程及運營過程的索力監控。
6.APRS250拉索體系采用具有抗風雨激振功能的雙螺旋線外護套，降低因風雨瀲攝而導致拉索發生的共搛破壞的風險。
7.拉索采用“化整為零”的現場單根鋼絞線安裝的制索工藝.根據拉索的實際長度進行鋼絞線下料，可適應較大的施工誤差。采用單根吊裝，安裝設備體積小、質量輕，施工方便.
8.鋼絞線拉索的各鋼絞線是獨立防腐，獨立錨固，因而可以很方便地進行單根鋼絞線的更換.更換時無需大型吊裝設備，基本不占用橋面，拉索張力變化小，可以在不影晌交通的情況下完成換索施工.
9.鋼絞線拉索無需預制，拉索的各組成部分可以分開運輸，避免大型構件運輸的不便.
適用標準
▼斜拉索體系
國際結構混凝土協會(fib)《預應力鋼質拉索的驗收規范》(fib2005 Acceptance of stay cable systems using prestressing steels)
美國后張法協會《斜拉索設計、測試與安裝推薦性規范》(PTI2007 Recommendations for stay cable design，testing and installation)
《法國預應力協會斜拉索推薦性規范》(CIP2002 Cable stays Recommendations of Frenchinterministeria I commission on prestressing)
JT/T771—2009《無粘結鋼絞線斜拉索技術條件》
▼鋼絞線
環氣涂層鋼絞線滿足GB/T25823-2010《單絲涂覆環氣涂層預應力鋼絞線》要求 鍍鋅鋼絞線滿足YB/T1 52—1999《高強度低松馳預應力熱鍍鋅鋼絞線》要求
▼ HDPE外護套
材料符合CJA297-2008《橋梁纜索用高密度聚乙烯護套料》要求
哈弗護套符合Q/APRS 032-2008《建筑纜索用哈弗護套》要求
雙螺旋線圓管護套符合Q/APRS021—2008《建筑纜索用圓管護套》
索體構成
拉索索體由多根單層PE防護鋼絞線和HDPE外護套構成。單層PE防護鋼絞線表面涂油脂或石蠟，涂料充滿鋼絞線的間隙。PE層與鋼絞線之間形成半粘結，表面光滑無裂縫，對鋼絞線包裹緊密，且隨鋼絞線伸長而伸長。
HDPE外護套作用是保護單根防護鋼絞線束，使其與外界隔絕，防止紫外線照射而老化，阻止外界腐蝕性物質進入拉索，使拉索的外表美觀。
▼鋼絞線
索體常用的鋼絞線有環氣涂層鋼絞線和熱鍍鋅鋼絞線兩種。熱鍍鋅鋼絞線是在鋼絞線表面熱鍍鋅層，形成陰極保護作用。鋅作為一種活性金屬，在腐蝕性環塊下會通過消耗自身而達到保護 內層金屬。
環氣涂層鋼絞線的環氣涂層是將環氧粉末均勻涂覆在鋼絞線七根鋼絲的表面，經加熱、熔融、 固結后形成致密和穩定的保護層。環氣是一種高 分子物質，具有很好的穩定性，耐酸堿腐蝕能力 很強，是“主動”防護層。
環氣涂層鋼絞線在耐鹽霧性試驗中經10000小 時后，無銹蝕、膨脹、氣泡等現象，表面無明顯 可見變化，達到GBAT 6461規定的保護等級9級。
對于防腐要求較離的斜拉索推薦采用環氧涂層 鋼絞線作為索體。
▼ HDPE外護套
HDPE護套有雙螺旋線護套和SHG哈弗護套兩種。
雙螺旋線護套是在外表面加工出雙螺旋線 (其結構圖見圖5)，其外壁凸起的肋條可有效地阻止雨水在風的作用下在外護套表面形成水線，從而有效降低或阻止因風雨激振對拉索造成的不良振動，具有良好的抗風雨激振性能。
哈弗護套是一種新型纜索護套，其名稱來源于英文“half-pipe”。它由兩半對稱的雙層中空 型材互相扣合于拉索上形成圓管狀護套。由于采用了雙層中空結構，其具有剛度高，隔熱效果好 的特點。哈弗護套的扣合結構更方便拉索后期檢査維護。
HDPE外護套采用高耐久性的HDPE材料制作加工，使其耐溫度老化及耐環境應力開裂能力大大提高，通過壽命年限的分析及試驗，關于索體護套色彩的選擇，大致有如下意見：
1) HDPE護套管的色彩穩定性，以黑色.白色.灰色******，在紫外線強度大的地區，推薦使用此類色彩；
2）彩色HDPE護套穩走性依次遞減規律為 ：黃色、藍色、橙色、紅色。
體系選用
▼鋼絞線
PE防護鋼絞線的母材可選用公稱直徑為￠15. 2mm或 ￠15. 7mm的鍍鋅或環氣涂層鋼絞線，鋼絞線除應滿足相應標準要求的幾何尺寸及性能外，還應滿足下表規定：
▼ HDPE外護套
采用雙螺旋線護套
雙螺線護套與拉索的配套
采用SHG哈弗護套
哈弗護套與拉索的配套
▼拉索錨具
拉索錨具一般分為張拉端描具和固定端錨具。前支點掛籃施工推薦兩靖部采用張拉端錨具。
APRS250(Z)曾能型平行鋼絞線拉索體系
APRS250(Z)智能型平行鋼絞線拉索體系
在平行鋼絞線拉索錨具內，選擇三個孔位安裝用于單根鋼絞線索力測置的磁通置傳感器，與配套測量儀器構成智能型鋼絞線拉索體系。基于等張法的原理測量、計算出拉索索力，能夠監控單根鋼絞線受力均勻。
將磁通量傳感器技術與拉索制造技術相結合，在保證拉索承載、耐久等基本性能，不改變原結構 尺寸、施工工藝的前提下，進行智能化升級，為索力信息的采集和監控提供基礎，為結構的安全運營提供監控和分析評估的依據。
磁通量傳感器配套測量儀器(磁彈儀)即可實現***基本的人工索力測量。集成傳感器信號，配置儀器箱、開關集線器、地址控制器，即可構成離線索力監測系統。在離線索力監測系統的基礎上，增加 數據遠程傳輸、監測軟件等，即可構成實時在線索力監測系統
APRS250拉索體系結構
APRS250鋼絞線拉索體系參數
拉索設計參數及張拉設備
張拉空間建議
斜拉索振動的解決辦法
斜拉索是細長桿構件，受外力的影響極易產生振動。振動對斜
拉索會造成危害，因此要加以抑制。
斜拉索產生振動的主要原因有：
---參數激勵共振(車\結構)
---風激勵振動(渦流\尾流\顫振\弛振等)
---風雨激振
增加斜拉索的結構阻尼是減振的***有效的解決方法。
APRS250拉索體系在拉索預埋管內安裝內置式高性能阻尼器，利用高阻尼橡膠來耗能減振，提高拉索抗振能力。
APRS250拉索體系外防護層采用雙螺旋線護套，能有效抑制拉索的風雨激振現象，降低拉索風雨激振的振動幅度及發生風雨激振的幾率。改變拉索外表面形狀，阻止水線形成,是已被實驗證明的一種行之有效的方法。
在要求更高阻尼的拉索上，APRS還可提供已經過實橋認證的，阻尼性能優越的外置永磁調節式磁流變阻尼器(詳見歐維姆公司〈永磁調節式磁流變阻尼器產品樣冊>)。
監控系統選用
▼索力監測系統建立
斜拉索是斜拉橋的主要受力構件之一，它的受力狀態是橋梁安全與正常使用的重要指標。監測拉索的索力對于及時反映拉索的工作狀態和調整拉索的結構內力極為重要。
▼監測方式及系統主要配置
▼可選用的傳感器技術
▼選型及安裝
離線模式
a、數據分散采集
b.數裾集中采集
建議每根斜拉索都安裝傳感器，或根據需要選擇部分安裝。為避免距離過長導致倍號失真，傳感器 接線長度小于等于300米。傳感器與 數據采集箱之間用專用信號線連接， 用線管或線槽進行保護。根據傳感器的數置及分布情況在橋梁上設置一個或多個數據采集箱(數據采集箱按通 道數分為8通道、16通道、24通道、32通道四種標準型號)，構成離線檢測系統，實現人工定期數據采集。
在線模式
數據自動采集：
以離線橫式的數據采集箱為基礎，增加數據傳輸系統(有線、無線或以太網傳輸)和數據處理系統，即可實現索力實時在線監測。
相關試驗
▼動/靜栽試驗
APRS250鋼絞線拉索體系經過優化設計，在多個獨立的第三方試驗機構進行過大量的試驗，上百次的試驗證明其可靠的力學性 能。試驗規格從單孔到139孔，試 驗標準和規范包含fib、CIP和 PTI 等。
▼等張力法原理
單根鋼絞線安裝張拉采用等值張拉法，即在基準鋼絞線上安裝索力傳感器，其余鋼絞線張拉根據基準鋼絞線索力變化而調整張拉油壓，以達到控制索力均勻性的目的。
單根張拉過程采用傳感器控制，其中傳感器通過導線與計算機相連，捕捉到的數據由系統自 動計算處理，反饋參數自動控制液壓泵站工作。
▼鋼絞線斜拉索前支點掛籃施工
前支點掛籃施工與一般掛籃施工的區別是斜拉索臨時錨固于掛籃上，然后進行梁段混凝土的澆注，待混凝土強度達到設計要求后，再將斜拉索轉換錨固于主梁。
斜拉橋前支點掛籃施工工法利用了斜拉索來承擔大部分掛籃的荷載，可以減輕主桁架的受力，減小掛籃的重量，節省施工設備投入費用，因而越來越為施工單位所采用。
1)前支點掛籃斜拉索安裝施工工藝流程：
和非前支點掛藍施工的斜拉索安裝施工工藝相比， 前支點掛藍斜拉索安裝多了一次整體張拉和體系轉換這兩個步驟。
2)斜拉索與掛籃的連接方式。
根據主梁端斜拉索采用的錨具形式，斜拉索與掛籃的連接主要有以下兩種方式。
采用張拉端錨具，用螺紋與掛籃連接
采用固定端錨具，用螺紋與掛籃連接
兩種連接方式中，以采用張拉端錨具與掛籃連接的方式較好，在體系轉換時***簡單，索力基本沒有損失。而采用固定端錨具與掛籃連接的方式，因其錨具無螺母，是直接將錨具放松貼合錨墊板端面，因 而產生部分索力損失，這可通過塔端進行補張拉來彌補索力。
基于鋼絲作為斜拉索的應用
體系簡介
APRS平行鋼絲斜拉索體 系是一種熱擠高密度聚乙烯 高強鋼絲拉索與冷鑄鐓頭錨的組合體系。******代APRS平行鋼絲斜拉索體系誕生于上世紀90年代初，二十年來， 持續的改進和創新保證了 APRS 平行鋼絲斜拉索體系的技術領先和優良品質。
▼鋼絲拉索體系特點
1、 工廠預制，產品以錨具和索體結合成一體的成品索型式出廠。
2、 整體盤卷包裝方式運輸，長大拉索對運輸和現場吊裝設備有較嚴格要求。
3、 整體張拉，張拉噸位明確，索力均勻，調索方便。
4、 衍生產品品種齊全，可一攬子配套外置式阻尼器，測力傳感器等。
適用標準
鋼絲斜拉索體系
《斜拉橋熱擠聚乙烯高
強鋼絲拉索技術條件》
(GB/T18365-2001)
斜拉索LZM鑄錨
《預應力筋用錨具、夾
具和聯接器》
(GB/T14370-2007)
HDPE保護層
《橋梁纜索用高密度聚
乙烯護套料》
(CJ/T297-2008)
鍍鋅鋼絲
《橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲》
(GB/T17101-2008)
環氧鋼絲
《纜索用環氣涂層鋼絲》
(GB/T25835-2010)
索體構成
APRS平行鋼絲斜拉索體系采用的鋼絲類型有熱鍍鋅鋼絲或環氣涂層鋼絲，索體采用雙層PE層防護。
體系選用
▼鍍鋅鋼絲拉索
鍍鋅鋼絲經專用制索設備平行并攏成束，經左旋輕度扭絞2°?4°后用高強度聚脂纏繞包帶進行纏包定型，再熱擠HDPE護套，***后根據斜拉索的無應力確認長度(通常20‘C溫度下)進行裁料和標記。
▼環氣鋼絲拉索
環氣噴涂鋼絲采用成熟的靜電噴涂工藝，將專用的環氣粉末噴涂在鋼絲表面，形成一層致密的保護膜，具有優于鍍鋅鋼絲的防腐性能特點。
斜拉索防護9求較離的橋梁，還可采用在鋼絲成品索外加套SHG哈弗護套
的方式。SHG哈弗護套隔絕了陽光中紫外線，可延緩成品索外層HDPE的老化，
增加其使用壽命。而SHG哈弗護套本身處于無應力狀態使用，延長了斜拉索的
使用壽命。
選用SHG哈弗護套時，要使護套的內徑大于索體直徑15mm以上。
鋼絲成品索加SHM弗護套示意圖 
斜拉索LZM冷鑄錨參數
斜拉索LZM鑄錨
注：1、錨墊板中心開孔與預埋管內徑相同;
2、 計算拉索錨固長度時，固定端螺母置于固定端錨杯L2的中間;
3、 計算拉索錨固長度時，張拉端螺母置于距離內端面(L1—H1) /2處。
張拉設備及張拉空間
注：表中B值僅作為參考，具體的長度還應根據斜拉索長及受力情況來確定，以滿足施工張拉的需要。
監控系統選用
監控系統的選用與鋼絞線拉索體系相同
相關試驗
▼平行鋼絲斜拉索體系動/靜栽試驗
▼水密性試驗
施工方法
成品索斜拉索施工一般 采用“梁上展索、塔端提升 與牽引索聯接、梁端錨頭牽 引錨固，塔端牽引、塔端張拉”的施工方法。其中，張拉端(塔上或梁下)的選擇 取決于橋梁的結構空間，以下按照梁下錨固塔上張拉的 方式說明成品索斜拉橋的施工工藝。
成品索長索采用橋面吊 索桁車整體牽引梁端錨頭至 前端梁，由塔吊提升斜拉索 中部協助完成橋面展開;利 用塔頂門架及卷揚機進行塔 端掛設;橋面卷揚機、連續 千斤頂、軟硬組合牽引梁端 錨頭入索套管錨固，***后在 塔端進行張拉，塔端調索。
基于擠壓拉索作為斜拉索的應用
體系簡介
鑒于建筑結構、橋梁結構拉索的可靠性、耐久性、適應性直接關系到結構的安全和正常使用壽 命，柳州歐維姆機械股份有限公司憑借在預應力錨 具領域的技術優勢，研制開發了具有自主知識產權的整束擠壓式鋼鉸線拉索體系。本拉索體系對鋼絞 線整束擠壓夾持，具有錨固可靠，結構尺寸緊湊， 張拉調索方便，防腐性能好的特點，適用于斜拉橋 用索。
產品特點
1、鋼絞線兩端整束擠壓錨固，安全可靠、疲勞性能好。通過擠壓錨固鋼 絞線的方式，在高、低應力甚至是負應力的情況 下，鋼絞線都不會滑脫。
2、 錨頭結構緊湊，外徑小，有利于整體結構的優化、美觀。相同承載力，其錨頭尺寸比冷鑄錨、 熱鑄錨小30X以上，可使預留孔尺寸減少。
3、 鋼絞線在索體內隔離防腐，防腐蝕性能優越，抗振性能好。根據不同的噸位，采用相應的多根 鋼絞線，鋼絞線外涂防銹油脂，單根聚乙烯護套防護，整束纏包高強聚脂帶再擠包聚乙烯護套，三層防 腐，避免了鋼絲束由于一處受腐蝕而整束銹蝕。同時，鋼絞線之間有聚乙烯護套相隔，結構阻尼較鋼絲 拉索的要大，抗振性能好通過采取特殊制造工藝，大大減少了外護套的拉應力，有效減少外護套開裂的 可能，提高了外護套的耐久性。
適用標準
1.靜載性能達到《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GBA 14370-2007的要求。2.疲勞性能達到PT卜2007《斜拉索設計、測試和安裝條例》和fib2005 acceptance of stay cable system using prestressing steels的要求。
3.索體HDPE性能：符合GB/T 18365-2001《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條例》和CJA297- 2008《橋梁纜索用高密度聚乙烯護套料》的要求。
4.鋼絞線性能：抗拉強度〇b彡1860 MPa,其它性能滿足GBA 5224-2003《預應力混凝土用鋼絞線》的 要求。
5.環氣鋼絞線性能滿足《單絲涂覆環氧涂層預應力鋼絞線》的要求。
索體構成
應用于拉索索體的鋼絞線為￠15. 2mm的環氣噴涂鋼絞線、鍍鋅鋼絞線或光面鋼絞線。
體系選用
張拉設備及張拉空間
施工方法
施工步驟如下：1、 將拉索兩端錨頭拆開包裝，檢查螺紋是否旋入自如。索體部分的外包裝可待施工完成后再拆除。
2、 將拉索兩端的螺母旋出，待用。
3、 將保護罩的厚墊板焊接在預埋墊板上，注意與墊板孔對中。
4、 將起吊設備的牽引繩由待穿拉索的預留孔道放下，穿過球墊及螺母。
5、 將起吊設備的吊環與拉索上端的內螺紋連接，并將錨頭從塔端預留孔道牽引出預埋墊板，繼續
向上提，直至下端錨頭裝入下預留孔道，放下拉索，旋上固定端螺母。
6、 根據工程情況，調節固定端錨頭外露量。
7、 重復以上步驟，進行下一根拉索的安裝。
8、 在所需張拉的一端設施工平臺，根據施工設計的拉索張拉順序及控制應力要求進行拉索的索力
張拉及標高調整。
9、 張拉到設計噸位后，旋緊螺母，將張拉設備拆下。
10、 上、下錨頭涂防腐油脂后用保護罩封錨。
11、 固定減震體套管，裝好減震體，上端的擋板直接焊接在預埋管上，下端防水罩安裝要求密封
不滲水。
12、 所有拉索外露鋼構件做與橋梁其它鋼構件同等防腐。
相關實驗
▼靜栽試驗按《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GB/14370-2007進行，錨具效率系數na≥95V 極限延伸率S?pu >2.0%
▼疲勞試驗
▼水密性試驗
《斜拉索設計、測試和安裝條例》PTI-2007
上一條：體外預應力系統方案
下一條：巖土支護系統方案
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