部分斜拉橋抗滑技術淺析

陳敏

（國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，武漢 430070）

部分斜拉橋抗滑技術淺析

陳敏

（國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，武漢 430070）

隨著部分斜拉橋的應用越來越廣泛，解決部分斜拉橋滑移問題的技術也越來越多。論文通過對部分斜拉橋抗滑技術專利狀況的分析，研究不同的抗滑技術之間的異同，從專利的角度介紹了部分斜拉橋領域的抗滑移技術現狀，對該領域的發(fā)明人、公司等的研究和專利申請?zhí)峁┮欢ǖ膮⒖肌?/p>

部分斜拉橋；分絲管；抗滑

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.076

1 引言

部分斜拉橋也稱矮塔斜拉橋，兼具了傳統斜拉橋的“柔”與連續(xù)梁橋的“剛”，其跨度相較于連續(xù)梁橋也有較大的提高。這不但契合了城市橋梁越來越大跨徑的需求，同時也滿足了人們對橋梁景觀的要求。因而在近十多年來被廣泛地采用。

部分斜拉橋的拉索大都采用鋼絞線，由于張拉等工藝的原因，在橋梁服役過程中，經常會出現某些拉索中的某根或者某幾根鋼絞線過早損壞，這就需要進行更換。而整束進行更換就會存在影響正常交通以及維修費用高的問題，也不利于未損壞鋼絞線的繼續(xù)使用，造成有效資源的浪費。近年來出現了可以單根進行鋼絞線更換的索鞍，該種索鞍通常包括多根分絲管，可以實現橋梁在正常服役時完成對已損壞鋼絞線的替換，無須中斷交通。由于鋼絞線可以單根進行更換，使得鋼絞線與索鞍的鞍體之間并不是緊固的狀態(tài)，在索塔兩側荷載不等時，索鞍兩側的拉索受力不平衡，拉索中的鋼絞線在兩側不平衡拉力作用下在索鞍內滑移，影響橋梁及行車安全。

近年來針對這一滑移現象的研究較多，形成了一定的理論研究成果。下面就結合專利的情況，從增設抗滑裝置、改進分絲管兩個方面，對可實現單根更換鋼絞線的分絲管索鞍的抗滑移技術做出介紹。

2 增設抗滑裝置

2.1 抗滑錨

柳州歐維姆機械有限責任公司于2004年獲得的專利號為ZL03261531.0的專利公開了一種帶抗滑錨的矮塔斜拉橋索鞍，包括防滑錨頭及索鞍，防滑錨頭由抗滑錨板、楔塊、錨墊板構成，抗滑錨板為一面帶斜面的圓柱體形，楔塊位于抗滑錨板與錨墊板之間，抗滑錨板的斜面與楔塊的斜面相結合。通過在索鞍的兩端增設防滑錨頭，可以防止小圓彎管內鋼絞線的滑移，從而抵抗不平衡力。這是一項比較早期的專利，對其后的抗滑技術發(fā)展產生了一定的影響，從下面的這篇專利可以窺見一二。

2.2 抗滑鍵

柳州歐維姆機械有限責任公司于2011年獲得的專利號為ZL201020302576.0的專利公開了一種帶有抗滑結構的斜拉橋索鞍，在每根鋼絞線上固結有一空心圓柱體，拉索的各單根鋼絞線分別從索鞍的37根小圓管中穿過，空心圓柱體的一個端面與索鞍的一個端面緊密接觸，保護筒通過連接件與索鞍固定連接，在單根鋼絞線上固結的空心圓柱體分別位于索鞍的兩邊，各邊帶有空心圓柱體的鋼絞線的根數分別為小于等于18根和小于等于19根。這篇專利通過在單根鋼絞線位于索鞍的兩端設置空心圓柱體3作為抗滑鍵來抵抗鋼絞線的滑移運動。當然，要保證能夠進行單根更換作業(yè)，在同一根鋼絞線上只能在一側安裝固結的抗滑鍵，另外一側則沒有，這就有可能出現單根鋼絞線向安裝有抗滑鍵一側滑移的情況，鑒于此，該專利權人在其專利ZL201210074357.5中提出了解決方案，通過增加對空心圓柱體3進行限位的抗滑鎖緊結構，以支擋抗滑鍵的滑動。

在上海市城市建設設計研究總院的專利號為ZL 201410363165.5的專利中，技術人員則通過改進傳統的張拉工藝，對鋼絞線向單側滑移的問題提出了一種不同的解決思路。這是一種以抗滑鍵作為鎖定裝置的鋼絞線拉索的張拉施工方法，在塔柱上穿設以抗滑鍵作為鎖定裝置的鋼絞線拉索，每一根鋼絞線上均設置有一抗滑鍵，抗滑鍵交錯設置在塔柱的兩側，其主要的操作步驟如下：施工階段在索塔兩側分別超張拉一半數量的鋼絞線；每束鋼絞線拉索在張拉之前實測摩阻系數；每根鋼絞線在無抗滑鍵側先張拉，其張拉力需大于實測摩阻力，以保證抗滑鍵緊貼著索鞍端面；每根鋼絞線在有抗滑鍵側張拉時，無抗滑鍵側須同時張拉，張拉過程中始終保持無抗滑鍵側的張拉力大于有抗滑鍵側張拉力，兩側的差值為實測摩阻力的1～2倍之間；當每根鋼絞線在抗滑鍵側張拉到目標張拉索力時，先錨固，然后將無抗滑鍵側張拉到超張拉力再降到目標張拉索力，然后錨固，完成鋼絞線拉索的張拉施工。

通過優(yōu)化后的工藝，使鋼絞線拉索在塔柱兩外側的索力相同，方便技術人員對索力的監(jiān)控，同時又能保證抗滑鍵與塔柱密貼且具備足夠的壓力儲備，提高了拉索的安全性，使抗滑鍵鎖緊力也更為可靠。

3 改進分絲管

分絲管為鋼絞線單獨通過索鞍提供了通道，使索鞍內鋼絞線的排列有序，利于索力的傳遞。瑞士的VSL國際股份公司于2011年獲得的專利號為ZL200680054279.5的專利提出了一種用于絞線的引導裝置，主要是通過兩個側向區(qū)域，以在第一面之間形成預定的角度，當絞線受到應力時夾緊絞線。該篇專利中，通過改變分絲管一貫采用圓管的形狀，將分絲管下部分設置成具有一個角度（又稱“雨滴”形分絲管），增加了鋼絞線與分絲管之間的接觸面，張拉后起到夾緊鋼絞線的作用，從而抵抗鋼絞線的滑移?？梢钥闯?，這種方案無須另外設置抗滑鍵，通過分絲管自身的結構便能提供一定的抗滑力，對于簡化工藝具有一定的作用。

江陰法爾勝住電新材料有限公司于2014年獲得的專利號為ZL201320812804.2的專利提出了一種可單根更換鋼絞線的部分斜拉橋分絲管索鞍，由錨墊板、加強筋、鋼管束、鋼箍、多邊形鋼管和填隙鋼棒組成，鋼管束由多邊形鋼管和填隙鋼棒組成，填隙鋼棒填充在最外層多邊形鋼管之間的間隙內，多邊形鋼管的截面內腔形狀為多邊形，多邊形鋼管的截面內腔的多邊形的下方兩條相鄰邊的夾角為銳角，各多邊形鋼管及與填隙鋼棒間通過焊接固定，鋼管束中的各多邊形鋼管和填隙鋼棒按一定弧度和角度彎制成形并按一定規(guī)律排列。該篇專利保留了通過分絲管下面兩邊呈夾角的形式來抵抗滑移，所不同的是它采用多邊形的分絲管，通過分絲管的排列并與填隙鋼棒焊接共同形成穩(wěn)定的整體，簡化了“雨滴”形分絲管索鞍的結構，結構穩(wěn)定，索力傳遞路徑合理。

除改變分絲管截面形狀外，還采用不同材質的分絲管結構索鞍，如專利號為ZL201220573251.5的專利中，分絲管采用類似“雨滴”的異性結構，同時，分絲管與鋼絞線接觸面采用了摩擦系數高的TPVC材料，提高了抗滑移的摩擦力，同時其對鋼絞線的磨損小，能提高鋼絞線的使用壽命。當然也有使用其他材料的，如專利ZL201420707167.7中使用的材料為高強砂漿，并輔以填充彈性聚合材料。

4 結語

解決分絲管索鞍鋼絞線滑移問題的手段和措施有很多，如文中提到的增設抗滑裝置、改變分絲管結構、采用不同材料等，在實際的橋梁工程中，技術人員可以根據工程特點，比如索塔兩側荷載的大小、所采用拉索鋼絞線根數等，采用上述方法中的一種或者多種，從結構、材料等多個角度進行改進，提高索鞍即拉索的耐久性和易更換性，并根據工程實際需要選擇最經濟合理的拉索布置形式和索鞍結構，推進部分斜拉橋技術的不斷發(fā)展。

【1】鄭一峰，黃僑，張宏偉.部分斜拉橋斜拉索設計方法研究[J].公路，2005 (2):27-31.

【2】龔匡敏.部分斜拉橋的界定和概念設計研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2008.

Analysis on Anti-slip Technology of Partial Cable-stayed Bridge

CHENMin
（PatentExaminationCooperationHubeiCenterofThePatentOfficeSipo，Wuhan430070，China）

As the partial cable-stayed bridge has been widely used，the way of solving slippage of the stay cable is also increasing. Basing on the patents on anti-sliptechnologyof partiallycable-stayed bridge, the article studiesthe similaritiesand differencesbetween the different anti-slip technologies, and describes the states of anti-slip technologies of partial cable-stayed bridge in the view of patent, and it also provides a reference to the inventors、companies and other researchersandpatentapplications.

partiallycable-stayedbridge；strand-separatingpipe；anti-slip

U443.38

B

1007-9467（2016）07-0122-02

2016-6-14

陳敏(1987～)，男，湖南安鄉(xiāng)人，主要從事橋梁領域專利研究，（電子信箱）chenmin_0603@163.com。