一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，涉及斜拉索領域，該高阻尼復合斜拉索包括由內到外依次設置的芯層、2?4層復合層和1?2層護套，芯層和復合層之間填充有粘彈性阻尼材料，所述芯層由若干高強度鋼絞線緊密排列構成，所述復合層由若干復合纖維緊密排列構成，相鄰的復合層之間緊密貼合，復合纖維由1根高強鋼絲和6根碳纖維絲制成，6根碳纖維絲包繞在高強鋼絲的外圍，絞合為一體。本發(fā)明能夠加速斜拉索的振動衰減，有效增大超長斜拉索抗風穩(wěn)定性，降低斜拉索的重量，保證斜拉索的橫向抗剪強度，而且可以進行單根運輸及掛索，減小超長斜拉索施工難度。
【專利說明】一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及斜拉索領域，具體涉及一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索。
【背景技術】
[0002]斜拉索是斜拉橋的主要承力構件，斜拉索的等效剛度決定了斜拉橋的整體剛度，隨著斜拉橋跨徑的不斷增大，斜拉索的長度也隨之增加，當斜拉橋的跨徑大于2km時，需要使用長度大于Ikm的超長鋼斜拉索。
[0003]現(xiàn)有的超長鋼斜拉索不僅自重較大，而且抗風穩(wěn)定性較差，使用超長鋼斜拉索架設斜拉橋的過程中，張拉超長鋼斜拉索的施工難度較大；施工完成后，超長鋼斜拉索不僅承載效率較低，而且垂度效應比較顯著，耐久性較差，因此，超長鋼斜拉索難以用于大跨度斜拉橋的施工。
[0004]為解決超長鋼斜拉索自重較大的問題，現(xiàn)階段通常將碳纖維材料與鋼材復合，專利號為201010135957.9.1的發(fā)明專利公開了一種全封閉碳纖維絲與高強鋼絲復合拉索，其芯部采用高強鋼絲，高強鋼絲的外部覆有Z形碳纖維絲，其重量為80噸/km。
[0005]現(xiàn)有的復合斜拉索在使用時，存在以下缺陷:
[0006](I)采用復合斜拉索制成的大跨度斜拉橋，通常需要采用空氣動力學減振措施，或者在斜拉索上安裝阻尼器，來增加斜拉索的抗風穩(wěn)定性，使用成本較高；當斜拉橋的跨度大于2km時，空氣動力學減振措施和阻尼器難以達到增加斜拉索的抗風穩(wěn)定性的作用。
[0007](2)使用復合斜拉索進行跨度大于2km的斜拉橋施工時，需要使用大型起重設備進行整股斜拉索的運輸，同時使用超大的軟牽引力裝置和拉桿牽引裝置進行牽引，施工難度較大。
【發(fā)明內容】
[0008]針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，能夠加速斜拉索的振動衰減，有效增大超長斜拉索抗風穩(wěn)定性，而且降低斜拉索的重量，有效提高斜拉索的橫向抗剪強度，降低施工難度。
[0009]為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案是:一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，包括由內到外依次設置的芯層、2?4層復合層和I?2層護套，芯層和復合層之間填充有粘彈性阻尼材料，所述芯層由若干高強度鋼絞線緊密排列構成，所述復合層由若干復合纖維緊密排列構成，相鄰的復合層之間緊密貼合，復合纖維由I根高強鋼絲和6根碳纖維絲制成，6根碳纖維絲包繞在高強鋼絲的外圍，絞合為一體。
[0010]在上述技術方案的基礎上，所述復合層和護套之間填充有耐磨材料。
[0011]在上述技術方案的基礎上，所述耐磨材料為玄武巖纖維絲、芳綸纖維或者玻璃纖維。
[0012]在上述技術方案的基礎上，所述復合層的橫截面呈正六邊形。
[0013]在上述技術方案的基礎上，每根復合纖維的外圍均包覆有耐磨層。
[0014]在上述技術方案的基礎上，所述護套采用高密度聚乙烯制成。
[0015]在上述技術方案的基礎上，所述芯層的橫截面呈正六邊形。
[0016]在上述技術方案的基礎上，所述高強度鋼絞線的直徑為I?10mm。
[0017]在上述技術方案的基礎上，所述高強鋼絲的直徑與碳纖維絲的直徑相同，均為I ?1mm0
[0018]在上述技術方案的基礎上，所述復合層的層數(shù)為3層。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0020](I)本發(fā)明的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，包括芯層和復合層，芯層和復合層之間填充有粘彈性阻尼材料，斜拉索在使用中發(fā)生振動時，芯層和復合層相對運動，均與粘彈性阻尼材料發(fā)生摩擦，能夠增大斜拉索內部的阻尼，進而提高斜拉索的對數(shù)折減率至4%?6%，與現(xiàn)有技術中需要采用空氣動力學減振措施，或者在斜拉索上安裝阻尼器相比，不僅能夠降低使用成本，而且能夠加速斜拉索的振動衰減，有效增大超長斜拉索抗風穩(wěn)定性。
[0021](2)本發(fā)明的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，包括2?4層復合層，每層復合層均由碳纖維-鋼絞線復合纖維組成，復合纖維均由I根高強鋼絲和6根碳纖維絲制成，6根碳纖維絲包繞在高強鋼絲的外圍，絞合為一體，采用該復合層制成的單根斜拉索，其重量為0.4噸/km，與現(xiàn)有技術中的整股復合斜拉索的重量為80噸/km相比，不僅能夠有效降低斜拉索的重量，而且能夠保證斜拉索的橫向抗剪強度。
[0022]由于本發(fā)明的斜拉索中含有碳纖維絲，因此能夠進行單根運輸及掛索；斜拉索安裝完畢后可采用用于含碳纖維絲的斜拉索夾片錨具逐根張拉錨固，能夠有效降低超長超重斜拉索的運輸及施工難度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例中基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索橫截面的結構示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實施例中復合纖維橫截面的結構示意圖。
[0025]圖中:1-芯層，2-粘彈性阻尼材料，3-耐磨材料，4-復合層，5-護套，6_碳纖維絲，7-高強鋼絲，8-耐磨層。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0027]參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，包括由內到外依次設置的芯層1、2?4層復合層4和I?2層護套5，護套5采用高密度聚乙烯制成。芯層I和復合層4之間填充有粘彈性阻尼材料2，復合層4和護套5之間填充有耐磨材料3，耐磨材料3為玄武巖纖維絲、芳綸纖維或者玻璃纖維。
[0028]芯層I的橫截面呈正六邊形，芯層I由若干高強度鋼絞線緊密排列構成，高強度鋼絞線的直徑為 I ?1mm,例如:lmm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10_。在實際使用中，高強度鋼絞線的直徑可以為3?7mm，具體根據實際需要進行設計。本實施例中，高強度鋼絞線的直徑均為5mm。
[0029]復合層4的橫截面呈正六邊形，復合層4由若干復合纖維緊密排列構成，相鄰的復合層4之間緊密貼合。每根復合纖維的外圍均包覆有耐磨層8。在實際使用中，復合層4的層數(shù)根據復合斜拉索的受力程度進行設計，例如:2層、3層、4層。圖1中示出了 2層。
[0030]參見圖2所示，復合纖維由I根高強鋼絲7和6根碳纖維絲6制成，6根碳纖維絲6包繞在高強鋼絲7的外圍，絞合為一體。高強鋼絲7的直徑與碳纖維絲6的直徑相同，均為 I ?1mm,例如:lmm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10_。在實際使用中，高強鋼絲7、碳纖維絲6的直徑可以為4?8mm，具體根據實際需要進行設計。本實施例中，高強鋼絲7、碳纖維絲6的直徑均為5mm。
[0031]本發(fā)明不局限于上述實施方式，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【權利要求】
1.一種基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:包括由內到外依次設置的芯層⑴、2?4層復合層⑷和I?2層護套(5)，芯層⑴和復合層⑷之間填充有粘彈性阻尼材料(2)，所述芯層(I)由若干高強度鋼絞線緊密排列構成，所述復合層(4)由若干復合纖維緊密排列構成，相鄰的復合層(4)之間緊密貼合，復合纖維由I根高強鋼絲(7)和6根碳纖維絲(6)制成，6根碳纖維絲(6)包繞在高強鋼絲(7)的外圍，絞合為一體。
2.如權利要求1所述的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:所述復合層(4)和護套(5)之間填充有耐磨材料(3)。
3.如權利要求2所述的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:所述耐磨材料(3)為玄武巖纖維絲、芳綸纖維或者玻璃纖維。
4.如權利要求1所述的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:所述復合層(4)的橫截面呈正六邊形。
5.如權利要求1所述的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:每根復合纖維的外圍均包覆有耐磨層(8)。
6.如權利要求1?5中任一項所述的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:所述護套(5)采用高密度聚乙烯制成。
7.如權利要求1?5中任一項所述的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:所述芯層(I)的橫截面呈正六邊形。
8.如權利要求1?5中任一項所述的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:所述高強度鋼絞線的直徑為I?10mm。
9.如權利要求1?5中任一項所述的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:所述高強鋼絲(7)的直徑與碳纖維絲(6)的直徑相同，均為I?10mm。
10.如權利要求1?5中任一項所述的基于碳纖維和鋼絞線的高阻尼復合斜拉索，其特征在于:所述復合層(4)的層數(shù)為3層。
【文檔編號】E01D19/16GK104213507SQ201410427327
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權日:2014年8月27日
【發(fā)明者】安群慧, 潘東發(fā), 褚文濤, 毛偉琦, 涂滿明, 周功建, 王夷, 李韓, 彭夢澤, 張衛(wèi)紅 申請人:中鐵大橋局股份有限公司