本發(fā)明專利技術(shù)主要公開了高釩圓鋼絲束索索夾包括索夾體、連接耳板、防腐鋅層、抗滑金屬層和高強螺栓。索夾通過高強螺栓將兩個形狀對稱的索夾體連成一體來夾緊高釩圓鋼絲束索索體；在索夾體與索體的接觸部位填充抗滑金屬層；索夾體通過熱鍍鋅防腐處理。同時提出了索夾體的加工工藝和形狀尺寸的設(shè)計方法。索夾體采用高強鋼材加工，避免了采用鑄鋼節(jié)點引起的造價、質(zhì)量缺陷等問題，本發(fā)明專利技術(shù)的索夾節(jié)點構(gòu)造簡單，便于制作施工，經(jīng)濟合理，節(jié)點性能通過試驗驗證，適用于張拉式索桿梁預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點中。該索夾有效的改善了高釩索索體受力性能，保護了鋼絲表面防腐鍍層，并提高了索夾與索體的抗滑移力，有助于高釩圓鋼絲束索的在我國的推廣與應(yīng)用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種建筑結(jié)構(gòu)中張拉式索桿梁預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)中的拉索連接節(jié)點。更具體的，涉及一種改善高釩圓鋼絲束索受力性能及提高抗滑移摩擦力的索夾以及其加工工藝和設(shè)計方法。
技術(shù)介紹
在大跨度索桿梁預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)中，索系之間會產(chǎn)生較大的不平衡內(nèi)力，這些不平衡內(nèi)力需通過索夾來抵抗，而索夾抗滑能力不足容易產(chǎn)生索夾滑動并刻傷索體外層保護材料，索夾滑移后又將改變索系的位形，從而改變索系之間的受力狀態(tài)及內(nèi)力，對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生不利影響，所以索夾節(jié)點的設(shè)計是整個預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵。高釩索索體材料采用了 95%鋅-5%鋁-混和稀土合金鍍層高強度鋼絲，經(jīng)過捻制而成，是一種外層沒有保護套的裸索，也是一種新型的預(yù)應(yīng)力拉索材料。近年來，國內(nèi)首次 將大直徑高釩圓鋼絲束索應(yīng)用到體育場館的建設(shè)中，但對配套索夾的抗滑移性能缺乏專門研究，應(yīng)用中存在幾個技術(shù)難點需要克服。首先，在索夾夾緊索體時，索體外層圓形鋼絲與索槽內(nèi)壁之間的接觸為線面接觸關(guān)系，這對索夾的抗滑移性能極為不利，且在夾緊力作用下，鋼絲表面會產(chǎn)生應(yīng)力集中而壓碎鋼絲表面防腐鍍層；另外，索體外層無保護套，在夾緊力作用下，索體圓形橫截面容易產(chǎn)生變形，從而改變索體內(nèi)各層鋼絲受力關(guān)系，影響索體受力性能。在目前較為成熟應(yīng)用的索夾節(jié)點設(shè)計構(gòu)造中，增加索夾抗滑移性能的方法有索槽內(nèi)置鋅板或鋅鋁合金板、噴砂處理增大接觸面摩擦系數(shù)和增大索槽與索體接觸面積等方法。結(jié)合高釩圓鋼絲束索索體的特點，應(yīng)用以上所提方法都會存在著一定缺點，需進行一定的改進。內(nèi)置鋅板的方法使索夾構(gòu)造上存在兩道接觸面(鋅片與索道、鋅片與索體)，提高了滑移風險，對于在室外條件下應(yīng)用，其構(gòu)造防腐性能也較差；索槽內(nèi)噴砂無法解決圓形鋼絲與索槽線面接觸的問題；而增加索體接觸面積，需要加長索夾長度，這樣預(yù)緊所需高強螺栓數(shù)量也會增多，影響施工效率加大施工難度，且影響索夾節(jié)點的美觀。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本專利技術(shù)提供一種高釩圓鋼絲束索索夾，以填補國內(nèi)高釩索索夾節(jié)點研究空白，達到改善高釩索索體受力性能、保護鋼絲表面防腐鍍層和增大索夾與索體之間抗滑移力的效果。同時本專利技術(shù)中還提出了索夾體的加工工藝和其設(shè)計方法。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是 高釩圓鋼絲束索索夾，包括索夾體、連接耳板、防腐鋅層、抗滑金屬層和高強螺栓；兩個形狀對稱的索夾體夾緊索體，通過高強螺栓固定連成一體；在索夾體與索體的接觸部位填充有抗滑金屬層；索夾體表面通過熱浸鍍鋅防腐處理形成一層防腐鋅層；在索夾體下部帶有可與拉桿或壓桿相連接的連接耳板。所述的索夾體包括彎曲段和平直段，彎曲段上開設(shè)有用于安裝高釩圓鋼絲束索的索槽，索槽圓弧半徑大小與索體外徑相同。所述的平直段上開設(shè)高強螺栓孔，高強螺栓穿過螺栓孔實現(xiàn)連接。所述的兩個形狀對稱的索夾體平直段之間設(shè)有用于適應(yīng)索夾在高強螺栓預(yù)拉力作用下彎曲變形的間隙。所述的索夾體和連接耳板焊接固定。所述的抗滑金屬層采用相對索夾體材質(zhì)軟的金屬材料。所述的抗滑金屬層厚度為O. 5-1. 0mm。高釩圓鋼絲束索索夾加工工藝如下· 第一步，索夾體形狀通過機加工形成，粗糙度要求應(yīng)達到Ral2. 5 ； 第二步，在索夾體上采取配鉆工藝鉆取螺栓孔； 第三步，索夾體下部采用焊接方式將連接耳板連接，形成索夾； 第四步，索夾整體進行熱浸鍍鋅防腐處理，鍍鋅前金屬表面進行噴砂處理，噴砂后表面粗糙度應(yīng)達到Sa2. 5，并符合《涂裝前鋼材表面銹蝕和除銹等級》規(guī)定要求。所述第四步之后，索夾體與索體的接觸部位填充一層抗滑金屬層，抗滑金屬層的原料采用質(zhì)地比索夾體材質(zhì)軟的金屬。高釩圓鋼絲束索索夾的索夾設(shè)計方法 第一步，首先確定索夾外形尺寸參數(shù)， ①索夾寬度h根據(jù)索夾預(yù)拉力的要求，確定所配高強螺栓個數(shù)，再根據(jù)規(guī)范構(gòu)造要求，即可確定索夾寬度7=2h+nm，其中η為高強螺栓個數(shù)減l，m為相鄰兩個螺栓孔的距離，h為兩端邊上的螺栓孔至索夾左右端邊的距離； ②索槽半徑r:索槽內(nèi)徑與索體外徑取值相同； ③偏心距e.·本索夾設(shè)計思路為高強螺栓孔心應(yīng)盡可能靠近索體中心，有限元參數(shù)化化對比計算結(jié)果及試驗驗證，確定e取O. 8 d0, d0為螺栓有效直徑； ④索夾高度6A索夾高度的確定主要取決于偏心距e的取值，/為螺栓孔至上下端邊的距離，可以通過規(guī)范構(gòu)造要求確定，最終確定，6=2 X {f+e+r)。第二步，將索體截面進行受力分析，由于高強螺栓的預(yù)緊力，使索夾體與索體緊貼部位產(chǎn)生環(huán)的效應(yīng)，因而在圓周上出現(xiàn)拉應(yīng)力，建立力平衡方程，求得弧形段最小厚度& ;F/2 =J ^ prl ■ Si η 6dep°= -Zi一，其中F為預(yù)緊力；r為索體半徑；Θ為O- π /2 為 Cr1I1/=Jo prl · CosBcJ9 索體與索槽接觸表面正應(yīng)力；σ I為索夾設(shè)計應(yīng)力，可根據(jù)不同索夾材料來確定。第三步，平直段厚度 2，將索體截面進行受力分析，連接螺栓作用位置對索夾截面產(chǎn)生彎曲作用；通過以下公式 μ & σ2 = ψ = ，其中F為預(yù)緊力W :螺栓偏心距；σ 2為索夾設(shè)計應(yīng)力，可 I 2根據(jù)不同索夾材料來確定。本專利技術(shù)中采用上述方案后，具有諸多有益效果I傳力簡單，受力合理與索夾體上耳板連接的桿件內(nèi)力由索夾體直接傳遞給索體，高強螺栓僅提供索夾體抱緊索體的預(yù)緊力，可有效抱緊索體。2提高節(jié)點受力性能由于抗滑金屬層在索槽正壓力作用下發(fā)生變形，嵌入到索體表層圓形鋼絲間的空隙中，從而在索體外圈形成了連續(xù)的金屬覆蓋層，被嵌入的金屬與圓形鋼絲緊密接觸，又形成了金屬層外表面與索槽之間的面面接觸關(guān)系，起到保護鋼絲表面防腐鍍層和增大索夾與索體之間抗滑移力的效果。3高效經(jīng)濟索夾體直接采用鋼板機加工成形，連接耳板通過焊接的方式連接索夾體。大大降低了造價、縮短了制作工期，避免了采用鑄鋼節(jié)點制作工藝復雜，尺寸精度控制難度大和容易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷等問題。4為驗證本專利技術(shù)的高釩圓鋼絲束索索夾節(jié)點受力性能，選取了一個與實際工程中情況相同的索夾節(jié)點，進行了足尺節(jié)點抗滑移試驗。 試驗條件及方法 試驗在某大學結(jié)構(gòu)實驗室“空間結(jié)構(gòu)大型節(jié)點試驗全方位加載裝置”上進行。試驗節(jié)點選取了實際工程節(jié)點受力最為不利的位置，試驗節(jié)點詳圖如圖14。試驗采用簡單加載的原則，分級加載。先預(yù)加載，然后張拉徑向索道最大設(shè)計內(nèi)力，保持徑向索拉力不變，再對斜拉桿以每5噸為加載梯度逐級加載，直到索夾滑移或者達到三倍設(shè)計荷載，并觀察索夾處位移計數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果抗滑金屬層有效的嵌入了索體外層鋼絲間的空隙中，鋼絲表面保護鍍層沒有受損；經(jīng)過對實驗數(shù)據(jù)的處理，得到抗滑移摩擦系數(shù)達到O. 17。附圖說明圖I為本專利技術(shù)較佳實施例一的結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I的正視 圖3為圖I的俯視 圖4為本專利技術(shù)較佳實施例的索夾體零件 圖5為本專利技術(shù)較佳實施例一的安裝前狀態(tài)抗滑移金屬層結(jié)構(gòu)示意 圖6為本專利技術(shù)較佳實施例一的使用狀態(tài)抗滑移金屬層結(jié)構(gòu)示意 圖7為本專利技術(shù)較佳實施例二的結(jié)構(gòu)示意 圖8為本專利技術(shù)較佳實施例三的結(jié)構(gòu)示意 圖9為本專利技術(shù)較佳實施例一的外形尺寸示意 圖10為圖9的局部截面不意 圖11為專利技術(shù)較佳實施例一截面受力狀態(tài)示意 圖12為專利技術(shù)較佳實施例一內(nèi)力分析簡 圖13為圖11中A-A截面的彎曲應(yīng)力 圖14為專利技術(shù)較佳實施例一的試驗節(jié)點詳圖。具體實施本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
高釩圓鋼絲束索索夾，其特征在于：包括索夾體、連接耳板、防腐鋅層、抗滑金屬層和高強螺栓；兩個形狀對稱的索夾體夾緊索體，通過高強螺栓固定連成一體；在索夾體與索體的接觸部位填充有抗滑金屬層；索夾體表面通過熱浸鍍鋅防腐處理形成一層防腐鋅層；在索夾體下部帶有可與拉桿或壓桿相連接的連接耳板。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：俞福利，劉中華，閆海飛，蘇英強，胡向萍，許京松，
申請(專利權(quán))人：浙江精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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