部分斜拉桥抗滑技术浅析

陈敏

（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，武汉 430070）

部分斜拉桥抗滑技术浅析

陈敏

（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，武汉 430070）

随着部分斜拉桥的应用越来越广泛，解决部分斜拉桥滑移问题的技术也越来越多。论文通过对部分斜拉桥抗滑技术专利状况的分析，研究不同的抗滑技术之间的异同，从专利的角度介绍了部分斜拉桥领域的抗滑移技术现状，对该领域的发明人、公司等的研究和专利申请提供一定的参考。

部分斜拉桥；分丝管；抗滑

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

1 引言

部分斜拉桥也称矮塔斜拉桥，兼具了传统斜拉桥的“柔”与连续梁桥的“刚”，其跨度相较于连续梁桥也有较大的提高。这不但契合了城市桥梁越来越大跨径的需求，同时也满足了人们对桥梁景观的要求。因而在近十多年来被广泛地采用。

部分斜拉桥的拉索大都采用钢绞线，由于张拉等工艺的原因，在桥梁服役过程中，经常会出现某些拉索中的某根或者某几根钢绞线过早损坏，这就需要进行更换。而整束进行更换就会存在影响正常交通以及维修费用高的问题，也不利于未损坏钢绞线的继续使用，造成有效资源的浪费。近年来出现了可以单根进行钢绞线更换的索鞍，该种索鞍通常包括多根分丝管，可以实现桥梁在正常服役时完成对已损坏钢绞线的替换，无须中断交通。由于钢绞线可以单根进行更换，使得钢绞线与索鞍的鞍体之间并不是紧固的状态，在索塔两侧荷载不等时，索鞍两侧的拉索受力不平衡，拉索中的钢绞线在两侧不平衡拉力作用下在索鞍内滑移，影响桥梁及行车安全。

近年来针对这一滑移现象的研究较多，形成了一定的理论研究成果。下面就结合专利的情况，从增设抗滑装置、改进分丝管两个方面，对可实现单根更换钢绞线的分丝管索鞍的抗滑移技术做出介绍。

2 增设抗滑装置

2.1 抗滑锚

柳州欧维姆机械有限责任公司于2004年获得的专利号为ZL03261531.0的专利公开了一种带抗滑锚的矮塔斜拉桥索鞍，包括防滑锚头及索鞍，防滑锚头由抗滑锚板、楔块、锚垫板构成，抗滑锚板为一面带斜面的圆柱体形，楔块位于抗滑锚板与锚垫板之间，抗滑锚板的斜面与楔块的斜面相结合。通过在索鞍的两端增设防滑锚头，可以防止小圆弯管内钢绞线的滑移，从而抵抗不平衡力。这是一项比较早期的专利，对其后的抗滑技术发展产生了一定的影响，从下面的这篇专利可以窥见一二。

2.2 抗滑键

柳州欧维姆机械有限责任公司于2011年获得的专利号为ZL201020302576.0的专利公开了一种带有抗滑结构的斜拉桥索鞍，在每根钢绞线上固结有一空心圆柱体，拉索的各单根钢绞线分别从索鞍的37根小圆管中穿过，空心圆柱体的一个端面与索鞍的一个端面紧密接触，保护筒通过连接件与索鞍固定连接，在单根钢绞线上固结的空心圆柱体分别位于索鞍的两边，各边带有空心圆柱体的钢绞线的根数分别为小于等于18根和小于等于19根。这篇专利通过在单根钢绞线位于索鞍的两端设置空心圆柱体3作为抗滑键来抵抗钢绞线的滑移运动。当然，要保证能够进行单根更换作业，在同一根钢绞线上只能在一侧安装固结的抗滑键，另外一侧则没有，这就有可能出现单根钢绞线向安装有抗滑键一侧滑移的情况，鉴于此，该专利权人在其专利ZL201210074357.5中提出了解决方案，通过增加对空心圆柱体3进行限位的抗滑锁紧结构，以支挡抗滑键的滑动。

在上海市城市建设设计研究总院的专利号为ZL 201410363165.5的专利中，技术人员则通过改进传统的张拉工艺，对钢绞线向单侧滑移的问题提出了一种不同的解决思路。这是一种以抗滑键作为锁定装置的钢绞线拉索的张拉施工方法，在塔柱上穿设以抗滑键作为锁定装置的钢绞线拉索，每一根钢绞线上均设置有一抗滑键，抗滑键交错设置在塔柱的两侧，其主要的操作步骤如下：施工阶段在索塔两侧分别超张拉一半数量的钢绞线；每束钢绞线拉索在张拉之前实测摩阻系数；每根钢绞线在无抗滑键侧先张拉，其张拉力需大于实测摩阻力，以保证抗滑键紧贴着索鞍端面；每根钢绞线在有抗滑键侧张拉时，无抗滑键侧须同时张拉，张拉过程中始终保持无抗滑键侧的张拉力大于有抗滑键侧张拉力，两侧的差值为实测摩阻力的1～2倍之间；当每根钢绞线在抗滑键侧张拉到目标张拉索力时，先锚固，然后将无抗滑键侧张拉到超张拉力再降到目标张拉索力，然后锚固，完成钢绞线拉索的张拉施工。

通过优化后的工艺，使钢绞线拉索在塔柱两外侧的索力相同，方便技术人员对索力的监控，同时又能保证抗滑键与塔柱密贴且具备足够的压力储备，提高了拉索的安全性，使抗滑键锁紧力也更为可靠。

3 改进分丝管

分丝管为钢绞线单独通过索鞍提供了通道，使索鞍内钢绞线的排列有序，利于索力的传递。瑞士的VSL国际股份公司于2011年获得的专利号为ZL200680054279.5的专利提出了一种用于绞线的引导装置，主要是通过两个侧向区域，以在第一面之间形成预定的角度，当绞线受到应力时夹紧绞线。该篇专利中，通过改变分丝管一贯采用圆管的形状，将分丝管下部分设置成具有一个角度（又称“雨滴”形分丝管），增加了钢绞线与分丝管之间的接触面，张拉后起到夹紧钢绞线的作用，从而抵抗钢绞线的滑移。可以看出，这种方案无须另外设置抗滑键，通过分丝管自身的结构便能提供一定的抗滑力，对于简化工艺具有一定的作用。

江阴法尔胜住电新材料有限公司于2014年获得的专利号为ZL201320812804.2的专利提出了一种可单根更换钢绞线的部分斜拉桥分丝管索鞍，由锚垫板、加强筋、钢管束、钢箍、多边形钢管和填隙钢棒组成，钢管束由多边形钢管和填隙钢棒组成，填隙钢棒填充在最外层多边形钢管之间的间隙内，多边形钢管的截面内腔形状为多边形，多边形钢管的截面内腔的多边形的下方两条相邻边的夹角为锐角，各多边形钢管及与填隙钢棒间通过焊接固定，钢管束中的各多边形钢管和填隙钢棒按一定弧度和角度弯制成形并按一定规律排列。该篇专利保留了通过分丝管下面两边呈夹角的形式来抵抗滑移，所不同的是它采用多边形的分丝管，通过分丝管的排列并与填隙钢棒焊接共同形成稳定的整体，简化了“雨滴”形分丝管索鞍的结构，结构稳定，索力传递路径合理。

除改变分丝管截面形状外，还采用不同材质的分丝管结构索鞍，如专利号为ZL201220573251.5的专利中，分丝管采用类似“雨滴”的异性结构，同时，分丝管与钢绞线接触面采用了摩擦系数高的TPVC材料，提高了抗滑移的摩擦力，同时其对钢绞线的磨损小，能提高钢绞线的使用寿命。当然也有使用其他材料的，如专利ZL201420707167.7中使用的材料为高强砂浆，并辅以填充弹性聚合材料。

4 结语

解决分丝管索鞍钢绞线滑移问题的手段和措施有很多，如文中提到的增设抗滑装置、改变分丝管结构、采用不同材料等，在实际的桥梁工程中，技术人员可以根据工程特点，比如索塔两侧荷载的大小、所采用拉索钢绞线根数等，采用上述方法中的一种或者多种，从结构、材料等多个角度进行改进，提高索鞍即拉索的耐久性和易更换性，并根据工程实际需要选择最经济合理的拉索布置形式和索鞍结构，推进部分斜拉桥技术的不断发展。

【1】郑一峰，黄侨，张宏伟.部分斜拉桥斜拉索设计方法研究[J].公路，2005 (2):27-31.

【2】龚匡敏.部分斜拉桥的界定和概念设计研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,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

陈敏(1987～)，男，湖南安乡人，主要从事桥梁领域专利研究，（电子信箱）chenmin_0603@163.com。