一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种大型建筑工程采用的拉索，特别是一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，特别适用于重载铁路线的拱桥吊杆。
背景技术
拉索在预应力行业中已经广泛使用。目前，大多数桥梁主要采用冷铸锚、热铸锚和夹片锚拉索这三种形式，但是由于冷铸锚、热铸锚和夹片锚拉索这三种形式，锚头尺寸比较大，成本较高。因此，挤压式拉索成为拱桥吊杆普遍采用的结构，目前重载铁路线繁忙、车流密度大，列车活载对铁路线上的拱桥吊杆的冲击频繁，铁路建设要求吊杆疲劳性能要满足300MPa应力幅要求。现有技术中挤压锚固钢绞线拉索为200MPa，因此需要将现有挤压锚固钢绞线拉索的疲劳应力幅提高1.5倍，以确保铁路拱桥的安全。
在现有技术中，如中国专利CN2101210447B设计了一种钢绞线整束挤压锚索拉索，该拉索包括索体及锚固件，锚固件由锚固单元和密封单元组成，挤压锚碇套内钻有钢绞线嵌装孔，钢绞线置于孔内与锚碇套挤压为一体，密封单元主要部件包括密封筒、密封圈、防腐材料，以达到锚固及防腐作用，由于拉索结构的限制，反复加载循环过程中，钢绞线与锚固单元存在应力集中，最高只能实现250MPa应力幅；中国专利CN102587279B设计了一种钢绞线成品拉索，该拉索包括索体和锚固件，锚固件包括锚固单元和密封单元，锚固单元包含端盖、锥套、锚板、锚杯和约束圈，其锥套外侧为光滑面，对钢绞线摩擦力有限，其钢线绞在锚杯内由锥形锚孔定位，并采用环氧类填料固化，同样根数的拉索，此锚具的外形尺寸比挤压锚固拉索至少增大30％，不适用于拱桥吊杆；中国专利CN102926507B设计了一种整体挤压式钢绞线锚具拉索及其制作方法，其制备方法包括步骤A.加工各零部件及钢绞线成品索；B.装配；C.穿钢绞线、装夹片；D.挤压；E.安装防松螺塞；F.密封、灌胶；通过该方法制备的拉索产品由于拉索结构的限制，应力幅较小且其钢绞线易发生疲劳断裂。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，旨在改变锚固段钢绞线受力状况，避免锚固段与密封段之间的钢绞线出现疲劳断裂的风险，提高钢绞线的握裹、夹持防滑性，提高拉索疲劳性能。
本发明采取以下技术方案实现上述目的：
一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，包括钢绞线成品索索体及其两端的锚固件，钢绞线成品索索体包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)；锚固件包括：锚固夹持段(101)、密封防腐段(103)；锚固夹持段(101)包括端盖(1)、锚固套(3)、辅助夹持段(102)；防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；辅助夹持段(102)包括辅助锚固套(4)；锚固套(3)两端分别与端盖(1)和辅助锚固套(4)的一端通过螺旋方式连接，辅助锚固套(4)另一端与密封筒(6)的一端通过螺旋方式连接，密封筒(6)的另一端与密封盖(9)通过螺旋方式连接；密封筒(6)靠近密封盖(9)一端的端口设置有密封圈(8)，密封圈(8)为钢绞线PE索体(10)与密封筒(6)之间的缝隙密封件；密封筒(6)内侧围成的空间填充防腐材料(7)；辅助锚固套(4)内侧围成的内腔填充环氧类填料(5)；锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等的穿心孔(11)，至少有一组相邻的穿心孔(11)为开槽连通结构，且所有开槽连通结构的开槽方向相互平行。
其进一步技术方案是：辅助锚固套(4)为内锥形状。
其进一步技术方案是：穿心孔(11)靠近端盖侧设置有牙型锥套(2)，穿过牙型锥套(2)的钢绞线(13)为中心丝经过墩头处理的钢绞线。
其进一步技术方案是：密封圈(8)为外锥形结构。
其进一步技术方案是：穿心孔(11)至少含有一段螺纹结构。
其进一步技术方案是：防腐材料(7)是环氧砂浆、油脂、防腐聚氨酯中的一种或几种的混合材料。
本发明还提出一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索的制备方法，在拉索制备前准备好各个零部件，具体零部件包括：钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)、端盖(1)、牙型锥套(2)、锚固套(3)、辅助锚固套(4)、密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等穿心孔(11)，且至少有一组相邻的穿心孔(11)为开槽连通结构(14)，所有开槽连通结构(14)的开槽方向相互平行；辅助锚固套(4)为内锥形状；密封圈(8)为外锥形结构；制备步骤包括：
a、钢绞线清洗，将钢绞线PE索体(10)两端剥除PE，并对每根钢绞线(13)打散清洗后再回捻；
b、钢绞线表面进行咬齿；
c、制螺纹，通过车螺纹设备对端盖(1)、锚固套(3)、辅助锚固套(4)及密封筒(6)、密封盖(9)加工相对应的内螺纹或外螺纹；
d、钢绞线安装，将每根钢绞线(13)穿入锚固套(3)对应的穿心孔(11)，钢绞线(13)外露锚固套(3)60-200mm，将牙型锥套(2)穿入钢绞线中心丝，对钢绞线中心丝进行墩头处理，通过顶压工装将外露的钢绞线(13)顶平至锚固套(3)端面；
e、挤压，采用挤压设备和工装对锚固套(3)内的整束钢绞线进行整体挤压握裹；
f、辅助夹持段锚固，将辅助锚固套(4)与锚固套(3)旋合，并将环氧类填料(5)填满辅助锚固套(4)内腔，形成锚固夹持段(101)，将锚固夹持段(101)放置高温固化炉内进行恒温固化；
g、拉索预张拉，按索公称力的60％加载并持荷10～60分钟；
h、密封，将密封筒(6)与辅助锚固套(4)旋合，将密封圈(8)以及密封盖(9)安装到密封筒(6)上，最后通过灌浆设备往密封筒(6)内灌注防腐密封材料(7)，并将锚索吊装垂直状态后静放8-14小时。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过相邻穿心孔(11)的开槽连通结构，使得挤压时锚固套变形握裹力传递更好，能保证对钢绞线的夹持效果；
2、本发明通过在锚固套(3)与密封筒(6)之间增设辅助锚固套(4)并填充防腐材料(7)，提高了锚固段与密封段之间钢绞线的锚固夹持和防水防腐的性能，避免了锚固段与密封段之间的钢绞线出现疲劳断裂的风险；
3、本发明通过将钢绞线(13)的中心钢丝穿入牙型锥套(2)并进行墩头处理，进一步提高钢绞线的握裹、夹持防滑性，其外牙可以增强钢绞线的摩擦力；
4、本发明通过将密封圈(8)设置为外锥形结构，通过密封盖(9)的螺纹旋合顶压原理，实现对密封圈(8)的顶压变形密封作用，从而防止雨水从索体与密封盖的缝隙处流入；
5、本发明通过在穿心孔(11)采用攻螺纹牙结构，大大提高了锚固段握裹力；
6、本发明通过将整个锚固夹持段放置高温固化炉内进行恒温固化，形成一种楔形握裹力；
7、本发明通过预张拉阶段，使钢绞线受力均匀，消除索间间隙，使拉索弹模稳定。
附图说明
图1为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索结构图。
图2为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索锚固夹持段结构图。
图3为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索密封防腐段结构图。
图4为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索锥套示意图。
图5为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索锚固套剖面图。
图6为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索锚固套切面图。
图7为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索辅助锚固套结构图。
图8为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索密封圈示意图。
图中：1、端盖，2、锥套，3、锚固套，4、辅助锚固套，5、环氧类填料，6、密封筒，7防腐材料，8、密封圈，9、密封盖，10、钢绞线PE索体，101、锚固夹持段，102辅助夹持段，103、密封防腐段，11、穿心孔，12、螺纹结构，13、钢绞线，14、开槽连通结构。
具体实施方式
下面结合附图1至8和实施例1至3对本发明进行说明：
实施例1：
一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，包括钢绞线成品索索体及其两端的锚固件，钢绞线成品索索体包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)；锚固件包括：锚固夹持段(101)、辅助夹持段(102)、密封防腐段(103)；锚固夹持段(101)包括端盖(1)、牙型锥套(2)、锚固套(3)、辅助夹持段(102)；密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；辅助夹持段(102)包括辅助锚固套(4)。锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等的7个穿心孔(11)，穿心孔(11)均进行加工螺纹牙，在每个穿心孔(11)的一端形成一段螺纹结构(12)，且位于同一竖直方向上的相邻穿心孔(11)为开槽连通结构，制索时将每根钢绞线穿入相应的孔内，通过挤压工装对锚固套进行挤压，从而实现对钢绞线束的整体挤压握裹；辅助锚固套(4)为内锥形状，通过填充环氧铁砂实现对锚固套(3)与密封筒(6)之间钢绞线束的楔形握裹及防水防腐作用；密封圈(8)为钢绞线PE索体(10)与密封筒(6)之间的缝隙密封件，其结构设计为外锥形结构，采用橡胶材料通过挤压变形原理来实现密封。
其制备步骤如下：准备上述零部件；
a、钢绞线清洗，将钢绞线PE索体(10)两端剥除PE，并对每根钢绞线(13)打散清洗后再回捻；
b、钢绞线表面进行咬齿；
c、制螺纹，通过车螺纹设备分别对锚固套(3)、辅助锚固套(4)、密封筒(6)的一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，端盖(1)、密封盖(9)分别加工内螺纹；
d、钢绞线安装，将每根钢绞线(13)穿入锚固套(3)上对应的穿心孔(11)，钢绞线(13)外露锚固套(3)120mm，将牙型锥套(2)穿入钢绞线中心丝，对钢绞线中心丝进行墩头处理，通过顶压工装将外露的钢绞线(13)顶平至锚固套(3)端面；
e、采用挤压设备和工装对锚固套(3)内的整束钢绞线整体挤压握裹；
f、辅助夹持段锚固，将辅助锚固套(4)与锚固套(3)旋合，并将环氧类填料(5)填满辅助锚固套(4)内腔，形成锚固夹持段(101)，将锚固夹持段(101)放置高温固化炉内进行恒温固化；
g、拉索预张拉，按索公称力的60％加载并持荷60分钟；
h、密封，将密封筒(6)旋上锚杯B(4)，将密封圈(8)以及密封盖(9)安装到密封筒(6)上，最后通过灌浆设备往密封筒(6)内灌注防腐聚氨酯，并将锚索吊装垂直状态后静放12小时。制得本发明高应力幅挤压锚固钢绞线拉索。
实施例2：
一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，包括钢绞线成品索索体及其两端的锚固件，钢绞线成品索索体包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)；锚固件包括：锚固夹持段(101)、辅助夹持段(102)、密封防腐段(103)；锚固夹持段(101)包括端盖(1)、牙型锥套(2)、锚固套(3)、辅助夹持段(102)；密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；辅助夹持段(102)包括辅助锚固套(4)。锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等的7个穿心孔(11)，穿心孔(11)均进行加工螺纹牙，在每个穿心孔(11)的两端形成一段螺纹结构(12)，且位于中心竖直方向上的相邻穿心孔(11)为开槽连通结构，制索时将每根钢绞线穿入相应的孔内，通过挤压工装对锚固套进行挤压，从而实现对钢绞线束的整体挤压握裹；辅助锚固套(4)为内锥形状，通过填充环氧铁砂实现对锚固套(3)与密封筒(6)之间钢绞线束的楔形握裹及防水防腐作用；密封圈(8)为钢绞线PE索体(10)与密封筒(6)之间的缝隙密封件，其结构设计为外锥形结构，采用橡胶材料通过挤压变形原理来实现密封。
其制备步骤如下：准备上述零部件；
a、钢绞线清洗，将钢绞线PE索体(10)两端剥除PE，并对每根钢绞线(13)打散清洗后再回捻；
b、钢绞线表面进行咬齿；
c、制螺纹，通过车螺纹设备分别对锚固套(3)、辅助锚固套(4)、密封筒(6)的一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，端盖(1)、密封盖(9)分别加工内螺纹；
d、钢绞线安装，将每根钢绞线(13)穿入锚固套(3)上对应的穿心孔(11)，钢绞线(13)外露锚固套(3)60mm，将牙型锥套(2)穿入钢绞线中心丝，对钢绞线中心丝进行墩头处理，通过顶压工装将外露的钢绞线(13)顶平至锚固套(3)端面；
e、采用挤压设备和工装对锚固套(3)内的整束钢绞线整体挤压握裹；
f、辅助夹持段锚固，将辅助锚固套(4)与锚固套(3)旋合，并将环氧类填料(5)填满辅助锚固套(4)内腔，形成锚固夹持段(101)，将锚固夹持段(101)放置高温固化炉内进行恒温固化；
g、拉索预张拉，按索公称力的60％加载并持荷30分钟；
h、密封，将密封筒(6)旋上锚杯B(4)，将密封圈(8)以及密封盖(9)安装到密封筒(6)上，最后通过灌浆设备往密封筒(6)内灌注油脂，并将锚索吊装垂直状态后静放8小时。制得本发明高应力幅挤压锚固钢绞线拉索。
实施例3：
一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，包括钢绞线成品索索体及其两端的锚固件，钢绞线成品索索体包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)；锚固件包括：锚固夹持段(101)、辅助夹持段(102)、密封防腐段(103)；锚固夹持段(101)包括端盖(1)、牙型锥套(2)、锚固套(3)、辅助夹持段(102)；密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；辅助夹持段(102)包括辅助锚固套(4)。锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等的7个穿心孔(11)，穿心孔(11)均进行加工螺纹牙，在每个穿心孔(11)的中间段形成一段螺纹结构(12)，且位于左侧竖直方向上的相邻穿心孔(11)为开槽连通结构，制索时将每根钢绞线穿入相应的孔内，通过挤压工装对锚固套进行挤压，从而实现对钢绞线束的整体挤压握裹；辅助锚固套(4)为内锥形状，通过填充环氧铁砂实现对锚固套(3)与密封筒(6)之间钢绞线束的楔形握裹及防水防腐作用；密封圈(8)为钢绞线PE索体(10)与密封筒(6)之间的缝隙密封件，其结构设计为外锥形结构，采用橡胶材料通过挤压变形原理来实现密封。
其制备步骤如下：准备上述零部件；
a、钢绞线清洗，将钢绞线PE索体(10)两端剥除PE，并对每根钢绞线(13)打散清洗后再回捻；
b、钢绞线表面进行咬齿；
c、制螺纹，通过车螺纹设备分别对锚固套(3)、辅助锚固套(4)、密封筒(6)的一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，端盖(1)、密封盖(9)分别加工内螺纹；
d、钢绞线安装，将每根钢绞线(13)穿入锚固套(3)上对应的穿心孔(11)，钢绞线(13)外露锚固套(3)120mm，将牙型锥套(2)穿入钢绞线中心丝，对钢绞线中心丝进行墩头处理，通过顶压工装将外露的钢绞线(13)顶平至锚固套(3)端面；
e、采用挤压设备和工装对锚固套(3)内的整束钢绞线整体挤压握裹；
f、辅助夹持段锚固，将辅助锚固套(4)与锚固套(3)旋合，并将环氧类填料(5)填满辅助锚固套(4)内腔，形成锚固夹持段(101)，将锚固夹持段(101)放置高温固化炉内进行恒温固化；
g、拉索预张拉，按索公称力的60％加载并持荷10分钟；
h、密封，将密封筒(6)旋上锚杯B(4)，将密封圈(8)以及密封盖(9)安装到密封筒(6)上，最后通过灌浆设备往密封筒(6)内灌注环氧砂浆，并将锚索吊装垂直状态后静放14小时。制得本发明高应力幅挤压锚固钢绞线拉索。
上述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索通过在锚固套(3)与密封筒(6)之间增设辅助锚固套(4)并填充防腐材料(7)，提高了锚固段与密封段之间钢绞线的锚固夹持和防水防腐的性能，避免了锚固段与密封段之间的钢绞线出现疲劳断裂的风险；通过将钢绞线(13)的中心钢丝穿入牙型锥套(2)并进行墩头处理，进一步提高钢绞线的握裹、夹持防滑性，其外牙可以增强钢绞线的摩擦力；通过将密封圈(8)设置为外锥形结构，通过密封盖(9)的螺纹旋合顶压原理，实现对密封圈(8)的顶压变形密封作用，从而防止雨水从索体与密封盖的缝隙处流入；通过在穿心孔(11)采用攻螺纹牙结构，大大提高了锚固段握裹力；通过相邻穿心孔(11)的开槽连通结构，使得挤压时锚固套变形握裹力传递更好，能保证对钢绞线的夹持效果；通过将整个锚固夹持段放置高温固化炉内进行恒温固化，形成一种楔形握裹力；通过预张拉阶段，使钢绞线受力均匀，消除索间间隙，使拉索弹模稳定。实施例1-3与现有产品参数对比表如下：
实施例1-3与现有产品参数对比表
