專利名稱：碳纖維絲包覆鋼絲束密封拉索的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬土木工程大跨結(jié)構(gòu)中作為承力構(gòu)件的拉索新型索體結(jié)構(gòu)形式，由外 周形成全封閉效果的碳纖維絲層與芯部的高強鋼絲復(fù)合而成，可用于纜索承重橋梁和索桿 張力結(jié)構(gòu)等大跨徑結(jié)構(gòu)中的拉索。
背景技術(shù)：
目前，纜索承重橋梁和索桿張力結(jié)構(gòu)等大跨徑結(jié)構(gòu)中的拉索普遍使用鍍鋅高強鋼 絲半平行扭絞及外包高密度聚乙烯塑料護套的鋼拉索，在拉索塑料護套意外破損或使用一 定年度后塑料老化開裂情況下，水、氣等有害物質(zhì)進入芯部鍍鋅鋼絲索體，易造成鋼絲腐 蝕，降低拉索的耐久性，直接影響拉索的使用壽命。同時，由于鋼拉索重度較大，索體自重造 成的垂度效應(yīng)降低拉索剛度，也降低了拉索的使用效率，從而較弱了結(jié)構(gòu)的跨越能力。對于提高鋼拉索的耐久性，公知的方法包括索體外周包覆高密度聚乙烯塑料護 套、增加包裹鍍鋅鋼絲的高強聚酯纖維帶層數(shù)、改變鋼絲表面涂層材料、在套管內(nèi)鋼絲間填 充惰性氣體形成索體缺氧環(huán)境等多種。這些方法主要在不改變索體承力鋼絲的條件下進行 改進，不能解決索體塑料護套意外破損及老化開裂后的芯部鋼絲受到良好封閉保護和防止 水、氣等有害物質(zhì)侵入的問題，也不能解決減輕拉索自重和提高使用效率的問題。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題為解決索體塑料護套意外受損或老化開裂后的索體封閉防水、氣有害 物質(zhì)侵蝕問題以及減輕拉索自重后提高使用效率的問題，本實用新型提供一種碳纖維絲包 覆鋼絲束密封拉索，該索體結(jié)構(gòu)不僅能解決拉索受雙重保護和提高索體耐久性問題，而且 能降低索體自重，提高拉索使用效率。技術(shù)方案本實用新型的碳纖維絲包覆鋼絲束密封拉索包括高強鋼絲、內(nèi)層聚酯 纖維高強繞包帶、外層聚酯纖維高強繞包帶、外部相互咬合的Z形碳纖維絲和外周高密度 聚乙烯護套；其中，高強鋼絲位于該復(fù)合拉索的芯部，在高強鋼絲的外周纏繞內(nèi)層聚酯纖維 高強繞包帶，在內(nèi)層聚酯纖維高強繞包帶外部包覆有相互咬合的Z形碳纖維絲，在外部相 互咬合的Z形碳纖維絲外纏繞外層聚酯纖維高強繞包帶，在外層聚酯纖維高強繞包帶外包 覆有外周高密度聚乙烯護套。所述的Z形碳纖維單絲由碳纖維原絲浸膠固化而成，Z形碳纖維單絲相互咬合形 成芯部高強鋼絲的全密封防護層。所述的Z形碳纖維絲的層數(shù)不受具體限制，可為單層或多層，可視索體結(jié)構(gòu)外部 碳纖維絲和芯部高強鋼絲設(shè)計分擔(dān)的承載力比例變化。所述的Z形碳纖維絲側(cè)邊呈折線狀，并有排水的微小凹槽，空隙間填充防腐密封 劑。本實用新型利用碳纖維材料的輕質(zhì)高強、耐腐蝕性好和易將原絲固化成所需絲束 形狀的優(yōu)點，改變公知的索體結(jié)構(gòu)形式，將鍍鋅鋼絲集中排列在索體芯部并仍用聚酯纖維繞包帶纏繞，在芯部鍍鋅鋼絲束外周緊密排列單層或多層Z形狀相互咬合的碳纖維絲，碳 纖維絲間填充防腐密封劑，形成全封閉耐腐蝕防護層。碳纖維絲層外周仍纏繞聚酯纖維繞 包帶并包覆高密度聚乙烯塑料套管，形成雙重防護結(jié)構(gòu)，自重輕的碳纖維絲與高強鋼絲共 同參與索體工作。有益效果(1)本實用新型索體結(jié)構(gòu)的外部單層或多層Z形碳纖維絲相互咬合形 成全密封層可對芯部高強鍍鋅鋼絲實施有效保護，可在拉索塑料護套意外破損或使用一定 年度后塑料老化開裂情況下防止水、氣等有害物質(zhì)進入芯部鍍鋅鋼絲索體，利用碳纖維的 耐腐蝕性對芯部鍍鋅鋼絲繼續(xù)實施保護；(2)以碳纖維絲代替原公知索體外周的高強鋼絲，碳纖維絲仍然參與受力，可充分 發(fā)揮碳纖維材料輕質(zhì)、高強的特點，降低索體自重，提高拉索使用效率，從而提高結(jié)構(gòu)跨越 能力；(3)制索工藝與半平行鋼絲拉索索體基本相同，具備工業(yè)化生產(chǎn)條件，拉索生產(chǎn)質(zhì) 量容易得到保證。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進一步詳細說明
圖1是本實用新型拉索結(jié)構(gòu)剖面圖。以上的圖中有高強鋼絲1、內(nèi)層聚酯纖維高強繞包帶2、外層聚酯纖維高強繞包 帶4、外部相互咬合的Z形碳纖維絲3、外周高密度聚乙烯護套5、防腐密封劑6。
具體實施方式
本實用新型的碳纖維絲包覆鋼絲束密封拉索包括高強鋼絲1、內(nèi)層聚酯纖維高強 繞包帶2、外層聚酯纖維高強繞包帶4、外部相互咬合的Z形碳纖維絲3和外周高密度聚乙 烯護套5 ；其中，高強鋼絲1位于該復(fù)合拉索的芯部，在高強鋼絲1的外周纏繞內(nèi)層聚酯纖 維高強繞包帶2，在內(nèi)層聚酯纖維高強繞包帶2外包覆有外部相互咬合的Z形碳纖維絲3， 在外部相互咬合的Z形碳纖維絲3外纏繞外層聚酯纖維高強繞包帶4，在外層聚酯纖維高強 繞包帶4外包覆有外周高密度聚乙烯護套5。芯部高強鋼絲1用大小直徑搭配緊密排列成圓柱狀，并在其外周纏繞內(nèi)層聚酯纖 維高強繞包帶2 ；在纏繞聚酯纖維高強繞包帶2的芯部高強鋼絲1外周，相互咬合緊密排列 單層或多層Z形碳纖維絲3，在Z形碳纖維絲3的間隙內(nèi)填充防腐密封劑6，再在單層或多 層Z形碳纖維絲3外周纏繞外層聚酯纖維高強繞包帶4，最后在索體外周擠塑包覆高密度聚 乙烯塑料護套5，形成全封閉碳纖維絲與高強鋼絲復(fù)合拉索的新型索體結(jié)構(gòu)。所述的Z形碳纖維單絲3由碳纖維原絲浸膠固化而成，Z形碳纖維單絲3相互咬 合形成芯部高強鋼絲1的全密封防護層。所述的Z形碳纖維絲3的層數(shù)不受具體限制，可為單層或多層，可視索體結(jié)構(gòu)外部 碳纖維絲和芯部高強鋼絲設(shè)計分擔(dān)的承載力比例變化。所述的Z形碳纖維絲3側(cè)邊呈折線狀，并有排水的微小凹槽，空隙間填充防腐密封 劑6。
權(quán)利要求一種碳纖維絲包覆鋼絲束密封拉索，其特征在于該復(fù)合拉索包括高強鋼絲(1)、內(nèi)層聚酯纖維高強繞包帶(2)、外層聚酯纖維高強繞包帶(4)、外部相互咬合的Z形碳纖維絲(3)和外周高密度聚乙烯護套(5)；其中，高強鋼絲(1)位于該復(fù)合拉索的芯部，在高強鋼絲(1)的外周纏繞內(nèi)層聚酯纖維高強繞包帶(2)，在內(nèi)層聚酯纖維高強繞包帶(2)外包覆有外部相互咬合的Z形碳纖維絲(3)，在外部相互咬合的Z形碳纖維絲(3)外纏繞外層聚酯纖維高強繞包帶(4)，在外層聚酯纖維高強繞包帶(4)外包覆有外周高密度聚乙烯護套(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維絲包覆鋼絲束密封拉索，其特征在于所述的Z形碳纖 維單絲(3)由碳纖維原絲浸膠固化而成，Z形碳纖維單絲(3)相互咬合形成芯部高強鋼絲 (1)的全密封防護層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳纖維絲包覆鋼絲束密封拉索，其特征在于所述的Z形 碳纖維絲(3)的層數(shù)不受具體限制，可為單層或多層，可視索體結(jié)構(gòu)外部碳纖維絲和芯部 高強鋼絲設(shè)計分擔(dān)的承載力比例變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳纖維絲包覆鋼絲束密封拉索，其特征在于所述的Z形碳纖 維絲(3)側(cè)邊呈折線狀，并有排水的微小凹槽，空隙間填充防腐密封劑(6)。
專利摘要本實用新型涉及一種碳纖維絲包覆鋼絲束密封拉索的新型索體結(jié)構(gòu)，主要用于纜索承重橋梁和索桿張力結(jié)構(gòu)等大跨徑結(jié)構(gòu)作拉索。該復(fù)合拉索的高強鋼絲(1)位于該復(fù)合拉索的芯部，在高強鋼絲(1)的外周纏繞內(nèi)層聚酯纖維高強繞包帶(2)，在內(nèi)層聚酯纖維高強繞包帶(2)外包覆有外部相互咬合的Z形碳纖維絲(3)，在外部相互咬合的Z形碳纖維絲(3)外纏繞外層聚酯纖維高強繞包帶(4)，在外層聚酯纖維高強繞包帶(4)外包覆有外周高密度聚乙烯護套(5)。本實用新型能確保在拉索塑料護套意外破損或使用一定年度后老化產(chǎn)生裂紋時，全封閉的碳纖維絲層仍可防止水、氣等有害物質(zhì)進入芯部鍍鋅鋼絲索體，并可降低索體自重，提高拉索使用效率。
文檔編號E04B1/342GK201620357SQ20102014509
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者劉家彬, 朱張峰, 郭正興 申請人:東南大學(xué)