荣誉表彰

2020年7月14日，《一种热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的制作方法》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。 2100433B

一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法专利目的

《一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法》的目的在于提供一种适用于桥梁建造及大型建筑工程用的一种复合预应力筋成品拉索，该成品拉索既具有冷铸锚和热铸锚钢丝拉索的优点，又具有钢绞线拉索在抗拉强度及防腐性能等方面比钢丝拉索更好的优势，并能实现拉索设计索力更精确的配置；较好地解决了已有拉索存在的上述问题，同时提供了该拉索的制备方法。

一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法技术方案

一种复合预应力筋成品拉索，包括索体和位于索体两端的两个锚固件，所述的索体为包括n根单股钢绞线与p根拉索钢丝构成的复合预应力筋成品拉索索体；每个锚固件包括锚固单元和密封单元；

所述锚固单元包含端盖、锥套、锚板、螺母、锚杯和约束圈；锚板上有用于锚固单股钢绞线的锥形锚孔以及用于锚固拉索钢丝的通孔，包括n根单股钢绞线与p根拉索钢丝构成的复合预应力筋成品拉索索体的n根单股钢绞线与p根拉索钢丝穿过锚杯后，各单股钢绞线分别穿入锚板的相应锚孔中，锚具内的每一根单股钢绞线是由m根钢丝扭绞而成，每一根单股钢绞线在锚孔中的结构是：钢绞线端头中心丝安装有一锥套，中心丝端头处理成镦头，其余m-1根边丝位于锥套外侧呈锥形分散分布并与锚板锥形锚孔形成单股钢绞线锚固单元，实现对一根单股钢绞线端头的固定，P根拉索钢丝3穿过锚板7，均匀地分布在n个单股钢绞线锚固单元的外周，拉索钢丝的端头被处理成镦头，锚杯端头有端盖，锚杯内部浇注有环氧类填料，环氧类填料固化后完成对n根单股钢绞线和p根拉索钢丝的锚固；

所述密封单元包括依次连接的密封筒、密封件和压紧环，密封筒的一端与一个锚固单元的约束圈相连接，密封件位于密封筒的另一端并与压紧环相连接，在密封筒内即：约束圈、密封件与密封筒形成的空间内灌注有防腐填料；

上述m、n、p的取值范围是：m为3，4，5，6，7，9之中的任意一个数；n是2，3，4，5，……350之中的任意一个数，p是2，3，4，5，……200之中的任意一个数。

其进一步技术方案是：所述包括n根单股钢绞线与p根拉索钢丝构成的复合预应力筋成品拉索索体的n根单股钢绞线的每一根单股钢绞线外有内层PE护套；具有内层PE护套的n根单股钢绞线的外周均匀地分布有p根拉索钢丝并被高强聚酯带包裹，其外挤压有外层PE护套，形成索体是由隔离防腐钢绞线和钢丝构成的一种复合预应力筋成品拉索索体。

其进一步技术方案或是：所述包括n根单股钢绞线与p根拉索钢丝构成的复合预应力筋成品拉索索体的n根单股钢绞线的每一根单股钢绞线是PC钢绞线，n根单股钢绞线的外周均匀地分布有p根拉索钢丝并被高强聚酯带包裹，其外挤压有外层PE护套，其内灌注有防腐材料，形成为索体是PC钢绞线和钢丝构成的复合预应力筋成品拉索索体。

其更进一步技术方案是：所述锚杯内部浇注的环氧类填料是冷铸式环氧铁砂；在密封筒内灌注的防腐填料是膨胀率小于2倍的聚氨酯。

《一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法》的另一相关技术方案是：上述复合预应力筋成品拉索的制作方法，其制作过程包括以下步骤：

A．将包括n根单股钢绞线与p根拉索钢丝构成的复合预应力筋成品拉索索体一端的护套去掉一段长度，清理干净每一根单股钢绞线表面；

B．清理干净后的n根单股钢绞线和p根拉索钢丝穿过锚杯，每一根单股钢绞线分别穿入锚板的相应锚孔内，在每一根单股钢绞线的中心钢丝外套上一颗锥套，并对此中心钢丝进行镦头处理形成镦头，其余m-1根边丝位于锥套外侧呈锥形分散分布并与锚板锥形锚孔形成单股钢绞线锚固单元，实现对一根单股钢绞线端头的固定；

C．重复步骤B，直至将n根单股钢绞线完全处理形成n个单股钢绞线锚固单元；

D．将索体的P根拉索钢丝3穿过锚板7，均匀地布置在n个单股钢绞线锚固单元的外周，并将拉索钢丝的端头处理成镦头301；

E．拧上端盖，向锚杯内腔中浇注环氧填料，安装约束圈，等待固化，待环氧填料固化后将螺母通过螺纹上在锚杯外，对拉索进行一次张拉；

F．依次安装密封筒、密封件和压紧环，向密封筒内部灌注防腐填料；固化后构成一端锚固件Ⅱ；

G．对复合预应力筋成品拉索的索体的另一端重复实施上述步骤A-F，形成另一端锚固件；包括索体和位于索体两端的两个锚固件构成的复合预应力筋成品拉索制作完成；

上述m、n和p的取值范围是：m为3，4，5，6，7，9之中的任意一个数；n是2，3，4，5，……350之中的任意一个数，p为2，3，4，5，…200之中的任意一个数。

其进一步技术方案是：所述构成复合预应力筋成品拉索索体中的钢绞线是隔离防腐钢绞线，包括n根单股钢绞线与p根拉索钢丝构成的复合预应力筋成品拉索索体的n根单股钢绞线的每一根单股钢绞线外有内层PE护套；具有内层PE护套的n根单股钢绞线的外周均匀地分布有p根拉索钢丝并被高强聚酯带包裹，其外挤压有外层PE护套，在步骤A.中，所述将复合预应力筋成品拉索索体一端的护套去掉一段长度中的“护套”是指外层PE护套和内层PE护套。

其进一步技术方案或是：所述包括n根单股钢绞线与p根拉索钢丝构成的复合预应力筋成品拉索索体的n根单股钢绞线的每一根单股钢绞线是PC钢绞线，n根单股钢绞线的外周均匀地分布有p根拉索钢丝并被高强聚酯带包裹，其外挤压有外层PE护套，其内灌注有防腐材料，在步骤A.中，所述将复合预应力筋成品拉索索体一端的护套去掉一段长度中的“护套”是指外层PE护套。

一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法有益效果

《一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法》之复合预应力筋成品拉索及其制作方法，具有以下有益效果：

由于《一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法》之复合预应力筋成品拉索包括索体和位于索体两端的两个锚固件的结构形式，所述的索体为包括多股单股钢绞线与多根拉索钢丝构成的复合预应力筋成品索索体；综合了索体为钢丝构成的冷铸锚和热铸锚拉索以及夹片式纲绞线拉索以及钢绞线整束挤压拉索的优点，因此，发明之复合预应力筋成品拉索具有以下有益效果：

（一）与钢丝成品索拉索相比：由于钢绞线强度级别比钢丝高，在相同索力条件下，钢绞线拉索重量比钢丝拉索轻5%-10%；实现了预应力筋之间的隔离防腐，防腐效果更好。

（二）与现场制作的夹片锚钢绞线拉索相比，有以下有益效果：

1．《一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法》之复合预应力筋成品拉索运送至施工现场后，直接挂索张拉，免去了裁剪钢绞线和单根安装及张拉等操作，简化了施工步骤，缩短了施工周期。

2．该成品拉索索体形式为复合预应力筋束缠包后外挤外层PE护套，护套外径较小，有效的提高了拉索抗风雨激振能力；每根单股钢绞线隔离防腐，避免拉索中受力筋同时受腐蚀破坏；同时由于多股钢绞线外周边加入钢丝，使拉索截面更接近圆形，外层PE护套厚度更均匀，避免外层PE护套受力不均应力开裂。

3．钢绞线在锚具内采用锚板定位；复合预应力筋成品拉索索体采用灌注方式握裹多股单股钢绞线与多根钢丝形成锚固，成为一个锚固整体；钢绞线和钢丝端部完全被环氧类填料和防腐聚氨酯填料所包裹，环氧类填料固化后，通过张拉方式增强锚杯内环氧类填料与钢绞线和钢丝之间握裹力；施工张拉完毕后只需对锚头外表面进行防腐处理即可，防腐工作简便快捷。

4．原有夹片锚钢绞线拉索，每增加一根钢绞线，破断索力增加260千牛，《一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法》预应力筋复合成品索则可按结构要求，精确调整破断索力，经济实用。

（三）与钢绞线整束挤压成品拉索相比：挤压拉索每增加一根钢绞线，破断索力增加260千牛，《一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法》复合预应力筋成品拉索则可按结构要求，精确调整破断索力，经济实用；而且两端锚具零件独立加工，故锚头螺纹加工难度降低，当大批量生产时，大大缩短了加工周期。

镀层处理在非光面的要求镀层的钢丝表面镀覆一层金属或合金，目的之一是使钢丝防腐以提高其使用寿命，如镀锌(见钢丝热镀锌、钢丝电镀锌)、镀铝、镀锌铝合金等；目的之二是使钢丝具有某些特殊性能，如生产轮胎钢丝和钢丝帘线钢丝时，为了保证钢丝与橡胶具有良好的结合能力，前者需要镀铜、镀黄铜(见钢丝电镀黄铜)或镀青铜，而后者需要镀黄铜。生产镀层钢丝时在工艺流程的安排上，有的是先镀后拔，即镀层工序安排在成品的拉拔之前；有的是先拔后镀，即钢丝在拔成成品之后再进行镀层。一般，在要求钢丝表面镀层光亮、致密且具有较高的强度时，采用先镀后拔，而在对钢丝表面要求不十分高、成品的强度和韧性无特殊要求，但对镀层重量有一定要求时则采用先拔后镀。

截至2012年3月，中国国内桥梁及大型建筑所采用的拉索形式主要有：冷铸锚钢丝拉索、热铸锚钢丝拉索、夹片锚钢绞线拉索和钢绞线整束挤压成品拉索。其中，钢绞线拉索与钢丝拉索相比较，各有其优点及不足，在抗拉强度及防腐性能等方面钢绞线拉索比钢丝拉索具有更大的优势，越来越多的被应用于各种工程之中；存在以下不足之处：

1.冷铸锚和热铸锚拉索所用钢丝强度为≥1670兆帕，相比较，钢绞线拉索所用钢绞线强度为≥1860兆帕，其抗拉强度更高。

2.冷铸锚和热铸锚拉索索体为平行钢丝束，钢丝与锚杯采用环氧铁砂加温固化成为整体（见图7），索体外挤密封及防腐性能较好的护套，然而由于钢丝束各钢丝之间无隔离物，外层护套如有破损造成部分钢丝腐蚀后，易延伸至整个钢丝束截面的腐蚀。如果发生断丝通常是整束突然断裂，对桥梁破坏极大，后果严重且很难修复。

3.对于公称破断力在4000千牛以下的拉索，钢绞线拉索索力跳跃较大，即增加1根钢绞线公称破断力就增加260千牛，而增加一根钢丝拉索的公称破断力仅增加71.6千牛（按直径φ7强度为1860兆帕计算）。

4.夹片式钢绞线群锚拉索（参见专利ZL92108579.6），通常在施工现场进行钢绞线的裁剪、安装及张拉每一根钢绞线，单根张拉完毕后需对拉索进行整体的索力调整，施工步骤繁琐，并且对施工过程的质量控制要求很高。

5.夹片式钢绞线群锚拉索索体由防腐和密封性能较好的护套管包裹，因安装钢绞线而需预留一定内腔空间，故护套管外径较大，易受风雨激振的影响。

6.夹片式钢绞线群锚拉索两端锚头需张拉施工完毕后方才进行防腐处理，防腐工作难度较大。

7.钢绞线整束挤压拉索需在完成锚头的挤压及整根拉索的制备后，才可以进行锚头螺纹的加工，因而螺纹的加工对设备要求高，加工难度大，生产周期较长。