一種擺軸式散索鞍的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及懸索橋工程用的散索鞍，具體是一種擺軸式散索鞍。
【背景技術】
[0002] 懸索橋主纜的架設和固定是通過散索鞍的轉角和位移，來實現主纜散索后各索股 的應力均勻，進而保證懸索橋建設和安全的可靠性。由此可見，散索鞍是懸索橋工程中的重 要承載構件。
[0003] 目前，國內常見的懸索橋散索鞍為擺軸式散索鞍，如圖1至圖4所示：其主要由活 動聯接在一起的鞍體1和底座2組成，即鞍體1根據主纜受力情況，能夠在底座2上順著主 纜的延伸方向作前、后擺動，這樣能夠適應懸索橋所受動態載荷的轉化調整。前述軸擺式散 索鞍的具體結構是：在鞍體1的底面開設有橫向（相對主纜延伸的縱向而言）的凹槽，在底 座2的頂面亦開設有橫向的凹槽，二者的凹槽相互對應；在鞍體1底面的凹槽內裝配有上承 板3,上承板3的底面為平面，在上承板3的寬度中線上間隔開設有多個直徑約50mm的圓 孔；在底座2頂面的凹槽內裝配有下承板5,下承板5的頂面為弧形曲面，在下承板5的寬 度中線上間隔開設有多個直徑約50mm的圓孔；上承板3和下承板5通過兩兩對應孔內所裝 配的錐形鋼銷4(錐形鋼銷4在長度上分為圓柱段和錐形段，圓柱段用于裝入下承板5內、 錐形段用于裝入上承板3內）連接在一起，以此使上承板3的底平面和下承板5的圓弧頂 面形成線性接觸，實現鞍體1與底座2之間的活動聯接；鞍體1與底座2在長度方向上的相 對位置，是由鞍體1凹槽內的側面所設置的側板6來調整的。前述軸擺式散索鞍的具體工 作原理是：當上承板3處于水平位置時，錐形鋼銷4的錐形段圓周（尤其是錐形鋼銷4的上 部）不與上承板3的圓孔接觸，而是形成一定的環空間隙；當上承板3底平面沿下承板5的 弧形頂面轉動一定角度時，則錐形鋼銷4與上承板3的圓孔孔壁產生接觸擠壓，以此限制上 承板3繼續沿下承板5弧形曲面的轉動。
[0004] 通過對上述現有擺軸式散索鞍的結構分析可以清楚的看出：
[0005] 1.現有擺軸式散索鞍的活動聯接結構過于復雜，其存在零部件數量多、制造步驟 繁瑣、安裝不便（光調整位置的側板嵌裝就非常麻煩）、制造成本高等缺點；
[0006] 2.更甚的是，作為定位和限位而使用的錐形鋼銷，在使用過程中，為了限位防止鞍 體不再繼續轉動，錐形鋼銷與上承板圓孔孔壁接觸后會承受非常大的擠壓和剪切力，而且 這種對作用力的承受是長期的；眾所周知，在懸索橋工程中，散索鞍安裝后的約1〇〇年設計 工作壽命期內，錐形鋼銷是無法進行更換的；由此可見，現有擺軸式散索鞍的活動聯接結構 隨著長時間的服役，作為活動聯接結構關鍵零件的錐形鋼銷將不可避免的出現疲勞損傷， 最終導致斷裂損壞，這必然會危及整個懸索橋工程的使用安全性和可靠性；
[0007] 3.現有擺軸式散索鞍的活動聯接結構決定了鞍體在底座上的轉動角度小，甚至會 轉動困難，因而容易導致散索鞍無法可靠地根據懸索橋所受動態載荷變化而進行有效、靈 活的轉化調整，進而導致主纜的各索股的應力不夠均勻，影響了懸索橋的安全可靠性。
【發明內容】
[0008] 本發明的發明目的在于：針對上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、受力持久 且可靠、轉動角度范圍大且轉動靈活、穩定性好、安全性高的軸擺式散索鞍。
[0009] 本發明所采用的技術方案是：一種擺軸式散索鞍，包括鞍體和底座，所述鞍體的底 部設有橫向的凹槽，所述底座的頂面設有對應鞍體底部凹槽的凸臺，所述凸臺的頂面為弧 形曲面結構，底座和鞍體裝配在一起后，凸臺的弧形曲面與凹槽的底面形成直線接觸關系， 該直線作為鞍體和底座活動聯接的虛擬擺軸。
[0010] 所述凹槽的端面呈等腰梯形狀，其端面的輪廓型線主要由順序銜接的一側側壁 斜型線、底面直線型線和另一側側壁斜型線構成，凹槽的內底部寬度小于口部寬度；所述凸 臺的端面呈等腰梯形狀，其端面的輪廓型線主要由順序銜接的一側側壁斜型線、頂面弧形 型線和另一側側壁斜型線構成，凸臺的底部寬度大于頂部寬度；所述凸臺的兩側側壁斜型 線的斜度分別對應的小于凹槽兩側側壁的斜型線的斜度，凸臺的兩側側壁與凹槽的對應兩 側側壁分別留有擺動間隙。進一步的，所述凸臺的兩側側壁斜型線與頂面弧形型線分別平 滑過渡銜接。
[0011] 所述凹槽從鞍體的底部左、右兩側貫通。
[0012] 所述底座的頂面具有大于鞍體底部左右兩側間寬度的橫向沉槽，所述鞍體坐落在 底座頂面的沉槽內，鞍體的底部左、右兩側與沉槽上對應的側壁分別留有調整間隙。
[0013] 所述散索鞍的鞍體和底座之間的虛擬擺軸的接觸應力滿足下述關系式：
[0014]
[0015]式中：』為虛擬擺軸的接觸應力；
[0016] Rsb為凸臺弧形曲面的圓弧半徑；
[0017] I為凹槽底面和凸臺弧形曲面的有效接觸長度；
[0018] E為材料彈性模量，對于鋼材，可取E=2. 10X105MPa;
[0019] [ 0 ,]為材料容許接觸應力，按所選用材料硬度及相應的標準、規范取用；
[0020] R為虛擬擺軸上的總荷載，該總載荷按下式計算：
[0021]
其中，GsS散索鞍重力；Fc為單 根主纜拉力，取錨跨纜力和邊跨纜力中的較大值；9 計算纜力對應的主纜錨跨切線角； 0 %為計算纜力對應的主纜邊跨切線角。
[0022] 本發明的有益效果：上述結構的散索鞍以簡單結構（具有制造簡單、方便裝配、節 約材料、制造成本低等特點），可靠地實現了擺軸動作，擺軸轉動角度范圍較大（至少相對 現有錐形鋼銷的很大）且轉動靈活，同時擺軸處能夠持久、可靠地承受巨大的作用力，其在 懸索橋工程中受力可靠、穩定性好、安全性高。
【附圖說明】
[0023] 下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0024]圖1是現有擺軸式散索鞍的結構示意圖。
[0025] 圖2是圖1中局部I的放大圖。
[0026] 圖3是圖1的側視圖。
[0027] 圖4是圖3中局部II的放大圖。
[0028] 圖5是本發明的一種結構示意圖。
[0029] 圖6是圖5中局部I的放大圖。
[0030] 圖7是圖5的側視圖。
[0031] 圖8是圖7中局部II的放大圖。
[0032] 圖中代號含義：1 一鞍體；2-底座；3-上承板；4一錐形鋼銷；5-下承板；6-側 板；7-凹槽；8-凸臺；9 一限位止口； 10-沉槽。
【具體實施方式】
[0033] 實施例1
[0034] 參見圖5至圖8所示，本發明為懸索橋工程用的散索鞍，其包括鞍體1和底座2,鞍 體1和底座2以活動聯接結構裝配在一起。
[0035] 具體的，鞍體1的底部設有橫向（相對主纜延伸方向的縱向而言的）的凹槽7,該 凹槽7從鞍體1的底部左、右兩側貫通。前述凹槽7的端面呈等腰梯形狀，其端面的輪廓型 線主要由順序銜接的一側側壁斜型線、底面直線型線和另一側側壁斜型線構成，兩側側壁 斜型線的斜度具體應視特定懸索橋的設計要求（包括底座2頂面凸臺8的設計要求）而定， 通常為3~15° (例如5°