桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法与流程

本发明涉及一种桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，属于桥梁。

背景技术：

1、悬索桥吊索是连接主缆和主梁的构件。吊索索体由高强度热镀钢丝扭较后热挤双层高密度聚乙烯护套，两端装配锚具并浇铸灌锚材料，利用灌锚材料与钢丝之间机械咬合、摩擦、粘接等作用形成锚固体，实现与主缆索夹与主梁钢结构件的锚固。为了实现吊索锚具装配及锚固铸体浇铸，需要将吊索两端一定长度范围内的高密度聚乙烯护套剥离。该剥离段成为热挤高密度聚乙烯吊索防护的薄弱环节。传统的方法采用钢质连接筒结合橡胶密封圈防水结构进行密封防水，具有一定的密封防水效果。但对于超大跨径悬索桥，在吊索振动和复杂动荷载下，密封结构往往无法完全保证水分不进入。为此，设计单位提出采用与索体护套一体化成型的高密度聚乙烯锥形防水套结构，但常规的线缆挤塑工艺无法挤塑形成。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，实现了悬索桥吊索索端锥形防水套与吊索护套的一体化，提高吊索端部密封防水性。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，所述成型方法包括如下步骤：

3、步骤一：在双腔共挤挤塑设备对吊索索体表面挤塑成型吊索护套，挤塑后依次进行空气冷却和水冷却，冷却温度呈阶梯分布；

4、步骤二：按锚固长度对挤塑后的吊索索体进行下料，并剥除挤塑后的吊索索体两部的吊索护套，使得吊索索体两端部裸露在外；

5、步骤三：吊索索体两端分别安装锚具和锥形支撑筒，将吊索两端的钢丝束散开成扫帚状，并完成灌锚；

6、步骤四：防水套原料通过螺杆挤塑机将其充分融化，而后将熔融态的防水套原料放入锥形哈夫套挤压成型模具内进行挤压，形成两半锥形护套；

7、步骤五：将两半锥形护套装于锥形支撑筒外周，形成哈夫式的锥形防水套，且哈夫式的锥形防水套前端与吊索护套端部之间分别预留平直段间隙；

8、步骤六：对哈夫式的锥形防水套进行轴向焊接，使得两半锥形护套为一体件；而后锥形防水套与吊索护套进行环向焊接，实现锥形防水套与吊索护套为一体件。

9、所述步骤一挤塑后的吊索索体温度为150℃~180℃，空冷至100℃~130℃，冷却时间为1~2分钟，然后进入水槽水冷至50℃~80℃，冷却时间为10~20分钟。

10、所述步骤一中挤塑温度分为加料段、熔融段、均压段、机颈段、机头段、挤出段；加料段温度为120℃~160℃，熔融段温度为170℃~210℃，均压段温度为200℃~240℃，机颈段温度为195℃~235℃，机头段温度为165℃~195℃，挤出温度段为150℃~180℃。

11、所述步骤一通过挤出模具挤塑成型吊索护套，所述挤出模具包括芯口模、中口模和外口模，所述芯口模外周套有中口模，所述中口模外周套有外口模；所述挤出模具结构尺寸如下：

12、芯口模小端内径d0= 1.05~1.10d，

13、芯口模小端外径d1=d0+（6~10）mm；

14、式中：d0为芯口模的小端内径； d为吊索钢丝束的外径；

15、定型段长度l3=（16~20）*（t1+ t2）

16、压缩段长度l2=（1.5~2.5）d0

17、式中：l3为挤出模具的定型段长度；t1为内护套的厚度，t2为外护套的厚度；

18、l2为挤出模具的压缩段的长度，d0为芯口模的小端内径；

19、芯口模的压缩锥角β1=30°~60°；

20、芯口模大端外径d1= d1+2l2tanβ1。

21、中口模小端内径；

22、式中：d2为中口模内径；d1为芯口模外径；d为吊索钢丝束外径；t1为内护套的厚度；

23、中口模的大端内径

24、式中：为中口模大端内径；为芯口模大端外径；

25、中口模内锥角β2与芯口模外锥角β1的角度差为3°~6°；

26、外口模小端内径

27、式中：d4为外口模小端内径；d3为中口模外径；d为吊索钢丝束外径；t1为内层高密度聚乙烯的厚度；t2为外层高密度聚乙烯的厚度；

28、外口模大端外径；

29、中口模外锥角β3与中口模内锥角β2的角度差为1°~4°。

30、外口模内锥角β4与中口模外锥角β3的角度差为4°~7°。

31、所述步骤四中锥形哈夫套挤压成型模具包括上凸模和下凹模，所述下凹模顶面具有向下凹陷的挤压型腔，所述上凸模作为挤压型芯，熔融态的高密度聚乙烯放于所述挤压型腔内，所述上凸模压于熔融态的高密度聚乙烯；所述上凸模顶面设有压板，所述压板上设有反力板，所述反力板与下凹模之间通过对称布置的定位柱连接，所述反力板中心开设螺纹通孔，所述螺纹通孔内旋设t形螺栓。

32、所述上凸模与半锥形护套内腔相匹配，所述下凹模的挤压型腔与半锥形护套的外周相匹配。

33、所述下凹模的挤压型腔开设排气孔，所述排气孔直径为2mm~6mm。

34、下凹模尺寸确定方法如下：

35、凹模大端内径；

36、凹模小端内径；

37、凹模大端高度；

38、凹模小端高度；

39、凹模锥腔段长度；

40、凹模平直段长度；

41、上凸模结构尺寸确定方法如下：

42、凸模大端外径；

43、凸模小端外径；

44、凸模锥腔段长度；

45、凸模平直段长度；

46、其中，s为高密度聚乙烯的挤压收缩率；δ1、δ2、δ3、δ4、δ5、δ6、δ7和δ8分别为锥形防水套对应尺寸的设计公差。

47、所述高密度聚乙烯的挤压收缩率为1.5~3%。

48、与现有技术相比，本发明的优点在于：

49、通过分步成型与焊接相结合的工艺，首次实现了悬索桥吊索索端高密度聚乙烯锥形防水套与聚乙烯吊索护套的一体化成型。

50、通过哈夫式锥形防水套与吊索护套的熔融焊接，形成连续、无缝的聚乙烯防护层，避免了传统钢质连接筒加橡胶密封圈在振动和动荷载下易渗漏的问题，提高了吊索端部密封防水性能。

51、采用挤出焊枪对护套进行轴向和环向焊接，并控制焊条与母材的加热温度及熔融层厚度，确保焊接区域的强度、疲劳强度不低于本体材料，试验验证在95%破断荷载下无开裂、脱开，增强焊接部位的力学性能。

52、采用哈夫式锥形防水套、抱箍定位和数显式双加热挤出焊枪焊接的方式，施工可靠，便于现场操作。

1.桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，其特征在于：所述成型方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，其特征在于：所述步骤一挤塑后的吊索索体温度为150℃~180℃，空冷至100℃~130℃，冷却时间为1~2分钟，然后进入水槽水冷至50℃~80℃，冷却时间为10~20分钟。

3.根据权利要求1所述的桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，其特征在于：所述步骤一中挤塑温度分为加料段、熔融段、均压段、机颈段、机头段、挤出段；加料段温度为120℃~160℃，熔融段温度为170℃~210℃，均压段温度为200℃~240℃，机颈段温度为195℃~235℃，机头段温度为165℃~195℃，挤出温度段为150℃~180℃。

4.根据权利要求1所述的桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，其特征在于：所述步骤一通过挤出模具挤塑成型吊索护套，所述挤出模具包括芯口模、中口模和外口模，所述芯口模外周套有中口模，所述中口模外周套有外口模；所述挤出模具结构尺寸如下：

5.根据权利要求1所述的桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，其特征在于：所述步骤四中锥形哈夫套挤压成型模具包括上凸模和下凹模，所述下凹模顶面具有向下凹陷的挤压型腔，所述上凸模作为挤压型芯，熔融态的高密度聚乙烯放于所述挤压型腔内，所述上凸模压于熔融态的高密度聚乙烯；所述上凸模顶面设有压板，所述压板上设有反力板，所述反力板与下凹模之间通过对称布置的定位柱连接，所述反力板中心开设螺纹通孔，所述螺纹通孔内旋设t形螺栓。

6.根据权利要求5所述的桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，其特征在于：所述上凸模与半锥形护套内腔相匹配，所述下凹模的挤压型腔与半锥形护套的外周相匹配。

7.根据权利要求5所述的桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，其特征在于：所述下凹模的挤压型腔开设排气孔，所述排气孔直径为2mm~6mm。

8.根据权利要求5所述的桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，其特征在于：所述下凹模尺寸如下：

9.根据权利要求8所述的桥梁吊索索端防水套-护套一体化成型方法，其特征在于：所述高密度聚乙烯的挤压收缩率为1.5~3%。