一种高强度耐挤压中空预应力钢绞线的制作方法

1.本实用新型涉及一种高强度耐挤压中空预应力钢绞线。


背景技术：

2.在岩石、大坝和隧道中，为了防止崩塌和石块掉落，一般需要采用锚索进行巷道支护，但目前所采用的一般钢绞线做成的锚索，灌浆不便，锚固作用也不强，这就需要一种可以提供更好的锚固作用的钢绞线。
3.申请公布号为cn104499321a的中国专利公开了一种中空预应力钢绞线，通过在一根中心管以及螺旋盘绕在中心管外围的钢丝构成钢绞线，使用时从中心管中灌浆，从而解决上述灌浆不便的问题。
4.但是这种钢绞线在使用过程中存在两个问题而影响了其大范围推广，一是中心处缺少承载的结构（中心管不具备承载拉力的能力），当受到较大拉力时，可能出现断线的问题，影响被连接结构的安全性，对于建筑结构来说可能造成人身安全，因此这种结构只能应用于拉力较小的应用场景下；二是当中心管较粗且受到较大径向挤压力时，或者受到特别大的径向挤压力时，如现场重型施工设备碾压时，可能导致中心管变形甚至断裂，影响后续灌浆。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种强度高、径向耐挤压能力强、灌注泥浆的通道不易损坏的高强度耐挤压中空预应力钢绞线。
6.本实用新型的技术方案如下：
7.一种高强度耐挤压中空预应力钢绞线包括：
8.螺旋钢丝层，由单根或单束钢丝呈螺旋状卷绕而成的管状结构；
9.绞绕钢丝层，由多根或多束钢丝在所述螺旋钢丝层外围相互绞合缠绕而成；
10.柔性套管层，包括相互套设的内管、外管以及连接在内管与外管之间的至少三块支撑条，内、外管与支撑条之间围成供灌注泥浆通过的灌注通道，柔性套管层位于所述螺旋钢丝层内，外管的外表面与螺旋钢丝层之间充填有粘接剂；
11.钢丝芯，位于所述内管中，钢丝芯与内管的内径一致。
12.进一步地，所述粘接剂为合成树脂。
13.进一步地，所述柔性套管层由橡胶挤压而成，多个支撑条将内、外管之间的空间分隔成多个扇形腔，扇形腔构成所述灌注通道。确保柔性套管层的柔度既能满足钢绞线所需的柔度，又能维持内管与外管的基本的管状形态，确保能顺利维持灌注通道的畅通状态。
14.进一步地，外管的壁厚大于内管的壁厚，内管的壁厚大于支撑条的壁厚。由于外管破裂会导致灌注通道内的泥浆外流，影响正常灌注，而内管破裂只是使得钢丝芯与泥浆接触，并不会导致太过严重的问题，为了节省材料，固外管的内壁大于内管的内壁厚度，支撑条的作用只是尽量保持内管与外管之间的间距，确保灌注通道基本处于畅通状态，而且即
使内管与外管直接接触，也不会导致无法灌注的重大问题，而且考虑到尽量使得灌注通道尺寸更大的需求，因此支撑条的壁厚可以适当更小一些。
15.进一步地，螺旋钢丝层由单根钢丝呈螺旋状卷绕而成，绞绕钢丝层由9根钢丝绞合缠绕而成，绞绕钢丝层的钢丝直径大于钢丝芯的直径。单根钢丝呈螺旋状卷绕的径向刚度更大，可提高径向耐挤压能力。最外层的绞绕钢丝层的采用直径较大的钢丝而内部的钢丝芯采用直径较小的钢丝，此种结构对应的灌注通道的直径较大，且承载能力也较强，比较适合高强度拉载需求且对灌注效率要求较高的场景。
16.进一步地，螺旋钢丝层由单根钢丝呈螺旋状卷绕而成，绞绕钢丝层由15根钢丝绞合缠绕而成，绞绕钢丝层的钢丝直径小于钢丝芯的直径。最外层的绞绕钢丝层的采用直径较小的钢丝而内部的钢丝芯采用直径较大的钢丝，这种钢绞线的特点是最外层绞绕钢丝层的钢丝数量较多但整体直径偏小，且灌注通道的截面积较小，这种钢绞线的特点是直径较小、灌注效率较低，但抗拉强度还比较高，适合对灌注效率要求不高，对抗拉强度和直径限制有一定要求的场景。
17.进一步地，绞绕钢丝层由9束钢丝绞合缠绕而成，每束钢丝由7根细钢丝绞合缠绕而成。这种钢绞线的外层由9束，每束7根的钢丝绞绕而成，数量繁多且相互绞合的钢丝绳进一步提升了其抗拉强度，应用于对拉载要求比较高的场景下使用。
18.本实用新型的有益效果：本实用新型通过设置螺旋钢丝层，由螺旋状卷绕的单根或单束钢丝组成的管状结构可以构成一个类似弹簧又强度高于弹簧的结构，即形成一个耐径向挤压、可增加轴向的承载能力的钢骨架，其与外层的绞绕钢丝层相互配合，大大增强钢绞线的轴向抗拉强度；而柔性套管层的设置既确保灌注泥浆可以顺利通过，而且其内管中可供设置钢丝芯，钢丝芯的设置则进一步大大提升钢绞线的抗拉强度。其中，由于内管、外管和支撑条均为柔性材质制成，其具有一定柔性以满足钢绞线需要一定柔性的需求，同时，其柔性确保内管与外管能被支撑条支撑后形成一个供泥浆通过的灌注通道。因此，采用本实用新型的钢绞线不仅大大提高轴向的拉伸强度，从而可以适用于更多大载荷的应用场景，拓宽应用领域，而且由于螺旋钢丝层的设置，确保钢绞线径向可以具有一定的承载能力，即使被重载设备挤压或碾压，或者被意外折弯，也不会影响灌注通道的正常使用，确保钢绞线在作为锚索使用时不会因意外而导致灌注通道不通，无法完成灌注的问题。
附图说明
19.图1为本实用新型的高强度耐挤压中空预应力钢绞线的实施例1的横截面示意图；
20.图2为螺旋钢丝层的结构示意图；
21.图3为柔性套管层的结构示意图；
22.图4为本实用新型的高强度耐挤压中空预应力钢绞线的实施例2的横截面示意图；
23.图5为本实用新型的高强度耐挤压中空预应力钢绞线的实施例3的横截面示意图；
24.图中：1-绞绕钢丝层，2-螺旋钢丝层，3-柔性套管层，31-外管，32-内管，33-支撑条，4-粘接剂，5-钢丝芯，6-灌注通道，7-钢丝束，8-单根钢丝。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施
例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
29.本实用新型的高强度耐挤压中空预应力钢绞线的实施例1：如图1-3所示，高强度耐挤压中空预应力钢绞线包括由内至外依次设置的钢丝芯、柔性套管层、螺旋钢丝层和绞绕钢丝层。
30.本实施例中，如图2所示，螺旋钢丝层2由单根钢丝呈螺旋状卷绕而成的管状结构；在其他实施例中，可以改为由单束钢丝呈螺旋状卷绕而成，即由多根相互绞合缠绕的细钢丝组成的一束钢丝，其形状类似圆柱螺旋弹簧，由于钢丝的刚性和强度，使得其具有径向和轴向的承载能力，且具有一定的弹性力，与螺旋弹簧不同的是，其刚度较大，弹性较小。螺旋钢丝层2需要经过一定的防腐处理以尽量避免其被腐蚀而影响其强度，例如进行电镀处理或者涂覆防腐涂层等。
31.如图1所示，绞绕钢丝层1由多束钢丝在螺旋钢丝层2外围相互绞合缠绕而成，其绞绕方式与传统钢绞线的绞绕方式相同，不再赘述，所不同的是，每束钢丝也是经过相同的绞合方式制成，每束钢丝均由多根细钢丝绞合而成。在其他实施例中，每束钢丝也可以替换为直径较大的单根钢丝，即由多根较粗的钢丝绞合而成。具体地，绞绕钢丝层1由9束钢丝绞合缠绕而成，每束钢丝由7根细钢丝绞合缠绕而成。这种钢绞线的外层由9束，每束7根的钢丝绞绕而成，数量繁多且相互绞合的钢丝绳进一步提升了其抗拉强度，应用于对拉载要求比较高的场景下使用。
32.如图1、3所示，柔性套管层3包括相互套设的内管32、外管31以及连接在内管32与外管31之间的至少三块支撑条33，内、外管与支撑条33之间围成供灌注泥浆通过的灌注通道6，柔性套管层3位于螺旋钢丝层2内，外管31的外表面与螺旋钢丝层2之间充填有粘接剂4；粘接剂4为合成树脂或其他充填内的胶合剂。柔性套管层3由橡胶挤压而成，多个支撑条33将内、外管之间的空间分隔成多个扇形腔，扇形腔构成灌注通道6。确保柔性套管层3的柔度既能满足钢绞线所需的柔度，又能维持内管32与外管31的基本的管状形态，确保能顺利维持灌注通道6的畅通状态。外管31的壁厚大于内管32的壁厚，内管32的壁厚大于支撑条33
的壁厚。由于外管31破裂会导致灌注通道6内的泥浆外流，影响正常灌注，而内管32破裂只是使得钢丝芯5与泥浆接触，并不会导致太过严重的问题，为了节省材料，固外管31的内壁大于内管32的内壁厚度，支撑条33的作用只是尽量保持内管32与外管31之间的间距，确保灌注通道6基本处于畅通状态，而且即使内管32与外管31直接接触，也不会导致无法灌注的重大问题，而且考虑到尽量使得灌注通道6尺寸更大的需求，因此支撑条33的壁厚可以适当更小一些。
33.钢丝芯5位于内管32中，钢丝芯5与内管32的内径一致。由于内管32具有一定弹性，在穿丝比较方便的情况下也可适当提高钢丝芯5的直径以达到紧配合的目的。
34.本实施例中，绞绕钢丝层1需要经过防腐和消除应力处理（稳定化处理），以满足使用需要。
35.本实用新型通过设置螺旋钢丝层2，由螺旋状卷绕的单根或单束钢丝组成的管状结构可以构成一个类似弹簧又强度高于弹簧的结构，即形成一个耐径向挤压、可增加轴向的承载能力的钢骨架，其与外层的绞绕钢丝层1相互配合，大大增强钢绞线的轴向抗拉强度；而柔性套管层3的设置既确保灌注泥浆可以顺利通过，而且其内管32中可供设置钢丝芯5，钢丝芯5的设置则进一步大大提升钢绞线的抗拉强度。其中，由于内管32、外管31和支撑条33均为柔性材质制成，其具有一定柔性以满足钢绞线需要一定柔性的需求，同时，其柔性确保内管32与外管31能被支撑条33支撑后形成一个供泥浆通过的灌注通道6。因此，采用本实用新型的钢绞线不仅大大提高轴向的拉伸强度，从而可以适用于更多大载荷的应用场景，拓宽应用领域，而且由于螺旋钢丝层2的设置，确保钢绞线径向可以具有一定的承载能力，即使被重载设备挤压或碾压，或者被意外折弯，也不会影响灌注通道6的正常使用，确保钢绞线在作为锚索使用时不会因意外而导致灌注通道6不通，无法完成灌注的问题。
36.本实用新型的高强度耐挤压中空预应力钢绞线的实施例2：如图4所示，与实施例1不同的是，绞绕钢丝层1由9根钢丝绞合缠绕而成，绞绕钢丝层1的钢丝直径大于钢丝芯5的直径。单根钢丝呈螺旋状卷绕的径向刚度更大，可提高径向耐挤压能力。最外层的绞绕钢丝层1的采用直径较大的钢丝而内部的钢丝芯5采用直径较小的钢丝，此种结构对应的灌注通道6的直径较大，且承载能力也较强，比较适合高强度拉载需求且对灌注效率要求较高的场景。
37.本实用新型的高强度耐挤压中空预应力钢绞线的实施例3：如图5所示，与实施例1不同的是，绞绕钢丝层1由15根钢丝绞合缠绕而成，绞绕钢丝层1的钢丝直径小于钢丝芯5的直径。最外层的绞绕钢丝层1的采用直径较小的钢丝而内部的钢丝芯5采用直径较大的钢丝，这种钢绞线的特点是最外层绞绕钢丝层1的钢丝数量较多但整体直径偏小，且灌注通道6的截面积较小，这种钢绞线的特点是直径较小、灌注效率较低，但抗拉强度还比较高，适合对灌注效率要求不高，对抗拉强度和直径限制有一定要求的场景。
38.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。