一种用于悬索桥索夹螺杆的张拉方法

摘要

本发明公开了用于悬索桥索夹螺杆的张拉方法，将索夹螺杆分为两组，第一组有N1个，第二组有N2个，分别计算两组螺杆张拉前的平均轴力F1和F2，计算全螺杆在设计轴力F张拉下主缆的压缩变形量ΔL，计算任一螺杆在F张拉下的拉伸变形量Δl，第一组螺杆施加N1(F+ΔF)的轴力，根据N1、N2、ΔL、F和F1，计算主缆增加的压缩变形量ΔL1；根据F2、F、Δl和ΔL1，计算第二组螺杆的平均轴力F′2；第二组螺杆施加N2F的张拉轴力，根据N1、N2、F、ΔL和F′2，计算主缆增加的压缩变形量ΔL2；根据F、ΔL2、Δl和ΔF，计算第一组螺杆的平均轴力F′1；根据F＝F′1，计算全螺杆分组张拉以达到F所需要的额外轴力ΔF。本发明解决了螺杆因分组张拉产生的螺杆轴力重分配问题。

权利要求

1.一种用于悬索桥索夹螺杆的张拉方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：将索夹上所有的螺杆分为两组，其中第一组有N1个，第二组有N2个，并分别计算第一组和第二组螺杆在张拉前的平均轴力F1和F2；

对索夹上所有的螺杆同时施加(N1+N2)F的张拉轴力，计算主缆的压缩变形量ΔL，从索夹上所有的螺杆中任选一个螺杆，计算该螺杆在F张拉下的拉伸变形量Δl，F为螺杆的设计轴力；

对第一组螺杆施加N1(F+ΔF)的张拉轴力，根据N1、N2、ΔL、F和F1，计算主缆增加的压缩变形量ΔL1，ΔF为所有螺杆分组张拉以达到设计轴力所需要的额外轴力；

根据F2、F、Δl和ΔL1，计算第二组螺杆的平均轴力F′2；

对第二组螺杆施加N2F的张拉轴力，根据N1、N2、F、ΔL和F′2，计算主缆增加的压缩变形量ΔL2；

根据F、ΔL2、Δl和ΔF，计算第一组螺杆的平均轴力F′1；

根据F＝F′1，计算ΔF；

根据公式计算主缆的压缩变形量ΔL：ΔL＝L-L'

其中L为对索夹上所有的螺杆进行张拉前测得的主缆实际直径，L′为N个螺杆同时在设计轴力F张拉后得出主缆理论直径；

根据公式计算螺杆在F张拉下的拉伸变形量Δl：其中l螺为螺杆的公称长度，d螺为螺杆的公称直径，E为螺杆的弹力模量；

根据公式计算ΔL1：

根据公式计算第二组螺杆的平均轴力F′2：根据公式计算ΔL2：

根据公式计算第一组螺杆的平均轴力F′1：根据公式计算ΔF：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式：其中 分别为张拉前第一组各个螺杆测得的轴力， 分别为张拉前第二组各个螺杆测得的轴力。

说明书

一种用于悬索桥索夹螺杆的张拉方法

技术领域

[0001] 本发明涉及悬索桥工程施工领域，具体涉及一种用于悬索桥索夹螺杆的张拉方法。

背景技术

[0002] 悬索桥索夹是悬索桥上部结构的主要构件之一，在使用过程的主要病害是索夹在主缆上发生滑移，其原因是索夹螺杆紧固力不足导致的，我国公路桥涵养护规范(2004)3.3.9条要求检查“悬索桥吊杆上端与主缆索的索夹是否松动、移位和破损”，公路桥梁技术状况评定标准(2011)7.2.1条中也将索夹滑移大于10mm视为严重的缺损。

[0003] 主缆索夹螺杆的施工一般采用千斤顶张拉法完成。为减弱或避免同一索夹螺杆先后张拉螺杆紧固力重分配的问题，需要考虑同一索夹所有螺杆同步张拉的方式进行施工，这样可以避免后面的螺杆张拉时引起先张拉螺杆紧固力的损失。但是，一般靠近塔顶的索夹上螺杆数量较多，比如某桥靠近桥顶的索夹结构上下各9根螺杆，共计18根，如果同步张拉，则需要18台张拉器同步安装张拉，然而在索夹结构上同时安装18台张拉器根本没有充足的空间，或对螺母拨转工作造成影响，也会增加翻倍的设备需求和较多的人工成本，因此在实际施工中还是确定分8螺杆+10螺杆两组张拉，但是分组张拉造成螺杆轴力重分配问题，因此同一个索夹上的所有螺杆不得不进行至少两轮张拉才能完成。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于悬索桥索夹螺杆的张拉方法，解决了索夹上螺杆因分组张拉产生的螺杆轴力重分配问题。

[0005] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

[0006] 一种用于悬索桥索夹螺杆的张拉方法，该方法包括如下步骤：

[0007] 将索夹上所有的螺杆分为两组，其中第一组有N1个，第二组有N2个，并分别计算第一组和第二组螺杆在张拉前的平均轴力F1和F2；

[0008] 对索夹上所有的螺杆同时施加(N1+N2)F的张拉轴力，计算主缆的压缩变形量ΔL，从索夹上所有的螺杆中任选一个螺杆，计算该螺杆在F张拉下的拉伸变形量Δl，F为螺杆的设计轴力；

[0009] 对第一组螺杆施加N1(F+ΔF)的张拉轴力，根据N1、N2、ΔL、F和F1，计算主缆增加的压缩变形量ΔL1，ΔF为所有螺杆分组张拉以达到设计轴力所需要的额外轴力；

[0010] 根据F2、F、Δl和ΔL1，计算第二组螺杆的平均轴力F′2；

[0011] 对第二组螺杆施加N2F的张拉轴力，根据N1、N2、F、ΔL和F′2，计算主缆增加的压缩变形量ΔL2；

[0012] 根据F、ΔL2、Δl和ΔF，计算第一组螺杆的平均轴力F′1；

[0013] 根据F＝F′1，计算ΔF。

[0014] 在上述技术方案基础上，根据公式：

[0015]

[0016] 计算主缆增加的压缩变形量ΔL1。

[0017] 在上述技术方案基础上，根据公式：

[0018]

[0019] 计算第二组螺杆的平均轴力F′2。

[0020] 在上述技术方案基础上，根据公式：

[0021]

[0022] 计算ΔL2。

[0023] 在上述技术方案基础上，根据公式：

[0024]

[0025] 计算第一组螺杆的平均轴力F′1。

[0026] 在上述技术方案基础上，根据公式：

[0027]

[0028] 计算ΔF。

[0029] 在上述技术方案基础上，根据公式：

[0030]

[0031]

[0032] 其中f1、f2、… 分别为张拉前第一组各个螺杆测得的轴力，f′1、f′2、… 分别为张拉前第二组各个螺杆测得的轴力。

[0033] 在上述技术方案基础上，根据公式：ΔL＝L-L′

[0034] 其中L为对索夹上所有的螺杆进行张拉前测得的主缆实际直径，L′为N个螺杆同时在设计轴力F张拉后得出主缆理论直径。

[0035] 在上述技术方案基础上，根据公式：

[0036]

[0037] 其中l螺为螺杆的公称长度，d螺为螺杆的公称直径，E为螺杆的弹力模量。

[0038] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0039] 本发明提供的一种用于悬索桥索夹螺杆的张拉方法，将悬索桥索夹上的螺杆进行分组张拉，通过测得张拉前的平均轴力F1和F2以及所有螺杆在设计轴力F的张拉下主缆的压缩变形量ΔL和单个螺杆在F的张拉下螺杆的拉伸变形量Δl，再根据多个公式推算出悬索桥螺杆所需要施加的额外轴力，可以使分组张拉的悬索桥螺杆的轴力达到设计轴力。解决了螺杆因分组张拉产生的螺杆轴力重分配问题。

附图说明

[0040] 图1为本发明实施例提供的悬索桥螺杆示意图。

[0041] 图中：1、第一组螺杆；2、第二组螺杆；3、索夹。

具体实施方式

[0042] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

[0043] 参见图1所示，本发明实施例提供一种用于悬索桥索夹3螺杆的张拉方法，具体包括如下步骤：

[0044] S1：这里将索夹3上所有的螺杆分为两组，其中第一组有N1个螺杆，第二组有N2个螺杆，分别计算第一组螺杆1和第二组螺杆2在张拉前的平均轴力F1和F2；由于索夹3上的每个螺杆受到的轴力不同，所以通过超声检测仪测得每个螺杆的轴力，再计算第一组螺杆1和第二组螺杆2的平均轴力F1和F2，

[0045] 具体的，根据公式

[0046]

[0047]

[0048] 计算F1和F2，其中f1、f2、… 分别为张拉前第一组螺杆1各个螺杆测得的轴力，f′1、f′2、… 分别为张拉前第二组螺杆2各个螺杆测得的轴力。

[0049] 根据对索夹33上所有的螺杆同时施加设计轴力F的张拉轴力，计算主缆的压缩变形量ΔL，再从索夹3上所有的螺杆中任选一个螺杆，计算该螺杆在F张拉下的拉伸变形量Δl，在本实施例中，F为螺杆的设计轴力。

[0050] 具体的，根据公式：

[0051] ΔL＝L-L′

[0052] 其中L为对索夹3上所有的螺杆进行张拉前测得的主缆实际直径，L′为N个螺杆同时在设计轴力F张拉后得出主缆理论直径。

[0053] 具体的，根据公式；

[0054]

[0055] 其中l螺为螺杆的公称长度，d螺为螺杆的公称直径，E为螺杆的弹力模量。

[0056] S2：对第一组螺杆1施加N1(F+ΔF)的张拉轴力，根据第一组螺杆1数量N1、第二组螺杆2数量N2、所有螺杆在设计轴力F张拉下的压缩变形量ΔL、设计轴力F和第一组螺杆1张拉前的平均轴力F1，计算在对第一组螺杆1施加施加N1(F+ΔF)的张拉轴力后主缆增加的压缩变形量ΔL1，其中ΔF为所有螺杆分组张拉以达到设计轴力所需要的额外轴力。

[0057] 具体的，根据公式：

[0058]

[0059] 计算主缆增加的压缩变形量ΔL1。

[0060] 在对第一组螺杆1施加N1(F+ΔF)的张拉轴力时，第二组螺杆2损失一部轴力，根据第二组螺杆2的张拉前的平均轴力F2、螺杆设计轴力F、任一螺杆在F张拉下的拉伸变形量Δl和主缆增加的压缩变形量ΔL1，计算第二组螺杆2的平均轴力F′2，F′2为第二组螺杆2在第一组螺杆1张拉时，第二组螺杆2剩余的平均轴力。

[0061] 具体的，根据公式：

[0062]

[0063] 计算第二组螺杆2的平均轴力F′2。

[0064] S3：对第二组螺杆2施加N2F的张拉轴力，根据根据第一组螺杆1数量N1、第二组螺杆2数量N2、所有螺杆在设计轴力F张拉下的压缩变形量ΔL、设计轴力F和第二组螺杆2的平均轴力F′2，计算对第二组螺杆2施加N2F的张拉轴力后主缆增加的压缩变形量ΔL2。

[0065] 具体的，根据公式：

[0066]

[0067] 计算ΔL2。

[0068] 在对第二组螺杆2施加N2F的张拉轴力时，第一组螺杆1损失一部轴力，根据所有螺杆分组张拉以达到设计轴力所需要的额外轴力ΔF、螺杆设计轴力F、任一螺杆在F张拉下的拉伸变形量Δl和主缆增加的压缩变形量ΔL2，计算第一组螺杆1的平均轴力F′1，F′1为第一组螺杆1在第二组螺杆2张拉时，第一组螺杆1剩余的平均轴力。

[0069] 具体的，根据公式：

[0070]

[0071] 计算第一组螺杆的平均轴力F′1。

[0072] S4：根据公式F＝F′1，计算所有螺杆分组张拉以达到设计轴力所需要的额外轴力ΔF。

[0073] 具体的，根据公式

[0074]

[0075] 计算ΔF。

[0076] 本发明提供的张拉方法，通过将悬索桥索夹3上的螺杆进行分组张拉，可以使悬索桥索夹3的上的螺杆分组张拉后，达到要求的设计轴力，避免了分组张拉造成螺杆轴力重分配问题。在本实施例中，本发明提供的张拉方法可以适用于悬索桥索夹3上螺杆数目较多的情况，根据已知索夹3上所有螺杆张拉轴力最后等于设计轴力F，可以计算得出悬索桥索夹3上螺杆分组张拉达到设计轴力F所需要的额外轴力ΔF，只需要在第一组螺杆1上原施加载荷F上增加ΔF即可以使索夹3上分组张拉的螺杆均达到螺杆的设计轴力F，解决了以前索夹3上螺杆因分组而出现的螺杆轴力重分配问题，使索夹3上的螺杆只需要分组张拉一次就可以使索夹3上的螺杆均达到设计轴力F，减少了索夹3上螺杆分组张拉的次数。

[0077] 本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。