一种在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置及方法

摘要

本发明公开了一种在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置，包括测试时与主梁固定的张拉撑脚；固定在张拉撑脚上的穿心千斤顶；穿在穿心千斤顶中心孔内的张拉杆，测试时张拉杆的前端连接锚头；固定在长拉杆后端的阻挡件；套在长拉杆上的压力传感器，压力传感器位于阻挡件与穿心千斤顶之间；测试时与锚固螺母固定的若干位移计，位移计的前端压缩抵靠锚下垫板。同时公开了相应的方法。本发明通过穿心千斤顶实施斜拉索张拉，通过压力传感器和位移计，进行锚下索力测试，无需将压力传感器安装在锚头上，不占用锚头空间，结构简单，成本低，同时不受压力传感器寿命影响。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置及方法，属于索力测试领域。

背景技术

对于缆索桥梁（悬索桥、斜拉桥、拱桥）而言，拉索（吊索、斜拉索）为主要受力构件。由于材料性能退化、施工工艺局限、桥梁超负荷运营等原因，早期投入使用的缆索桥梁的拉索结构或多或少地存在一些病害。为准确评估拉索结构安全情况，获得拉索精准的锚下索力至关重要。

常用的锚下索力测试方法有压力传感器法，压力传感器法主要用于施工期的锚下索力测试，对在役桥梁往往需要在施工期将压力传感器作为永久构件安装到每根拉索的锚头上，占用锚头空间，成本甚高，且受压力传感器寿命影响。

发明内容

本发明提供了一种在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置及方法，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置，包括，

测试时与主梁固定的张拉撑脚；

固定在张拉撑脚上的穿心千斤顶；

穿在穿心千斤顶中心孔内的张拉杆，测试时张拉杆的前端连接锚头；

固定在长拉杆后端的阻挡件；

套在长拉杆上的压力传感器，压力传感器位于阻挡件与穿心千斤顶之间；

测试时与锚固螺母固定的若干位移计，位移计的前端压缩抵靠锚下垫板。

测试时，张拉杆的中心轴与斜拉索的中心轴在同一条直线上。

阻挡件为拧于长拉杆上的张拉螺母。

测试时，所有位移计均固定在锚固螺母侧面，并且均匀分布。

位移计的量程不超过50mm，测试精度不低于0.01mm。

压力传感器最大量程不低于最大设计索力1.25倍，测力精度不低于0.1kN，误差率不大于3%。

一种在役缆索桥梁拉索锚下索力测试方法，包括，

安装在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置；

采用分级张拉方式实施斜拉索张拉，直至锚固螺母与锚垫板完全脱离，停止张拉并稳压。

若位移计前端仍抵靠锚下垫板，记录压力传感器显示值和位移计显示值；

根据压力传感器显示值和位移计显示值，计算斜拉索锚下索力。

在实施斜拉索张拉之前，检测在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置能否正常工作。

若位移计前端不抵靠锚下垫板，则将斜拉索和穿心千斤顶恢复至初始状态，增大位移计前端压缩量程，采用分级张拉方式实施斜拉索张拉。

计算斜拉索锚下索力的公式为，

其中，

本发明所达到的有益效果：1、本发明通过穿心千斤顶实施斜拉索张拉，通过压力传感器和位移计，进行锚下索力测试，无需将压力传感器安装在锚头上，不占用锚头空间，结构简单，成本低，同时不受压力传感器寿命影响；2、本发明沿拉索锚头环向布置多只高精度位移计，测试拉索锚头位移值，采用平均值计算拉索整体伸长量，解决了相对于拉索锚头中心线，锚垫板面不铅直导致拉索伸长量测试误差大的问题；3、本发明采用高精度压力传感器测试张拉索力、高精度位移计测试位移值，直接按照经典力学计算得到拉索锚下真实索力，无需转换，可靠性高。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为位移计的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置，包括，

测试时与主梁1固定的张拉撑脚2；

固定在张拉撑脚2上的穿心千斤顶3；

穿在穿心千斤顶3中心孔内的张拉杆5，测试时，张拉杆5的前端连接锚头，张拉杆5的中心轴与斜拉索的中心轴在同一条直线上；

固定在长拉杆后端的阻挡件4，阻挡件4为拧于长拉杆上的张拉螺母；

套在长拉杆上的压力传感器6，压力传感器6位于张拉螺母与穿心千斤顶3之间，压力传感器6最大量程不低于最大设计索力1.25倍，测力精度不低于0.1kN，误差率不大于3%；

测试时与锚固螺母7固定的若干位移计8，如图2所示，所有位移计8均固定在锚固螺母7侧面，并且均匀分布，一般布置4~6个，位移计8的前端压缩抵靠锚下垫板9，位移计8的量程不超过50mm，测试精度不低于0.01mm。

一种在役缆索桥梁拉索锚下索力测试方法，包括以下步骤：

1）收集与桥梁拉索结构相关的设计图纸，包括索体结构图、锚固端结构图、锚头制造图等。

2）现场实测斜拉索锚头尺寸、张拉端锚块尺寸、塔内空间尺寸，复核塔顶或桥面到张拉端的通道情况。

3）根据塔内空间尺寸、通道情况，制造并安装塔内作业平台和起吊装置，用于人员、设备的运输和张拉作业。

4）根据张拉端锚块实际尺寸和索体结构参数，制造上述的在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置；其中，压力传感器6、位移计8、穿心千斤顶3、与穿心千斤顶3配套的油表及油泵系统均为经标定且量程合理的设备。

5）根据图1和图2结构，安装在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置。

6）检测在役缆索桥梁拉索锚下索力测试装置能否正常工作。

检测过程如下：

启动油泵，张拉穿心千斤顶3，按设计索力的15%实施斜拉索预张拉。检查穿心千斤顶3、油表及油泵、压力传感器6、位移计8工作是否正常；

工作正常稳压5～10分钟后，再将穿心千斤顶3卸载至零压力、斜拉索放张至初始状态；

调整位移计8指针，压缩指针量程不低于10mm，清除位移计8读数至0mm；

清除压力传感器6读数至0kN。

7）启动油泵，张拉穿心千斤顶3，采用分级张拉方式实施斜拉索张拉，直至锚固螺母7与锚垫板完全脱离，停止张拉并稳压（即油泵稳压）。

8）若位移计8前端不抵靠锚下垫板9，则将斜拉索和穿心千斤顶3恢复至初始状态，增大位移计8前端压缩量程，转至7）；若位移计8前端仍抵靠锚下垫板9，转至9）。

9）记录压力传感器6显示值和位移计8显示值

10）根据压力传感器6显示值和位移计8显示值，计算斜拉索锚下索力。

计算斜拉索锚下索力的公式为，

其中，

本发明通过穿心千斤顶3实施斜拉索张拉，通过压力传感器6和位移计8，进行锚下索力测试，无需将压力传感器6安装在锚头上，不占用锚头空间，结构简单，成本低，同时不受压力传感器6寿命影响。

本发明沿拉索锚头环向布置多只高精度位移计8，测试拉索锚头位移值，采用平均值计算拉索整体伸长量（油泵稳压停止后螺母脱离锚垫板的距离），解决了相对于拉索锚头中心线，锚垫板面不铅直导致拉索伸长量测试误差大的问题。

本发明采用高精度压力传感器6测试张拉索力、高精度位移计8测试位移值，直接按照经典力学计算得到拉索锚下真实索力，无需转换，可靠性高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。