索夾抗滑試驗(yàn)

1、懸索橋主纜索夾抗滑試驗(yàn)及應(yīng)力測(cè)試分析 任洪田1 趙立哲2 白福軍3（1.朝陽(yáng)市公路管理處，朝陽(yáng) 122000 2.朝陽(yáng)安信公路工程有限公司，朝陽(yáng) 1220003.建平縣公路工程有限公司，建平 122400）摘要：根據(jù)懸索橋主纜索夾抗滑試驗(yàn)及應(yīng)力測(cè)試分析，驗(yàn)證索夾抗滑摩阻系數(shù)、主纜空隙率及索夾力學(xué)性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，為索夾現(xiàn)場(chǎng)安裝提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)指導(dǎo)施工提高工程質(zhì)量具有重要意義。關(guān)鍵詞：懸索橋主纜；索夾；抗滑試驗(yàn)；應(yīng)力測(cè)試分析1 工程簡(jiǎn)介朝陽(yáng)市黃河路大橋主橋?yàn)殇摻罨炷磷藻^式懸索橋（73m180m73m），寬度為31.5m，兩側(cè)引橋?yàn)楝F(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋（兩側(cè)分別為28m28m32.16

2、m），寬度為25.5m，橋梁全長(zhǎng)為508.32m。主纜采用PPWS法施工，現(xiàn)場(chǎng)在貓道上逐股安裝架設(shè)。全橋主纜共兩根，每根主纜由37股預(yù)制平行鋼絲索組成，每索股含有127根5.2mm高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲，每根主纜由4699絲鋼絲組成，鋼絲抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1670MPa，彈性模量為2.0×105 MPa。37束索股構(gòu)成正六邊形，緊纜后主纜為圓形，設(shè)計(jì)索夾處直徑393mm（空隙率18%）、索夾外直徑398mm（空隙率20%）。索夾采用ZG310-570標(biāo)準(zhǔn)制成，全橋索夾共124套，由于各索夾處主纜傾角不同，索夾長(zhǎng)度及螺桿數(shù)量也均不同，為方便施工，將全橋索夾分為6組。索夾均采用左右對(duì)合型的型式，

3、左右兩半索夾采用螺桿相連夾緊。在懸索橋中，橋面荷載通過(guò)吊索和索夾傳遞給主纜，為了確保索夾在使用期間不產(chǎn)生沿主纜方向的滑移，對(duì)其進(jìn)行實(shí)物模型抗滑試驗(yàn)是非常必要的，同時(shí)對(duì)索夾在緊固完成后的應(yīng)力進(jìn)行實(shí)測(cè)，為今后的索夾設(shè)計(jì)提供必要的參考依據(jù)。2 試驗(yàn)方法2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)索截面按主纜實(shí)際截面制作，采用37股1275.2mm預(yù)制平行鋼絲索股，試驗(yàn)索長(zhǎng)度為7m，在其上安裝制動(dòng)索夾和試驗(yàn)索夾各一只。制動(dòng)索夾采用D型索夾（28孔），索夾長(zhǎng)度1720mm，試驗(yàn)索夾采用C型索夾（22孔），索夾長(zhǎng)度1360mm，共配50個(gè)高強(qiáng)雙頭螺栓。將20片應(yīng)變片按照設(shè)計(jì)布置要求貼好，并與應(yīng)變儀連接好（見圖1）。圖1 索夾抗滑試

4、驗(yàn)布置圖在兩只索夾之間安裝推力千斤頂和測(cè)力傳感器，用推力千斤頂產(chǎn)生的頂推力模擬索夾在主纜上的下滑力，其值由測(cè)力傳感器測(cè)讀。當(dāng)頂推力逐漸增大，直至試驗(yàn)索夾開始滑移，這時(shí)所測(cè)的推力值，就是索夾與主纜之間的最大抗滑摩阻力。為保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，本次試驗(yàn)中使用的22個(gè)螺栓預(yù)緊力傳感器、頂推組合千斤頂（由11個(gè)規(guī)格為100噸的小千斤頂組合而成，最大可提供1100噸的頂推力）都已行了標(biāo)定。2.2理論計(jì)算2.2.1由吊索拉力產(chǎn)生的索夾在主纜上的下滑力T計(jì)算TT1×sin式中：T1吊索拉力（理論設(shè)計(jì)值為1800KN）索夾在主纜上的安裝傾角（本索夾為29.736°）故下滑力TT1×

5、;sin1800×sin29.736°892.8KN2.2.2索夾夾緊力產(chǎn)生的理論抗滑摩阻力F計(jì)算FmQ式中：m與主纜在索夾內(nèi)的緊固程度及索夾內(nèi)壓力分布狀態(tài)有關(guān)的系數(shù)，偏于安全考慮時(shí)采用m2.8 摩阻系數(shù)（設(shè)計(jì)采用0.15） Q索夾上螺栓總的夾緊力（設(shè)計(jì)單個(gè)螺栓夾緊力為345KN，本索夾共有22個(gè)螺栓，總夾緊力為7590KN）故理論抗滑摩阻力FmQ2.8×0.15×75903187.8KN2.2.3實(shí)測(cè)抗滑摩阻系數(shù)0的計(jì)算0F0/mQ在試驗(yàn)中，分若干級(jí)逐漸加大頂推千斤頂?shù)耐屏?，同時(shí)觀察試驗(yàn)索夾有無(wú)開始滑移的跡象，根據(jù)試驗(yàn)索夾開始產(chǎn)生滑移時(shí)的實(shí)測(cè)推力值F0

6、，就可以算出索夾與主纜之間的實(shí)測(cè)抗滑摩阻力0。2.2.4索夾內(nèi)（外）空隙率計(jì)算（1A/A）×100A全部鋼絲截面積37×127×5.22×/499742.9mm2A實(shí)測(cè)索夾內(nèi)（外）面積C2/（4）C實(shí)測(cè)緊纜后索夾內(nèi)（外）周長(zhǎng)2.3試驗(yàn)過(guò)程2.3.1采用螺栓拉伸器先將制動(dòng)索夾的螺栓預(yù)緊，并按設(shè)計(jì)預(yù)緊力的120130預(yù)緊試驗(yàn)索夾，然后用千斤頂頂推試驗(yàn)索夾，使其產(chǎn)生一個(gè)位移，以便消除索股中因鋼絲彎曲而造成的長(zhǎng)度不一致（相當(dāng)于主纜整型預(yù)緊工作）。2.3.2螺栓拉伸器加載、持荷，然后測(cè)量索夾出口處索股圓周長(zhǎng)，計(jì)算索夾內(nèi)的空隙率。2.3.3在距索夾出口處分別為5mm

7、、10mm、15mm處測(cè)量試驗(yàn)索股的圓周長(zhǎng)，計(jì)算索夾外的空隙率。2.3.4組合推力千斤頂頂推試驗(yàn)索夾，并逐漸加載，在索夾開始移動(dòng)時(shí)記錄螺栓上傳感器的數(shù)據(jù)，作為第一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)與應(yīng)變片連接的應(yīng)變儀會(huì)同步記錄在此過(guò)程中試驗(yàn)索夾所產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力變化。2.3.5檢查螺栓預(yù)緊力傳感器及應(yīng)變儀讀數(shù)，重復(fù)上述過(guò)程，依次記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)共進(jìn)行三次，取其平均值作為測(cè)試結(jié)果。2.4試驗(yàn)結(jié)果2.4.1索夾內(nèi)（外）部實(shí)測(cè)空隙率將索夾螺栓擰緊到設(shè)計(jì)夾緊力，用卷尺測(cè)量索夾出口處、距離索夾5mm處、距離索夾10mm處、距離索夾15mm處的圓周長(zhǎng)處計(jì)算出索夾內(nèi)（外）實(shí)際面積。根據(jù)空隙率公式即可算出索夾內(nèi)（外）部實(shí)測(cè)空隙

8、率（見表1）。表1 試驗(yàn)主纜不同位置處的空隙率測(cè)量位置主纜圓周長(zhǎng)（mm）主纜換算直徑（mm）索夾內(nèi)（外）實(shí)際面積（mm2）理論面積（mm2）實(shí)測(cè)空隙率（）索夾出口處1222.6389.4119031.499742.916.2距離索夾5mm處1224.6390.0119398.516.516.8距離索夾10mm處1228.0391.1120073.016.9距離索夾15mm處1229.0391.4120257.317.12.4.2索夾抗滑摩阻系數(shù)（123）/3（0.3420.3420.363）/30.349試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2：表2 索夾抗滑試驗(yàn)記錄表項(xiàng)目名稱朝陽(yáng)市黃河路大橋主纜索夾抗滑及應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)

9、試驗(yàn)索夾開始滑移時(shí)千斤頂油壓讀數(shù)（MPa）363738千斤頂頂推力（KN）5853.966016.576179.18索夾位移（mm）111螺栓拉拔器對(duì)應(yīng)油壓讀數(shù)（MPa）303030試驗(yàn)次數(shù)123螺栓傳感器讀數(shù)對(duì)應(yīng)壓力（KN）讀數(shù)對(duì)應(yīng)壓力（KN）讀數(shù)對(duì)應(yīng)壓力（KN）11.808241.11.859247.91.823243.121.908257.82.006271.11.709230.931.960316.21.996321.91.931311.544.223377.14.231377.84.553395.953.257325.73.263326.33.246324.661.776236.81

10、.831244.11.349179.972.966296.63.090309.02.968296883.115311.53.203320.33.197319.793.236323.63.249324.93.223322.3102.142246.22.171249.52.153247.5112.636261.02.621259.52.621259.5122.503250.32.589258.92.657265.7132.879287.93.012301.22.812281.2142.953298.33.014304.42.913294.2152.035201.52.078205.72.04320

11、2.3162.831280.33.023299.32.818279.0172.770277.02.831283.12.783278.3182.801282.92.944297.42.927295.7192.397275.52.471284.02.493286.6202.145289.92.312312.42.108284.9211.361181.51.461194.81.354180.5222.197289.12.217291.72.239294.6壓力合計(jì)（KN）6107.86285.26074.7抗滑摩阻系數(shù)0.3420.3420.3632.4.3試驗(yàn)索夾環(huán)向應(yīng)力情況具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3表3

12、 索夾環(huán)向應(yīng)力試驗(yàn)數(shù)據(jù)表應(yīng)變片序號(hào)第一次試驗(yàn)第二次試驗(yàn)第三次試驗(yàn)1283.6282.8283.22229.0228.4228.73171.4171.2171.34275.6274.2274.95261.8261.6261.76210.2210.2210.27188.6188.4188.58143.0142.4142.79225.0224.2224.610232.8233.0232.911193.2192.8193.012145.8145.4145.613165.4163.8164.614265.6265.0265.315135.8134.8135.316217.0214.8215.917197

13、.6196.6197.118243.2243.2243.219246.2245.8246.020207.4206.8207.13 結(jié)論通過(guò)本次模擬試驗(yàn)，測(cè)出主纜與索夾之間的平均抗滑摩阻系數(shù)0.349，此值遠(yuǎn)大于規(guī)范規(guī)定的0.15，因此驗(yàn)證設(shè)計(jì)是可靠的，并有足夠的安全儲(chǔ)備；試驗(yàn)測(cè)得索夾內(nèi)部空隙率為16.2，索夾外部空隙率為16.7，滿足設(shè)計(jì)要求；索夾環(huán)向應(yīng)力最大值為283.6MPa，驗(yàn)證索夾材料設(shè)計(jì)采用ZG310-570標(biāo)準(zhǔn)是安全可靠的。同時(shí)我們也應(yīng)看到，為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，本試驗(yàn)中螺栓的預(yù)緊全部采用液壓螺栓拉伸器進(jìn)行，這對(duì)于簡(jiǎn)化預(yù)緊過(guò)程，提高預(yù)緊效率，保證預(yù)緊質(zhì)量起到了關(guān)鍵作用，其試驗(yàn)方法及試驗(yàn)過(guò)程對(duì)索夾實(shí)際安裝過(guò)程起到指導(dǎo)作用，可作為實(shí)際施工時(shí)的首選施工方法。Abstract：according to anti-slide experiment of cable clip and analysis of stress detecting，validate coefficient of friction resistance of cable clip and porosity of main cable，mechanical properties of cable clip meet requirements of design in addition，which p