索夾抗滑試驗

1、懸索橋主纜索夾抗滑試驗及應(yīng)力測試分析 任洪田1 趙立哲2 白福軍3（1.朝陽市公路管理處，朝陽 122000 2.朝陽安信公路工程有限公司，朝陽 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及應(yīng)力測試分析，驗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)計要求，為索夾現(xiàn)場安裝提供實測數(shù)據(jù)，對指導(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；應(yīng)力測試分析1 工程簡介朝陽市黃河路大橋主橋為鋼筋混凝土自錨式懸索橋（73m180m73m），寬度為31.5m，兩側(cè)引橋為現(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，橋梁全長為508.32m。主纜采用PPWS法施工，現(xiàn)場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高強鍍鋅平行鋼絲，每根主纜由4699絲鋼絲組成，鋼絲抗拉強度標準值為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標準制成，全橋索夾共124套，由于各索夾處主纜傾角不同，索夾長度及螺桿數(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，對其進行實物模型抗滑試驗是非常必要的，同時對索夾在緊固完成后的應(yīng)力進行實測，為今后的索夾設(shè)計提供必要的參考依據(jù)。2 試驗方法2.1試驗設(shè)計試驗索截面按主纜實際截面制作，采用37股1275.2mm預(yù)制平行鋼絲索股，試驗索長度為7m，在其上安裝制動索夾和試驗索夾各一只。制動索夾采用D型索夾（28孔），索夾長度1720mm，試驗索夾采用C型索夾（22孔），索夾長度1360mm，共配50個高強雙頭螺栓。將20片應(yīng)變片按照設(shè)計布置要求貼好，并與應(yīng)變儀連接好（見圖1）。圖1 索夾抗滑試

4、驗布置圖在兩只索夾之間安裝推力千斤頂和測力傳感器，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，其值由測力傳感器測讀。當(dāng)頂推力逐漸增大，直至試驗索夾開始滑移，這時所測的推力值，就是索夾與主纜之間的最大抗滑摩阻力。為保證測試結(jié)果的準確性，本次試驗中使用的22個螺栓預(yù)緊力傳感器、頂推組合千斤頂（由11個規(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）都已行了標定。2.2理論計算2.2.1由吊索拉力產(chǎn)生的索夾在主纜上的下滑力T計算TT1×sin式中：T1吊索拉力（理論設(shè)計值為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)，偏于安全考慮時采用m2.8 摩阻系數(shù)（設(shè)計采用0.15） Q索夾上螺栓總的夾緊力（設(shè)計單個螺栓夾緊力為345KN，本索夾共有22個螺栓，總夾緊力為7590KN）故理論抗滑摩阻力FmQ2.8×0.15×75903187.8KN2.2.3實測抗滑摩阻系數(shù)0的計算0F0/mQ在試驗中，分若干級逐漸加大頂推千斤頂?shù)耐屏?，同時觀察試驗索夾有無開始滑移的跡象，根據(jù)試驗索夾開始產(chǎn)生滑移時的實測推力值F0

6、，就可以算出索夾與主纜之間的實測抗滑摩阻力0。2.2.4索夾內(nèi)（外）空隙率計算（1A/A）×100A全部鋼絲截面積37×127×5.22×/499742.9mm2A實測索夾內(nèi)（外）面積C2/（4）C實測緊纜后索夾內(nèi)（外）周長2.3試驗過程2.3.1采用螺栓拉伸器先將制動索夾的螺栓預(yù)緊，并按設(shè)計預(yù)緊力的120130預(yù)緊試驗索夾，然后用千斤頂頂推試驗索夾，使其產(chǎn)生一個位移，以便消除索股中因鋼絲彎曲而造成的長度不一致（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，然后測量索夾出口處索股圓周長，計算索夾內(nèi)的空隙率。2.3.3在距索夾出口處分別為5mm

7、、10mm、15mm處測量試驗索股的圓周長，計算索夾外的空隙率。2.3.4組合推力千斤頂頂推試驗索夾，并逐漸加載，在索夾開始移動時記錄螺栓上傳感器的數(shù)據(jù)，作為第一組試驗數(shù)據(jù)，同時與應(yīng)變片連接的應(yīng)變儀會同步記錄在此過程中試驗索夾所產(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)上述過程，依次記錄試驗數(shù)據(jù)，試驗共進行三次，取其平均值作為測試結(jié)果。2.4試驗結(jié)果2.4.1索夾內(nèi)（外）部實測空隙率將索夾螺栓擰緊到設(shè)計夾緊力，用卷尺測量索夾出口處、距離索夾5mm處、距離索夾10mm處、距離索夾15mm處的圓周長處計算出索夾內(nèi)（外）實際面積。根據(jù)空隙率公式即可算出索夾內(nèi)（外）部實測空隙

8、率（見表1）。表1 試驗主纜不同位置處的空隙率測量位置主纜圓周長（mm）主纜換算直徑（mm）索夾內(nèi)（外）實際面積（mm2）理論面積（mm2）實測空隙率（）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試驗數(shù)據(jù)見表2：表2 索夾抗滑試驗記錄表項目名稱朝陽市黃河路大橋主纜索夾抗滑及應(yīng)力測試試驗

9、試驗索夾開始滑移時千斤頂油壓讀數(shù)（MPa）363738千斤頂頂推力（KN）5853.966016.576179.18索夾位移（mm）111螺栓拉拔器對應(yīng)油壓讀數(shù)（MPa）303030試驗次數(shù)123螺栓傳感器讀數(shù)對應(yīng)壓力（KN）讀數(shù)對應(yīng)壓力（KN）讀數(shù)對應(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（KN）6107.86285.26074.7抗滑摩阻系數(shù)0.3420.3420.3632.4.3試驗索夾環(huán)向應(yīng)力情況具體試驗數(shù)據(jù)見表3表3

12、 索夾環(huán)向應(yīng)力試驗數(shù)據(jù)表應(yīng)變片序號第一次試驗第二次試驗第三次試驗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)論通過本次模擬試驗，測出主纜與索夾之間的平均抗滑摩阻系數(shù)0.349，此值遠大于規(guī)范規(guī)定的0.15，因此驗證設(shè)計是可靠的，并有足夠的安全儲備；試驗測得索夾內(nèi)部空隙率為16.2，索夾外部空隙率為16.7，滿足設(shè)計要求；索夾環(huán)向應(yīng)力最大值為283.6MPa，驗證索夾材料設(shè)計采用ZG310-570標準是安全可靠的。同時我們也應(yīng)看到，為了達到設(shè)計要求，本試驗中螺栓的預(yù)緊全部采用液壓螺栓拉伸器進行，這對于簡化預(yù)緊過程，提高預(yù)緊效率，保證預(yù)緊質(zhì)量起到了關(guān)鍵作用，其試驗方法及試驗過程對索夾實際安裝過程起到指導(dǎo)作用，可作為實際施工時的首選施工方法。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