一种悬索桥索夹螺栓的补张方法

技术领域

本申请涉及桥梁维修养护技术领域，特别涉及一种适用于运营期悬索桥索夹螺栓的补张方法。

背景技术

悬索桥索夹是悬索桥上部结构的主要构件之一，悬索桥在通车运营后，由于车辆荷载作用、吊索振动、主缆内镀锌钢丝蠕变、主缆直径收缩、螺栓松弛等诸多原因，索夹螺栓的紧固力一般逐渐降低。索夹螺栓的紧固力过小，将导致索夹滑移，进而影响整个结构体系的受力变化，结果不可逆，恢复困难，同时还会导致主缆钢丝外露，严重影响结构耐久性。

目前，防止索夹滑移已作为悬索桥养护中的重点。公路桥涵养护规范(2021)3.5.9条悬索桥主要构件的定期检查要求中，规定检查“索夹螺栓有无缺失、损伤、松动；索夹有无错位、滑移；测试索夹螺栓紧固力”。

相关技术中，针对悬索桥索夹螺栓紧固力补张的方法主要有：

1、通过千斤顶按设计紧固力对索夹螺栓进行分批次张拉，直至所有螺栓紧固力满足要求。由于螺母拧紧卸载后，会有一定的回缩，无法确定螺栓实际存在的真实紧固力，同时分批次张拉使得张拉均匀性差。

2、通过实验室测得待安装螺杆超声波传播时间与螺杆轴力的线性相关系数，然后测得无应力状态下超声波在待安装螺杆内的传播时间，然后进行张拉，并计算螺杆损失轴力，进行张拉控制力的修正。对于运营期悬索桥来说，无应力状态无法得到，而且运营期悬索桥索夹螺栓可能已为锈蚀状态，与实验室待安装状态存在差异，线性相关系数难以反应运营期的真实情况。

3、通过张拉前各螺栓紧固力计算分组的螺栓平均轴力，测量张拉前后的主缆直径变化量，反算分组张拉后要到达设计值，第一组张拉需要额外增加的预紧力。但运营期的悬索桥中主缆已经缠包，主缆直径测量存在很大误差，而且对于大尺寸索夹，沿索夹长度方向主缆直径并不完全一致。

发明内容

本申请实施例提供一种悬索桥索夹螺栓的补张方法，以解决相关技术中现有索夹螺栓的补张方法不适用运营期悬索桥、张拉均匀性差的技术问题。

本申请实施例提供了一种悬索桥索夹螺栓的补张方法，所述悬索桥索夹螺栓的补张方法包括以下步骤：

以第一紧固力F

继续加载至设计紧固力F

拧紧螺母、卸载所述设计紧固力F

重复上述步骤，直至N组索夹螺栓张拉完毕；

根据所述第一紧固力F

以各组索夹螺栓的张拉控制力F

在一些实施例中，所述第一紧固力F

在一些实施例中，N组索夹螺栓中，每组索夹螺栓上下对称。

在一些实施例中，所述各组索夹螺栓的紧固力损失ΔF

ΔF

其中，K

在一些实施例中，所述比例系数K

在一些实施例中，所述各组索夹螺栓的张拉控制力F

在一些实施例中，所述以各组索夹螺栓的张拉控制力F

测量超声波在其螺杆内的第四回波时间t

若偏差满足要求，则结束；若偏差不满足要求，则重新以所述张拉控制力F

在一些实施例中，所述偏差σ的计算公式为：

在一些实施例中，采用千斤顶对所述N组索夹螺栓进行张拉。

在一些实施例中，对所述第n组索夹螺栓进行张拉时，同组索夹螺栓同步张拉。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请提供一种悬索桥索夹螺栓的补张方法，特别适用于运营期悬索桥，通过三次超声波的回波时间和两次紧固力的加载可以计算出实际的紧固力损失，并依此确定索夹螺栓实际紧固力达到设计紧固力时需要的张拉控制力，精准考虑张拉完成后索夹螺栓的紧固力损失，如自身的回缩量损失及先张拉螺栓对后张拉螺栓的影响，补张更加精确。

而且本申请提供的补张方法应用于运营期悬索桥，即使索夹螺栓处于锈蚀状态，也可以正常进行检测，避免了实际情况与初始无应力状态差别较大而导致结果不准确不真实的问题，保证了各组索夹螺栓紧固力的均匀性，同时能确保真实值满足设计要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中索夹螺栓张拉前后的示意图。

图2为本发明一实施例中3组索夹螺栓的结构示意图。

附图标记：

1、索夹螺栓；11、螺杆；12、螺母；2、超声波探头。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种悬索桥索夹螺栓的补张方法，包括以下步骤：

步骤S1、以第一紧固力F

步骤S2、继续加载至设计紧固力F

步骤S3、拧紧螺母、卸载设计紧固力F

重复上述步骤S1-S3，直至N组索夹螺栓张拉完毕；

步骤S4、根据第一紧固力F

步骤S5、以各组索夹螺栓的张拉控制力F

本申请实施例提供一种悬索桥索夹螺栓的补张方法，特别适用于运营期悬索桥，通过三次超声波的回波时间和两次紧固力的加载可以计算出实际的紧固力损失，并依此确定索夹螺栓实际紧固力达到设计紧固力时需要的张拉控制力，精准考虑张拉完成后索夹螺栓的紧固力损失，如自身的回缩量损失及先张拉螺栓对后张拉螺栓的影响，补张更加精确。

而且本申请实施例提供的补张方法应用于运营期悬索桥，即使索夹螺栓处于锈蚀状态，也可以正常进行检测，避免了实际情况与初始无应力状态差别较大而导致结果不准确不真实的问题，保证了各组索夹螺栓紧固力的均匀性，同时能确保真实值满足设计要求。

在一些实施例中，如索夹螺栓数量较多，按照现有方法而无法整体同步张拉时，依据本申请实施例提供的方法，将所有的索夹螺栓进行分组分批次处置，分为N组索夹螺栓，具体分组根据索夹螺栓的数量和张拉设备数量合理安排，如每组索夹螺栓可以上下对称，也可以左右对称。

在一些实施例中，采用穿心千斤顶对N组索夹螺栓进行张拉。

在一些实施例中，步骤S1中，第一紧固力F

在一些实施例中，对第n组索夹螺栓进行张拉时，同组索夹螺栓同步张拉。由于同组索夹螺栓同步张拉，回波时长相差不大，可以取平均值作为本组回波时长。

以N＝3，即3组索夹螺栓为例，具体张拉过程为：

首先进行第1组索夹螺栓张拉：

以第一紧固力F

继续加载至设计紧固力F

拧紧螺母、卸载设计紧固力F

然后进行第2组索夹螺栓张拉：

以第一紧固力F

继续加载至设计紧固力F

拧紧螺母、卸载设计紧固力F

再进行第3组索夹螺栓张拉：

以第一紧固力F

继续加载至设计紧固力F

拧紧螺母、卸载设计紧固力F

步骤S4中，根据第一紧固力F

ΔF

其中，K

在一些实施例中，比例系数K

如图1所示，图1为本发明一实施例中索夹螺栓张拉前后的示意图。

索夹螺栓1包括螺杆11、与螺杆11配合的螺母12，超声波探头2放置于螺杆11的顶端。

由于超声波回波时长与所走路径有关，即索夹螺栓的长度，无应力状态下(张拉前)螺栓长度为L，张拉受力后螺栓长度L′，伸长量Δl，无应力状态下回波时长与受力状态下回波时长之差Δt，由超声波测量原理可知伸长量Δl与回波时长之差Δt成正比，而伸长量Δl又与紧固力F成正比，所以回波时长之差Δt与紧固力F成正比，比例系数定义为K

F

F

得出比例系数K

则各组索夹螺栓的紧固力损失ΔF

根据上述计算公式可以看出，各组索夹螺栓考虑回缩损失及先张拉螺栓对后张拉螺栓影响后实际留存的螺栓紧固力F

在一些实施例中，各组索夹螺栓的张拉控制力F

在一些实施例中，以各组索夹螺栓的张拉控制力F

测量超声波在其螺杆内的第四回波时间t

若偏差满足要求，则结束；若偏差不满足要求，则重新以张拉控制力F

在一些实施例中，偏差σ的计算公式为：

下面通过一个具体实施例对本发明进行详细说明。

准备工作：在主缆扶手绳上安装移动挂篮作为施工平台，取下螺栓防水螺帽，喷洒除锈剂并用钢刷就行除锈。根据索夹螺栓布置情况、数量以及张拉设备数量对索夹螺栓进行分组，分组原则为上下对称，方便人员操作以及油管连接。千斤顶撑脚放不下可交叉布置，n为分组编号，以分三组为例，n取1,2,3，具体分组根据螺栓数量和张拉设备数量合理安排。

如图2所示，图2为本发明一实施例中3组索夹螺栓的结构示意图。

本实施例中索夹共有12个螺栓，螺栓规格为直径36mm，设计轴力F

首先进行第1组索夹螺栓张拉：

以第一紧固力F

继续加载至设计紧固力F

拧紧螺母、卸载设计紧固力F

然后移动张拉工装及测试设备到下一组，进行第2组索夹螺栓张拉：

以第一紧固力F

继续加载至设计紧固力F

拧紧螺母、卸载设计紧固力F

再移动张拉工装及测试设备到下一组，进行第3组索夹螺栓张拉：

以第一紧固力F

继续加载至设计紧固力F

拧紧螺母、卸载设计紧固力F

需要说明的是，上述过程中测量第三回波时间时，每组索夹螺栓中抽选1个索夹螺栓进行测量。

根据第一紧固力F

以各组索夹螺栓的张拉控制力F

完成张拉后，每组索夹螺栓中抽选1个索夹螺栓，测量超声波在其螺杆内的第四回波时间t

表1结果

以第1组索夹螺栓为例，计算过程如下：

第一紧固力F

比例系数

紧固力损失

ΔF

张拉控制力F

偏差σ＝K

从表1中可以看出，与设计紧固力相比，本申请实施例提供的补张方法应用于运营期悬索桥，误差均在5％以内，且相互之间的偏差也在5％以内，张拉均匀性得以很好的保证。

索夹抗滑移阻力与紧固压力分布不均匀系数、索夹螺栓紧固力成正比关系，而索夹抗滑移阻力越大、抗滑移系数越大，索夹滑移风险越低。本申请实施例提供的补张方法可以确保影响索夹抗滑移系数的两个关键因素——紧固压力分布不均匀系数、索夹螺栓紧固力满足要求，防止索夹滑移。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的方法或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。