一种钢丝绳吊索扭矩测量装置及方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体是一种钢丝绳吊索扭矩测量装置及方法。

背景技术

悬索桥是一种由主缆、主塔、吊索、主梁共同承载的支撑结构。吊索是悬索桥中重要承重构件，也是对损伤较为敏感的构件。目前，悬索桥常用的吊索有钢丝绳吊索和平行钢丝吊索；而骑跨式吊索大多采用钢丝绳吊索。

吊索的锚固方式有销轴连接和螺母锚固，螺母锚固连接的钢丝绳吊索在设计时需考虑螺母与锚杯之间的摩擦力克服钢丝绳自身的扭矩力。由于钢丝绳吊索自身结构的原因，现场张拉过程中钢丝绳吊索会出现自身扭转现象。

为了保证钢丝绳吊索在张拉过程及后续使用过程中的安全，采用本发明所提供的技术方案现场实测钢丝绳扭矩系数，验证理论计算数据，为钢丝绳吊索优化自身结构设计及生产工艺提供数据支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢丝绳吊索扭矩测量装置及方法，通过现场实测钢丝绳吊索扭矩，以验证理论计算数据，为钢丝绳吊索优化自身结构设计及生产工艺提供数据支持。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种钢丝绳吊索扭矩测量装置，包括钢丝绳吊索、设于所述钢丝绳吊索端部的锚杯以及设于所述锚杯两侧的钢箱梁腹板和风嘴板，还包括锚固板、力臂杆、螺栓和螺母；所述锚杯开设有螺栓孔，所述锚固板开设有与所述锚杯相匹配的螺栓孔，所述螺栓依次穿过所述锚固板、锚杯上的螺栓孔，并通过所述螺母拧紧；所述力臂杆的一端与所述锚固板焊接，另一端固设有牵引绳，所述牵引绳的另一端配置有若干配重块；所述钢箱梁腹板上设置有第一转向轮，所述风嘴板上设置有第二转向轮，所述第一转向轮、第二转向轮与所述力臂杆的高度一致。

结合第一方面，进一步的，所述力臂杆相对于所述钢箱梁腹板和风嘴板平行设置。

结合第一方面，进一步的，所述力臂杆远离所述锚固板的一端开设有牵引孔，所述牵引绳的一端穿过所述牵引孔，并与所述力臂杆固定连接。

结合第一方面，进一步的，所述第一转向轮、第二转向轮、牵引孔位于同一条直线上，并且所述第一转向轮、第二转向轮的转向与该条直线的方向一致。

第二方面，本发明提供一种钢丝绳吊索扭矩测量方法，包括：

分别向钢丝绳吊索的端部施加顺时针扭矩和逆时针扭矩；

通过所述顺时针扭矩和逆时针扭，依据扭矩公式和平均摩阻力扭矩计算公式，计算平均摩阻力扭矩；

将所述平均摩阻力扭矩代入所述扭矩公式，计算钢丝绳吊索扭矩；

其中，所述扭矩公式如公式(1)所示：

公式(1)中，T

将公式(1)中的式①与式②相加，以获取平均摩阻力扭矩计算公式，所述平均摩阻力扭矩计算公式如公式(2)所示：

公式(2)中，T

将T

公式(3)中，T为钢丝绳吊索扭矩，T

结合第二方面，进一步的，所述向钢丝绳吊索的端部施加顺时针扭矩，包括：

用第一颜色记号笔分别在锚杯和螺母的同一位置作第一标线和第二标线；

将牵引绳挂在第一转向轮上；

在牵引绳的配重端逐级增加配重块，每增加一级配重块，稳重一分钟，并观察第一标线与第二标线的相对位置；

若第一标线相对于第二标线转动，则记录配重块的总重量，否则，继续增加配重块，直到第一标线相对于第二标线转动为止；

其中，所述顺时针扭矩的计算公式如公式(4)所示：

T

公式(4)中，T

结合第二方面，进一步的，所述向钢丝绳吊索的端部施加逆时针扭矩，包括：

用第二颜色记号笔分别在锚杯和螺母的同一位置作第三标线和第四标线；

将牵引绳挂在第二转向轮上；

在牵引绳的配重端逐级增加配重块，每增加一级配重块，稳重一分钟，并观察第三标线与第四标线的相对位置；

若第三标线相对于第四标线转动，则记录配重块的总重量，否则，继续增加配重块，直到第三标线相对于第四标线转动为止；

其中，所述逆时针扭矩的计算公式如公式(5)所示：

T

公式(5)中，T

结合第二方面，进一步的，所述力臂的长度为力臂杆固设牵引绳的位置到力臂杆与锚固板焊接的位置之间的距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过本发明所提供的钢丝绳吊索扭矩测量装置，依据本发明所提供的钢丝绳吊索扭矩测量方法，能够现场实测钢丝绳吊索扭矩，以验证理论计算数据，为钢丝绳吊索优化自身结构设计及生产工艺提供数据支持；本发明所提供的钢丝绳吊索扭矩测量装置，结构简洁，操作方便，实测过程安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例提供的施加顺时针扭矩的截面图；

图2是本发明实施例提供的施加顺时针扭矩的俯视图；

图3是本发明实施例提供的施加逆时针扭矩的截面图；

图4是本发明实施例提供的施加逆时针扭矩的俯视图。

图中：1-钢丝绳吊索、2-锚杯、3-风嘴板、4-钢箱梁腹板、5-锚固板、6-力臂杆、7-牵引绳、8-第一转向轮、9-配重块、10-第二转向轮。

具体实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一：

本实施例提供一种钢丝绳吊索扭矩测量装置，如图1、3所示，包括钢丝绳吊索1、设于钢丝绳吊索1端部的锚杯2以及设于锚杯2两侧的钢箱梁腹板4和风嘴板3，还包括锚固板5、力臂杆6、螺栓和螺母；锚杯2开设有螺栓孔，锚固板5开设有与锚杯2相匹配的螺栓孔，螺栓依次穿过锚固板5、锚杯2上的螺栓孔，并通过螺母拧紧；力臂杆6的一端与锚固板5焊接，另一端固设有牵引绳7，牵引绳7的另一端配置有若干配重块9；钢箱梁腹板4上设置有第一转向轮8，风嘴板3上设置有第二转向轮10，第一转向轮8、第二转向轮10与力臂杆6的高度一致。力臂杆6相对于钢箱梁腹板4和风嘴板3平行设置。力臂杆6远离锚固板5的一端开设有牵引孔，牵引绳7的一端穿过牵引孔，并与力臂杆6固定连接。如图2、4所示，第一转向轮8、第二转向轮10、牵引孔位于同一条直线上，并且第一转向轮8、第二转向轮10的转向与该条直线的方向一致。

本实施例中，根据待测试的钢丝绳吊索的锚杯2的尺寸，制作一块与该锚杯2相匹配的锚固板5，锚杯2开设螺栓孔，锚固板5开设大小、位置与该锚杯2螺栓孔大小、位置一致的螺栓孔；将螺栓依次穿过锚固板5、锚杯2上的螺栓孔，并通过螺母拧紧；根据理论计算所需要提供的力臂的大小，确定力臂杆6的长度以及截面大小，确定后，力臂杆6的一端和锚固板5焊接，另一端固定牵引绳7；牵引绳7在力臂杆6上固定的位置到力臂杆6与锚固板5焊接的位置之间的距离，为力臂的长度。该钢丝绳吊索扭矩测量装置的结构简洁，使用简单方便，使用过程安全可靠。

实施例二：

本实施例提供一种钢丝绳吊索扭矩测量方法，包括如下步骤：

步骤一：分别向钢丝绳吊索的端部施加顺时针扭矩和逆时针扭矩；

步骤二：通过顺时针扭矩和逆时针扭，依据扭矩公式和平均摩阻力扭矩计算公式，计算平均摩阻力扭矩；

步骤三：将平均摩阻力扭矩代入扭矩公式，计算钢丝绳吊索扭矩；

其中，扭矩公式如公式(1)所示：

公式(1)中，T

将公式(1)中的式①与式②相加，以获取平均摩阻力扭矩计算公式，平均摩阻力扭矩计算公式如公式(2)所示：

公式(2)中，T

将T

公式(3)中，T为钢丝绳吊索扭矩，T

其中，向钢丝绳吊索的端部施加顺时针扭矩，包括如下步骤：

步骤A：用第一颜色记号笔分别在锚杯和螺母的同一位置作第一标线和第二标线；

步骤B：将牵引绳挂在第一转向轮上；

步骤C：在牵引绳的配重端逐级增加配重块，每增加一级配重块，稳重一分钟；

步骤D：观察第一标线与第二标线的相对位置，若第一标线相对于第二标线转动，则记录配重块的总重量，否则，重复步骤C；

其中，顺时针扭矩的计算公式如公式(4)所示：

T

公式(4)中，T

向钢丝绳吊索的端部施加逆时针扭矩，包括如下步骤：

步骤a：用第二颜色记号笔分别在锚杯和螺母的同一位置作第三标线和第四标线；

步骤b：将牵引绳挂在第二转向轮上；

步骤c：在牵引绳的配重端逐级增加配重块，每增加一级配重块，稳重一分钟；

步骤d：观察第三标线与第四标线的相对位置,若第三标线相对于第四标线转动，则记录配重块的总重量，否则，重复步骤c；

其中，逆时针扭矩的计算公式如公式(5)所示：

T

公式(5)中，T

其中，力臂的长度为力臂杆固设牵引绳的位置到力臂杆与锚固板焊接的位置之间的距离。

本实施例中，通过该钢丝绳吊索扭矩测量方法，能够现场实测钢丝绳吊索扭矩，以验证理论计算数据，为钢丝绳吊索优化自身结构设计及生产工艺提供数据支持。

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。