本發(fā)明屬于懸索橋技術(shù)領域，具體涉及一種測試主纜與索鞍間側(cè)向力的試驗裝置。

背景技術(shù)：

作為懸索橋的主要承重結(jié)構(gòu)，主纜通過橋塔頂部的索鞍實現(xiàn)跨間的連續(xù)曲線過渡，并同時與索鞍產(chǎn)生摩擦接觸關系。為保證全橋結(jié)構(gòu)安全，主纜與索鞍間不能發(fā)生相對滑移，也即要求主纜與索鞍間的摩擦力不能小于索鞍兩側(cè)的主纜力差，因此抗滑摩擦力的準確計算至關重要。

根據(jù)庫倫摩擦定律可知，摩擦力的計算條件是明確接觸面間的作用力。由于索鞍鞍槽的底面為圓弧形，因此承擔軸向力的主纜在通過索鞍時，會在鞍槽底面產(chǎn)生徑向力；同時又由于鞍槽的側(cè)限作用，也會在鞍槽側(cè)面產(chǎn)生相當?shù)膫?cè)向力。目前，主纜徑向力的計算簡單明確，但尚缺乏可靠的主纜側(cè)向力計算方法，而針對主纜側(cè)向力的試驗測試則更為匱乏，這直接導致主纜側(cè)面摩擦力難以準確計算與充分利用。

隨著橋梁建設的進一步發(fā)展，多塔懸索橋應運而生，該橋型通過增加中間橋塔的方式實現(xiàn)超長的跨越能力，被公認為跨越海灣、海峽等寬闊水域的理想橋型。然而，對于多塔懸索橋而言，當中塔一側(cè)滿載、另一側(cè)空載時，中塔索鞍兩側(cè)的主纜力差將相差巨大，而按照現(xiàn)有的索鞍結(jié)構(gòu)形式及忽略主纜側(cè)面摩擦的傳統(tǒng)簡單化處理方式，往往無法滿足主纜的抗滑要求，這已成為多塔懸索橋發(fā)展的關鍵制約因素。

為解決該問題，工程上提出了在索鞍內(nèi)增設豎向摩擦板的抗滑措施，該措施由于可增加主纜的側(cè)向摩擦面，因此具有理論上的可行性，但若應用于實橋，則仍需以解決側(cè)向力問題為前提條件，這便對開發(fā)出合理的主纜側(cè)向力試驗裝置提出了更為緊迫的現(xiàn)實需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于測試主纜側(cè)向力的試驗裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于測試主纜側(cè)向力的試驗裝置，包括自平衡式臺座1、立于自平衡式臺座上的索鞍2及被測主纜8的測力及加載機構(gòu)；索鞍2固定于自平衡式臺座1的頂部中央位置處；索鞍2的兩個側(cè)壁的中間位置均留有用于安放陣列式測力單元20的豎向卡槽3，豎向卡槽3的尺寸均與陣列式測力單元相匹配；

所述的陣列式測力單元由若干傳感元件4通過螺栓5固定于孔板6上而構(gòu)成陣列形式，豎向布置層數(shù)依據(jù)平行鋼絲7在索鞍2內(nèi)的排列高度而定，傳感元件4直接與平行鋼絲7接觸以測量對應處的側(cè)向力；

所述的加載裝置包括張拉桿10、穿心式千斤頂11及錨固螺母12；張拉桿10穿過穿心式千斤頂11并與被測主纜8兩端的索靴9銷接，在張拉桿10端部擰緊錨固螺母12。位于自平衡式臺座1和錨固螺母12之間的穿心式千斤頂11實現(xiàn)索力加載，由陣列式測力單元20的傳感元件4感應平行鋼絲7在索鞍2內(nèi)產(chǎn)生的側(cè)向力。

所述陣列式測力單元20中的傳感元件4在縱向至少布置三列。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，設計了可真實反映主纜與索鞍結(jié)構(gòu)特征及受力關系的試驗裝置及加載方案，提出了陣列式側(cè)向力測試方法，具有傳力明確、模型簡單以及操作簡易等優(yōu)點。測試結(jié)果可為主纜側(cè)面摩擦力的準確計算與充分利用提供必要依據(jù)，因此具有顯著的科學價值及經(jīng)濟效益。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體立面圖。

圖2是圖1的局部俯視圖。

圖3是圖1沿aa方向的截面圖。

圖4是本發(fā)明的陣列式測力單元的示意圖。

在圖中，1.自平衡式臺座，2.索鞍，3.豎向卡槽，4.傳感元件，5.螺栓，6.孔板，7.平行鋼絲，8.被測主纜，9.索靴，10.張拉桿，11.穿心式千斤頂，12.錨固螺母，20.陣列式測力單元。

具體實施方案

在圖1～圖4所示的主纜側(cè)向力的試驗裝置的實施例中，自平衡式臺座1置于地面，用于承擔試驗反力及作為操作平臺。索鞍2固定于自平衡式臺座1的頂部中央位置，索鞍2的兩個側(cè)壁的中間位置留有豎向卡槽3，用于安放陣列式測力單元20，陣列式測力單元20由若干傳感元件4通過螺栓5依次固定于孔板6上而組成。為避免“尺寸效應”，傳感元件4在縱向至少布置三列，在豎向的布置層數(shù)則依據(jù)索鞍2內(nèi)平行鋼絲7的排列高度而定。豎向卡槽3的尺寸均與測力單元相匹配，因此可為測力單元提供約束反力，且可保證側(cè)向力直接作用于對應位置處的傳感元件4上。另一方面，被測主纜8由大量的平行鋼絲7組成，平行鋼絲7按照預定的排列方式穿過索鞍2，并在兩端由索靴9構(gòu)成整體。張拉桿10穿過穿心式千斤頂11，并與索靴9銷接，張拉桿10的端部設有錨固螺母12。啟動穿心式千斤頂11，可對被測主纜8進行張拉加載。

本實施例的具體試驗方法為：首先將預定數(shù)量的傳感元件4通過螺栓5依次固定于孔板6上，從而形成陣列式測力單元，并將該裝置嵌入至豎向卡槽3內(nèi)；按照預定的排列形式，將索鞍2區(qū)段的平行鋼絲7規(guī)則排列并放入鞍槽內(nèi)；隨后，將張拉桿10穿過自平衡式臺座1的預留孔洞，并與被測主纜8的索靴9銷接；在自平衡式臺座1的兩端安裝穿心式千斤頂11，并使張拉桿10從中穿過；然后，在張拉桿10的端部擰緊錨固螺母12，使其與穿心式千斤頂11頂緊；最后，啟動兩側(cè)的穿心式千斤頂11，實現(xiàn)預定索力值的加載，此時平行鋼絲7便在鞍槽內(nèi)自產(chǎn)生側(cè)向力，并被陣列式測力單元20不同位置處的傳感元件4測得，從而便可得到側(cè)向力的大小及分布模式，進而為相關理論成果的驗證提供必要依據(jù)。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍由隨附的權(quán)利要求書限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎上的改動都是本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于測試主纜側(cè)向力的試驗裝置，索鞍固定于自平衡式臺座的頂部中央位置，索鞍的兩個側(cè)壁均留有與測力單元相匹配的豎向卡槽。測力單元由若干傳感元件通過螺栓固定于孔板而構(gòu)成陣列形式，傳感元件頂面與平行鋼絲直接接觸以測試對應處的側(cè)向力。平行鋼絲由兩端索靴構(gòu)成被測主纜整體并與張拉桿銷接，通過穿心式千斤頂實現(xiàn)索力加載，從而使絲股在索鞍內(nèi)自產(chǎn)生側(cè)向力。本發(fā)明傳力明確、操作簡易，可實時測試不同高度處的側(cè)向力，測試結(jié)果可為主纜側(cè)面摩擦力的準確計算與充分利用提供必要依據(jù)，因此具有顯著的科學價值及經(jīng)濟效益。

技術(shù)研發(fā)人員：王路;沈銳利;王昌將;白倫華;戴顯榮
受保護的技術(shù)使用者：西南交通大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.03
技術(shù)公布日：2017.08.29