CN108221685A - 一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法，具体张拉操作如下：逐股安装同向回转拉索钢绞线索股，对称等值张拉该索股至一设定初值的中间张力，同步测量已张拉索股张力变化，直至所有索股安装张拉完毕；由测量结果预测出第二轮索股张拉力控制值，再次逐股对称等值张拉索股，至理论张力。与现有技术相比，本发明提出了一种对斜拉桥同向回转拉索进行对称精确张拉的方法，解决了同向回转拉索采用钢绞线拉索传统的单股张拉索股方式，张拉时需反复调整，损伤鞍座内索股的问题，推动了同向回转拉索技术的实用化发展。

Description

一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法

技术领域

本发明涉及桥梁结构技术领域，尤其是涉及一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法。

背景技术

在斜拉桥传统拉索体系中，人们一直在发展各种锚索结构，克服拉索对混凝土索塔塔壁的巨大拉力，先后有混凝土齿块、钢锚箱、钢锚梁、纵向钢鞍座等结构。总体技术已趋成熟，但关键技术仍有缺陷，一旦控制效果不佳，即有塔壁开裂发生。

新近提出的斜拉桥同向回转拉索，将拉索绕过索塔并产生环形压力，从机理上解决了索塔锚索区开裂问题。但这一创新型拉索存在诸多技术上的空白，一系列由概念向实用的转化问题还需要逐一解决。由于绕过索塔的半径较小，斜拉桥同向回转拉索采用离散型钢绞线索股拉索。如何实现对拉索进行便捷、精确的张拉，避免反复调整损伤鞍座内的索股即为其中的重要问题。

直接采用传统张拉方式，分析其存在的问题有：

(1)整体张拉索股方式：通常用于整体型平行钢丝拉索，但用于离散型钢绞线索股拉索，一是丧失拉索可单股安装、张拉，设备尺寸小、重量轻，作业便捷的优势；二是拉索锚存在横向尺寸大的缺点的同时，又丢失纵向尺寸小的优点；三是对同向回转拉索在桥面张拉、锚固采用的锚拉板的尺寸和安全的影响尤其大。

(2)单股张拉索股方式：常用于离散型钢绞线索股拉索，但目前技术思路不够完整清晰，一是采用多轮单股张拉方式，逐步消除偏差，逼近理论张力，不仅存在盲目性，而且对同向回转拉索在鞍座内索股的损伤尤其大；二是采用精确单股张拉方式，通过繁琐的变体系结构计算逐股确定索股张拉力，张拉时往往由于实际结构与计算模型的偏差仍需被动反复调整，同样对同向回转拉索在鞍座内的索股造成损伤。

(3)单股张拉与整体张拉组合方式：虽可在一定程度上解决上述两种方式单独使用存在的问题，但对锚拉板的尺寸和安全的影响依然存在，且对两套张拉设备的同时需求往往不易实施。

(4)国外也有对钢绞线拉索采用两轮单股张拉方式的报道，但其在具体实施步骤和确定索股张拉力方面则不予说明。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法，所述斜拉桥包括单柱式索塔、主梁以及连接单柱式索塔和主梁的同向回转拉索，所述同向回转拉索由多股钢绞线索股组成，所述同向回转拉索中部连续绕过索塔，两端锚固于主梁同截面两侧，具体张拉操作如下：逐股安装同向回转拉索钢绞线索股，对称等值张拉该索股至一设定初值的中间张力，同步测量已张拉索股张力变化，直至所有索股安装张拉完毕；由测量结果预测出第二轮索股张拉力控制值，再次逐股对称等值张拉索股，至理论张力。

所述同向回转拉索的张拉是指采用两轮单股张拉索股方式时，确定索股第一轮张拉力初值f_p1和第二轮张拉力控制值f_p2，所述张拉方法包括以下几个步骤：

(1)由拉索长度和索股理论张力f_p确定索股第一轮张拉力初值f_p1；

(2)安装同向回转拉索第一股索股，设置传感器于该索股张拉端，对称张拉该索股至第一轮张拉力初值f_p1，形成拉索张拉的主控索股；

(3)逐股安装拉索后续索股，对称张拉该索股，至千斤顶前端传感器读数与主控索股传感器读数相等，同步记录主控索股的张力及变化，直至完成所有索股的安装及第一轮张拉，形成所有索股均具有等值张力f_p1＇的状态；

(4)由第一轮主控索股的张拉力及其变化记录确定第二轮张拉力控制值f_p2；

(5)再次对称张拉主控索股至第二轮张拉力控制值f_p2；

(6)再次逐股张拉拉索后续索股，至千斤顶前端传感器读数与主控索股传感器读数相等，同步记录主控索股的张力及变化，直至完成所有索股的第二轮张拉，形成所有索股均具有等值理论张力f_p的状态。

进一步地，所述步骤(1)中，索股第一轮张拉力初值f_p1按下列公式确定：

0.2×f_p≤f_p1≤f_p-E_p×0.5×A_j/l_s

其中，E_p为索股拉伸弹性模量，A_j为锚固索股的锚具夹片长度，l_s为拉索由索塔接触点至主梁锚固点的长度。

进一步地，所述步骤(4)中，索股第二轮张拉力控制值f_p2按下列公式确定：

f_p2＝f_p1＇+(f_p-f_p1＇)/[1-(n-1)×Δf_1,n/f_p1＇]

其中，n为构成拉索的索股总数，Δf_1,n为第一轮张拉最后一索股后主控索股的张力变化值。

进一步地，张拉索股是通过使用千斤顶张拉实现的。

本发明提出了一种对斜拉桥同向回转拉索进行对称精确张拉的方法，推动了同向回转拉索技术的实用化发展。

(1)提出了同向回转拉索采用两轮单股张拉索股方式，准确计算各轮索股张拉力的理论公式，实现了张拉的快速精准。

(2)解决了同向回转拉索采用钢绞线拉索传统的单股张拉索股方式，张拉时需反复多轮调整，损伤鞍座内索股的问题。

(3)打破了国际上钢绞线拉索采用两轮单股张拉方式，在确定各轮索股张拉力方面上进行的关键技术垄断。

附图说明

图1为同向回转拉索体系示意图；

图2为同向回转拉索截面示意图；

图3为同向回转拉索张拉示意图。

图中：1-斜拉桥；2-索塔；3-主梁；4-同向回转拉索；5-索股；6-鞍座；7-主控索股；8-千斤顶，9-传感器A，10-传感器B，11-索股A，12-索股B，13-锚具。

具体实施方式

一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法，所述斜拉桥包括单柱式索塔、主梁以及连接单柱式索塔和主梁的同向回转拉索，所述同向回转拉索由多股钢绞线索股组成，所述同向回转拉索中部连续绕过索塔，两端锚固于主梁同截面两侧，所述同向回转拉索的张拉是指采用两轮单股张拉索股方式时，确定索股第一轮张拉力初值f_p1和第二轮张拉力控制值f_p2，所述张拉方法包括以下几个步骤：

(1)由拉索长度和索股理论张力f_p确定索股第一轮张拉力初值f_p1；

(2)安装同向回转拉索第一股索股，设置传感器于该索股张拉端，对称张拉该索股至第一轮张拉力初值f_p1，形成拉索张拉的主控索股；

(3)逐股安装拉索后续索股，对称张拉该索股，至千斤顶前端传感器读数与主控索股传感器读数相等，同步记录主控索股的张力及变化，直至完成所有索股的安装及第一轮张拉，形成所有索股均具有等值张力f_p1＇的状态；

(4)由第一轮主控索股的张拉力及其变化记录确定第二轮张拉力控制值f_p2；

(5)再次对称张拉主控索股至第二轮张拉力控制值f_p2；

(6)再次逐股张拉拉索后续索股，至千斤顶前端传感器读数与主控索股传感器读数相等，同步记录主控索股的张力及变化，直至完成所有索股的第二轮张拉，形成所有索股均具有等值理论张力f_p的状态。

进一步地，所述步骤(1)中，索股第一轮张拉力初值f_p1按下列公式确定：

0.2×f_p≤f_p1≤f_p-E_p×0.5×A_j/l_s

其中，E_p为索股拉伸弹性模量，A_j为锚固索股的锚具夹片长度，l_s为拉索由索塔接触点至主梁锚固点的长度。

进一步地，所述步骤(4)中，索股第二轮张拉力控制值f_p2按下列公式确定：

f_p2＝f_p1＇+(f_p-f_p1＇)/[1-(n-1)×Δf_1,n/f_p1＇]

其中，n为构成拉索的索股总数，Δf_1,n为第一轮张拉最后一索股后主控索股的张力变化值。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

参见图1，主跨246m独塔斜拉桥1由单柱式索塔2、主梁3以及连接索塔和主梁的同向回转拉索4等组成。同向回转拉索4的中部穿过塔上鞍座6，连续绕过索塔2，两端锚固于主梁3的同截面两侧。图1中E表示主跨第16号同向回转拉索。

参见图2，由于绕过索塔的半径最小可达2.15m，而钢绞线用于拉索可弯曲的最小半径为钢丝直径5mm的400倍，即2m，故同向回转拉索4采用钢绞线拉索型式，每根拉索由多股钢绞线索股5组成。

参见图1、图3，同向回转拉索4的张拉设计采用两轮单股张拉索股5方式。其中，主跨第16号同向回转拉索4由37股钢绞线索股5组成，图3中，标号9表示传感器A，标号10表示传感器B，标号11表示索股A，标号12表示索股B，标号13表示锚具。

第一轮张拉，索股5张拉力初值f_p1按公式0.2×f_p≤f_p1≤f_p-E_p×0.5×A_j/l_s计算为119.04Mpa≤f_p1≤451.517Mpa，实际确定为f_p1＝450Mpa。

拉索参数l_s＝271.431m，E_p＝1.95×10⁵Mpa，A_j＝40mm，f_p＝595.2Mpa。

施工中，首先安装16号同向回转拉索4的第一股索股A，设置传感器A于索股A张拉端，对称张拉索股A至第一轮张拉力初值450Mpa，形成拉索张拉的主控索股7。

其后，逐股安装拉索后续索股B，对称张拉索股B，至千斤顶8前端传感器B读数与主控索股7上的传感器A读数相等，同步记录主控索股7的张力及变化。至完成第55股索股5的安装及张拉，主控索股7上的传感器A读数为382.5Mpa，读数变化为0.1Mpa。此时，完成16号同向回转拉索4第一轮的张拉，所有索股5均具有等值张力382.5Mpa。

第二轮张拉，索股5张拉力控制值f_p2按公式f_p2＝f_p1＇+(f_p-f_p1＇)/[1-(n-1)×Δf_1,n/f_p1＇]计算为f_p2＝597.4Mpa。

式中，拉索参数n＝37，f_p1＇＝382.5Mpa，Δf_1,n＝0.1Mpa。

施工中，再次对称张拉主控索股7至第二轮张拉力控制值597.4Mpa。

其后，再次逐股张拉拉索后续索股B，至千斤顶8前端传感器B读数与主控索股7上的传感器A读数相等，同步记录主控索股7的张力及变化，至完成第55股索股5的张拉，主控索股7上的传感器A读数逐步减小至595.2Mpa。形成所有索股5均具有等值理论张力f_p的状态。此时，完成16号同向回转拉索4第二轮的张拉，所有索股5均具有等值理论张力595.2Mpa。

采用本发明提出的精确张拉的方法，同向回转拉索张拉时无需反复调整，鞍座内索股损伤问题得到有效解决。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法，所述斜拉桥包括单柱式索塔、主梁以及连接单柱式索塔和主梁的同向回转拉索，所述同向回转拉索由多股钢绞线索股组成，所述同向回转拉索中部连续绕过索塔，两端锚固于主梁同截面两侧，其特征在于，逐股安装同向回转拉索钢绞线索股，对称等值张拉该索股至一设定初值的中间张力，同步测量已张拉索股张力变化，直至所有索股安装张拉完毕；由测量结果预测出第二轮索股张拉力控制值，再次逐股对称等值张拉索股，至理论张力。

2.根据权利要求1所述的一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法，其特征在于，所述同向回转拉索的张拉是指采用两轮单股张拉索股方式时，确定索股第一轮张拉力初值f_p1和第二轮张拉力控制值f_p2，所述张拉方法包括以下步骤：

(1)由拉索长度和索股理论张力f_p确定索股第一轮张拉力初值f_p1；

(2)安装同向回转拉索第一股索股，设置传感器于该索股张拉端，对称张拉该索股至第一轮张拉力初值f_p1，形成拉索张拉的主控索股；

(3)逐股安装拉索后续索股，对称张拉该后续索股，至千斤顶前端传感器读数与主控索股传感器读数相等，同步记录主控索股的张力及变化，直至完成所有索股的安装及第一轮张拉，形成所有索股均具有等值张力f_p1＇的状态；

(4)由第一轮主控索股的张拉力及其变化记录确定第二轮张拉力控制值f_p2；

(5)再次对称张拉主控索股至第二轮张拉力控制值f_p2；

(6)再次逐股张拉拉索后续索股，至千斤顶前端传感器读数与主控索股传感器读数相等，同步记录主控索股的张力及变化，直至完成所有索股的第二轮张拉，形成所有索股均具有等值理论张力f_p的状态。

3.根据权利要求2所述的一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法，其特征在于，所述步骤(1)中，索股第一轮张拉力初值f_p1按下列公式确定：

0.2×f_p≤f_p1≤f_p-E_p×0.5×A_j/l_s

其中，E_p为索股拉伸弹性模量，A_j为锚固索股的锚具夹片长度，l_s为拉索由索塔接触点至主梁锚固点的长度。

4.根据权利要求2所述的一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法，其特征在于，所述步骤(4)中，索股第二轮张拉力控制值f_p2按下列公式确定：

f_p2＝f_p1＇+(f_p-f_p1＇)/[1-(n-1)×Δf_1,n/f_p1＇]

其中，n为构成拉索的索股总数，Δf_1,n为第一轮张拉最后一索股后主控索股的张力变化值。

5.根据权利要求2所述的一种用于斜拉桥同向回转拉索的张拉方法，其特征在于，张拉索股是通过使用千斤顶张拉实现的。