CN109596329A - 一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置 - Google Patents

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赵冰
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Abstract

本发明公开了一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，涉及斜拉索拉试验技术领域。本发明包括底座、试验模型和加载千斤顶，底座一相对侧均开设有一组索孔，试验模型为索塔典型节段等比或者缩比结构，试验模型内部表面开设有一组锚固区，试验模型两侧均贯穿固定一组拉索，拉索轴心线一端位于锚固区中心处。本发明通过将足尺试验模型固定在底座上，斜拉索穿越底座两端侧板，通过千斤顶张拉模拟真实加载工况，即相当于主梁换成了船伐式底座，把拉索固定于主梁端移到了试验模型上，解决了现有的试验装置偏离实际情况的问题，整个试验模型、拉索和底座组成一个自平衡体系，解决了现有的试验加载装置试验时误差较大的问题。

Description

一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置
技术领域
本发明属于斜拉索拉试验技术领域，特别是涉及一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置。
背景技术
斜拉桥的主梁横载以及活载通过斜拉索传递到塔柱上，因此，索塔锚固区承受着由斜拉索传递过来的巨大的集中力，是将拉索的局部集中力安全、顺利的传递到塔柱全截面的重要结构，由于局部受力、预应力孔道的削弱以及截面形式等的影响，使得锚固区受力十分复杂且应力集中现象非常明显，其受力是否安全合理是设计和施工中要解决的关键问题。
考虑到混凝土材料的弹塑料、非均匀性、孔道削弱，预应力施工工艺的误差等一系列因素，在设计计算中，单纯的有限元力学模型分析是很难全面反映结构的实际工作状态和局部应力分布的，因此需要通过模型试验对斜拉桥索塔锚固区的应力大小、应力分布等局部应力状态以及抗裂性进行分析和研究，对设计的合理性进行分析和评价，确保结构受力的合理性和安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，通过设有试验模型和底座，相当于主梁换成了船型的底座，把拉索固定于主梁端移到了试验模型上，无需添加额外的大型反力装置，有效解决了大吨位索力加载的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，包括底座、试验模型和加载千斤顶；
所述底座一相对侧均开设有一组索孔；
所述试验模型为矩形块结构，所述试验模型一表面开设有一组锚固区；
所述试验模型一相对侧均贯穿固定有一组拉索，所述拉索轴心线一端位于锚固区中心处，所述拉索与索孔间隙配合，所述拉索另一端与加载千斤顶输出端固定连接；
取设计索塔典型代表段制作试验模型，然后通过理论计算，确定底座设置底板和侧板的厚度，并配置钢筋，在加载千斤顶张拉位置采用加密钢筋布置进行加强，四周均有侧板，四块侧板和底座连成一个整体，其中张拉斜拉索两端的侧板平面与斜拉索垂直，在制作底座时，在空间上，需考虑预留张拉阶段千斤顶的布置及操作空间。
进一步地，所述底座的横截面为等腰梯形结构，所述索孔的轴心线与底座两侧面呈垂直状分布。
进一步地，所述拉索贯穿试验模型且与索孔的轴心线重合，所述锚固区和底座一侧之间的距离与拉索的长度相同。
进一步地，所述加载千斤顶位于底座外部，所述加载千斤顶与底座两侧面之间设有一加载侧板。
进一步地，所述试验模型内中部设有加强筋，所述底座内设有钢筋骨架，所述底座和试验模型均由混凝土材料制成，斜拉索按照设计要求选配钢绞线索股。
进一步地，所述试验模型底面和底座顶面均为平直面，所述试验模型与底座之间设有润滑油，斜拉索索孔涂表面涂一层润滑油，然后在船伐式底座端，四个千斤顶同步分级张拉试验。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过设有试验模型和底座，相当于主梁换成了船型的底座，把拉索固定于主梁端移到了试验模型上，通过对拉索进行张拉，能保证与成桥索塔受力一致，能较真实地反映索塔的工作性能，这样更接近实际情况，提高了试验效率。
2、本发明通过同样的钢筋混凝土结构制成试验模型和底座，整个试验模型、拉索和底座组成一个自平衡体系，无需添加额外的大型反力架设备，且刚度大，变形小，试验安全。
3、本发明的试验模型和底座总体结构犹如大船载物，试验模型安放在船上，并通过拉索系于底座上，此设计对试验后处理比较方便，或为重复利用，造型比较别致，试验完成后能作为一道景观，方便试验者处理。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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为本发明的一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置的结构示意图；
图2为图1的结构俯视图；
图3为图2中A-A处的结构剖视图；
图4为底座的结构示意图；
图5为试验模型、加载千斤顶和拉索的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-底座，2-试验模型，3-加载千斤顶，4-拉索，101-索孔，201-锚固区，301-加载侧板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，本发明为一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，包括底座1、试验模型2和加载千斤顶3；
底座1一相对侧均开设有一组索孔101；
试验模型2为矩形块结构，试验模型2一表面开设有一组锚固区201；
试验模型2一相对侧均贯穿固定有一组拉索4，拉索4轴心线一端位于锚固区201中心处，拉索4与索孔101间隙配合，拉索4另一端与加载千斤顶3输出端固定连接；
取设计索塔典型代表段制作试验模型2，然后通过理论计算，确定底座1设置底板和侧板的厚度，并配置钢筋，在加载千斤顶3张拉位置采用加密钢筋布置进行加强，四周均有侧板，四块侧板和底座连成一个整体，其中张拉斜拉索两端的侧板平面与斜拉索垂直，在制作底座1时，在空间上，需考虑预留张拉阶段加载千斤顶3的布置及操作空间。
其中如图3和图4所示，底座1的横截面为等腰梯形结构，索孔101的轴心线与底座1两侧面呈垂直状分布。
其中如图1和图3所示，拉索4贯穿试验模型2且与索孔101的轴心线重合，锚固区201和底座1一侧之间的距离与拉索4的长度相同。
其中如图1和图3所示，加载千斤顶3位于底座1外部，加载千斤顶3与底座1两侧面之间设有一加载侧板301。
其中，试验模型2内中部设有加强筋，底座1内设有钢筋骨架，底座1和试验模型2均由混凝土材料制成，斜拉索按照设计要求选配钢绞线索股。
其中如图1和图3所示，试验模型2底面和底座1顶面均为平直面，试验模型2与底座1之间设有润滑油，斜拉索索孔涂表面涂一层润滑油，然后在船伐式底座端，四个千斤顶同步分级张拉试验。
本实施例的一个具体应用为：具体试验步骤如下：
步骤一：根据全桥设计图纸，分别采用桥梁专业软件桥梁博士和大型通用软件Ansys进行预先仿真模拟计算，并对计算结果进行处理，绘出各工况加载应力、应变趋势线；
步骤二：按照大桥索塔设计图纸和试验加载系统，制作试验模型；
步骤三：取试验模型试样进行力学性能指标测试，对实际材料参数模型重新第一步的三维仿真计算；
步骤四：根据仿真模拟计算结果，对所要测取参数布设相应种类的传感器，对于埋入式传感器的布置，与制作模型同时进行；
步骤五：对张拉预应力最不利工况进行等效加载，测量、记录并核实所需数据，对可疑数据进行重新加载和测量；
步骤六：先后对张拉斜拉索后、成桥、运营时最不利工况、还有换索的最不利工况进行等效加载，测量、记录并核实所需数据，对可疑数据进行重新加载测量；
步骤七：清理试验现场，整理数据，提交报告。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，其特征在于：包括底座(1)、试验模型(2)和加载千斤顶(3)；
所述底座(1)一相对侧均开设有一组索孔(101)；
所述试验模型(2)为矩形块结构，所述试验模型(2)一表面开设有一组锚固区(201)；
所述试验模型(2)一相对侧均贯穿固定有一组拉索(4)，所述拉索(4)轴心线一端位于锚固区(201)中心处，所述拉索(4)与索孔(101)间隙配合，所述拉索(4)另一端与加载千斤顶(3)输出端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，其特征在于，所述底座(1)的横截面为等腰梯形结构，所述索孔(101)的轴心线与底座(1)两侧面呈垂直状分布。
3.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，其特征在于，所述拉索(4)贯穿试验模型(2)且与索孔(101)的轴心线重合，所述锚固区(201)和底座(1)一侧之间的距离与拉索(4)的长度相同。
4.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，其特征在于，所述加载千斤顶(3)位于底座(1)外部，所述加载千斤顶(3)与底座(1)侧面之间设有一加载侧板(301)。
5.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，其特征在于，所述试验模型(2)内中部设有加强筋，所述底座(1)内设有钢筋骨架，所述底座(1)和试验模型(2)均由混凝土材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索塔锚固区应力分布试验自平衡加载装置，其特征在于，所述试验模型(2)底面和底座(1)顶面均为平直面，所述试验模型(2)与底座(1)之间涂有润滑油。
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