CN109778701A - 一种扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置与施工方法，扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置包括扣锚索、锚定板、电源以及控制器；扣锚索包括钢绞线和电热丝，钢绞线和电热丝之间热导接设置；锚定板用于固定安装扣锚索至拱桥主拱肋和扣塔，且电热丝与锚定板绝缘设置；电源的正负极分别与电热丝的两端电性连接；控制器用以控制电源与电热丝的接通并对钢绞线加热至预设温度，以将扣锚索在预设温度固定至锚定板，以将扣锚索在预设温度固定至扣锚索线形变位至拱桥主拱肋合龙所需线形范围。本发明技术方案解决现有的拱桥缆索吊装扣挂施工方法存在实施放索减小索力的方案难度大，造成合龙时较大的线形误差等问题。

Description

一种扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置及施工方法。

背景技术

在拱桥缆索吊装施工过程中，对扣锚索的张拉相对于放张容易，一般采用钢绞线材质的扣锚索通过锚具和夹片拉住拱肋节段逐段吊装，张拉过程是增加扣锚索索力，拉紧吊装和已安装节段，并使其稳定。但是，当拱肋线形与预设线形有偏差时，则需要对扣锚索索力进行调整，补张以增大索力，放张以减小索力。当扣锚索需要放张时，必须先把锚具内的夹片取出，该状态有很大的安全隐患。因此对扣锚索的张拉相对于放张容易。张拉过程是增加扣锚索索力，拉紧吊装和已安装节段，并使其稳定。然而，在精准的施工阶段吊装和张拉，由于各种因素，特别是温度控制因素，都将带来制造和安装线形误差，因此现有的拱桥缆索吊装扣挂施工方法存在实施放索减小索力的方案难度大，造成合龙时较大的线形误差等问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，旨在解决现有的拱桥缆索吊装扣挂施工方法存在实施放索减小索力的方案难度大，造成合龙时较大的线形误差等问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，用于拱桥结构缆索吊装扣挂施工，所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置包括：

扣锚索，包括钢绞线和电热丝，所述钢绞线和所述电热丝之间热导接设置；

锚定板，用于固定安装所述扣锚索至拱桥主拱肋和扣塔，且所述电热丝与所述锚定板绝缘设置；

电源，所述电源的正负极分别与所述电热丝的两端电性连接；

控制器，用以控制所述电源与所述电热丝的接通并对所述钢绞线加热至预设温度，以将所述扣锚索在所述预设温度固定至所述锚定板，进以将所述扣锚索的线形变位在所述预设温度固定至拱桥主拱肋合龙对所述扣锚索所需的线形变位范围。

优选地，所述电热丝为金属丝或碳纤维丝。

优选地，所述扣锚索的外周设有温度传感器，且所述温度传感器与所述控制器信号连接。

优选地，所述温度传感器为表贴式测温传感器。

优选地，所述扣锚索的外周套设有保温套。

优选地，所述锚定板设有通过孔，所述通过孔内设有绝缘管，所述绝缘管用以供钢绞线的每根钢丝和所述电热丝分束穿入进行锚固。

为实现上述目的，本发明还提供一种施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

S10、在新建拱桥合龙口两侧对应的悬臂主拱肋上安装如权利要求1至7任意一项所述的扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，其中所述扣锚索两端通过锚定板分别扣挂于所述悬臂主拱肋和扣塔上；

S20、将所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置中的扣锚索张拉达到预定拉力，稳定扣挂所述悬臂主拱肋；

S30、测量所述拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的位置误差，当需要对扣锚索的索力进行放张以减小所述位置误差时，按照预设公式计算所述扣锚索应力应变所需的升温值，并通过所述控制器控制所述电源对所述电热丝进行加热至所述升温值；

S40、待所述扣锚索受热升温至所述升温值稳定后，吊装合龙段主拱肋，实施无应力状态下合龙；

S50、在拱桥主拱肋合龙后，拆除所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置。

优选地，所述步骤S30中所述测量所述拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的位置误差具体包括：

测量所述拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的轴线、高程、坐标与长度误差。

优选地，所述步骤S30中，所述预设公式为：

式中α为钢绞线的线膨胀系数，一般为1.2×10E-5/℃，Δt为温度的变化量；Ep为钢绞线弹性模量，取值为1.95×10E5N/mm²；A为钢绞线的横截面积总和。

本发明提供的技术方案中，通过在对拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的扣锚索中的钢绞线中安装电热丝，利用电热丝将所述扣锚索加热至预设温度，待所述扣锚索受热升温温度所述悬臂主拱肋稳定后，吊装合龙段主拱肋，实施无应力状态下合龙。解决现有现有的拱桥缆索吊装扣挂施工方法存在实施放索减小索力的方案难度大，造成合龙时较大的线形误差等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的桥梁结构索力传感与温控补偿装置中扣锚索的截面示意图；

图2为图1扣锚索通过锚定板安装至悬臂主拱肋的示意图；

图3为图1扣锚索通过锚定板安装至扣塔的示意图；

图4为图2中A局部或图3中B局部的结构示意图；

图5为本实施例中桥梁结构索力传感与温控补偿施工方法的流程图。

附图标号说明：

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，图1至图4为本发明提供的扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置的一实施例。

请参阅图1至图4，在本实施例中，所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置包括：扣锚索1、锚定板2、电源4、以及控制器5；所述扣锚索1包括钢绞线11和电热丝12，即所述钢绞线11和所述电热丝12成束绞合而成，所述钢绞线11和所述电热丝12之间热导接设置，即所述电热丝12通电产生的热量能通过热传导的方式传导到所述钢绞线11；所述锚定板2用于固定安装所述扣锚索1至拱桥悬臂主拱肋31和扣塔32(所述拱桥悬臂主拱肋31指所述拱桥合龙口两侧的主拱肋)，所述锚定板2通常为钢制，且所述电热丝12与所述锚定板2绝缘设置，所述电热丝12与所述锚定板2之间可以设置绝缘管以实现所述绝缘设置，将扣锚索1固定至锚定板2，并将锚定板2安装至拱桥悬臂主拱肋31和扣塔32为现有技术在此就不过赘述；所述电源4的正负极，即所述电源4的输出端的正负接线端子分别与所述电热丝12的两端电性连接，电源4通电时，电源4与电热丝12之间形成闭合回路电热丝12发热可对扣锚索1进行加热；所述控制器5用以控制所述电源4与所述电热丝12的接通并对所述钢绞线11加热至预设温度，以将所述扣锚索1在所述预设温度固定至所述锚定板2，进以将所述扣锚索1的线形变位在所述预设温度固定至拱桥主拱肋合龙对所述扣锚索1所需的线形变位范围。所述控制器5可为PLC或单片机等，所述控制机的输出端可连接继电器，将继电器的开关接线端接入所述电源4的输入端，即可通过控制器5控制继电器的开关闭合或断开，来控制所述电热丝12与电源4的回路闭合或断开，来实现对扣锚索1的加热与停止加热。需要说明的的是，所述电源4可以安装在所述悬臂主拱肋31端(如图2)也可以安装在所述扣塔32端(如图3)，所述控制器5可以就近所述电源4设置。

本发明提供的技术方案中，通过在扣锚索1的钢绞线11中安装电热丝12，利用电热丝12将扣锚索1加热至预设温度，待所述扣锚索1受热升温温度稳定后，吊装合龙段主拱肋，实施无应力状态下合龙。解决现有现有的拱桥缆索吊装扣挂施工方法存在实施放索减小索力的方案难度大，造成合龙时较大的线形误差等问题。

具体地，在本发明提供的技术方案中，所述电热丝12为金属丝或碳纤维丝，所述金属丝可为铁铬铝、镍铬等合金，当所述金属丝可为铁铬铝、镍铬等合金其抗氧化性能一般都较强，使得本桥梁结构索力传感与温控补偿装置的耐氧化性得到了提高，当所述电热丝12采用碳纤维丝时，可以利用碳纤维丝的轻便性，使得整个桥梁结构索力传感与温控补偿装置的重量得到一定降低，提高了安装扣锚索1的便捷性。

在具体的实现中，实现所述钢绞线11和所述电热丝11之间的绝缘设置，所述钢绞线11的每一根钢丝外侧均包覆有PE膜。当然所述PE膜也可由其他的塑料膜替代，所述PE膜的设置，使得所述电热丝12和电源4之间的回路不会被裸露的钢绞线11加热而导致电热丝12被短路，导致电热丝12的阻值降低，从而杜绝了扣锚索1局部过度加热，而局部未被加热现象的发生，进而提高了本桥梁结构索力传感与温控补偿装置的可靠性。

所述扣锚索与扣塔和拱桥主拱肋锚定板的绝缘设置，使得对扣锚索导电导热加热，只限于扣锚索本身，而不至于使扣塔和拱桥主拱肋同时导电导热加热，而使扣锚索温度线形误差补偿合龙控制失效，甚至造成触电等事故。

为了获取扣锚索1的温度，在本实施例中所述扣锚索1的外周设有温度传感器6，且所述温度传感器6与所述控制器5信号连接。所述扣锚索1的外周设有温度传感器6的设置可以便于获取扣锚索1的温度，以得出扣锚索1当前的受热状态。具体地，所述温度传感器6为表贴式测温传感器。所述表贴式测温传感器可以为铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。当铂热电阻在零摄氏度的时候他的阻值为固定值，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。所述表贴式测温传感器的设置可以紧贴钢绞线11设置，所述控制器5通过表贴式测温传感器的输出信号可测得较为接近钢绞线11内部的温度值，进而提高了本桥梁结构索力传感与温控补偿装置的调索可靠性。

在本实施例中，所述扣锚索1的外周还可以套设有保温套13。所述保温套13可以为在钢绞线11和电热丝12外裹设保温棉形成，所述保温套13的设置，使得所述电热丝12对扣锚索1加热后的热量能在对钢绞线11的加热过程中得到充分利用，避免了电热丝12发出的热量过多散发到空气中，进而节省了本桥梁结构索力传感与温控补偿装置对电能的消耗，节约了能源。

具体地，在本实施例中，如图2至图4所示，所述锚定板2设有通过孔21，所述通过孔21内设有绝缘管211，所述绝缘管211用以供钢绞线11的每根钢丝和所述电热丝12分束穿入进行锚固。所述锚固的方式可以为螺栓固定或焊接等固定方式，为钢锚定板2绝缘装置—橡胶管，钢锚定板2预留圆孔以便钢绞线11分束穿入并采用P锚进行锚固，所述绝缘管211的设置主要有以下两个作用：一是绝缘，使金属丝或碳纤维材料的电热丝12在通电情况下，与结构其它部位不发生通电，以保证通电后的钢绞线11的升温后伸长效果；二是减振，钢绞线11在自然环境及风荷载作用下，会产生自由振动和强迫振动，该振动会使钢绞线11与锚定板2圆孔发生碰撞，长期碰撞会使钢绞线11损伤和疲劳，橡胶管穿过钢锚定板2圆孔，可减少该振动带来的钢绞线11损伤和疲劳。

本发明还提供一种施工方法，图5为本发明提供的施工方法的一实施例。

请参阅图5，在本实施例中，所述施工方法包括以下步骤：

S10、在新建拱桥合龙口两侧对应的悬臂主拱肋上安装上文所述的扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，其中所述扣锚索两端通过锚定板分别扣挂于所述悬臂主拱肋和扣塔上；

在本步骤中，所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置可以只在合龙口一侧对应的悬臂主拱肋挂设，也可在合龙口两侧对应的悬臂主拱肋均挂设，当所述扣锚索索力传感与补偿装置设置一组时候，可先将合龙口未设置所述所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置的一侧对应的悬臂主拱肋固定。

S20、将所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置中的扣锚索张拉达到预定拉力，稳定扣挂所述悬臂主拱肋；

在本步骤中所述预定拉力的设置，即使得所述扣锚索能粗调至目标位置，减小了后续精调的时间。

S30、测量所述拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的位置误差，当需要对扣锚索的索力进行放张以减小所述位置误差时，按照预设公式计算所述扣锚索应力应变所需的升温值，并通过所述控制器控制所述电源对所述电热丝进行加热至所述升温值；

在本步骤中，所述扣锚索在加热后伸长后张力会产生减小，可以降低所述悬臂主拱肋的高度直至合龙口两侧的悬臂高度一致。

S40、待所述扣锚索受热升温至所述升温值稳定后，吊装合龙段主拱肋，实施无应力状态下合龙；

本步骤中，所述应力状态下合龙即通过吊车将合龙口附近，由于所述合龙口两侧的所述悬臂主拱肋的位置误差调至较小，此时将合龙段的主拱肋放入合龙口，再通过焊接或螺纹连接等方式将合龙段的主拱肋与所述悬臂主拱肋连接，在连接的过程中，不需要施加应力矫形，即实现了无应力状态下的合龙段主拱肋的安装。大大提高了合龙段的精准性和施工效率。

S50、在拱桥主拱肋合龙后，拆除所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置。

本发明提供的技术方案中，通过在对拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的扣锚索中的钢绞线中安装电热丝，利用电热丝将所述扣锚索加热至预设温度，待所述扣锚索受热升温温度所述悬臂主拱肋稳定后，吊装合龙段主拱肋，实施无应力状态下合龙。解决现有的拱桥缆索吊装扣挂施工方法存在实施放索减小索力的方案难度大，造成合龙时较大的线形误差等问题。

具体地，如图5所示，在本发明的实施例中，

所述步骤S30中所述测量所述拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的位置误差具体包括：

测量所述拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的轴线、高程、坐标与长度误差。

具体地，所述预设公式为：

式中α为钢绞线的线膨胀系数，一般为1.2×10E-5/℃，Δt为温度的变化量；Ep为钢绞线弹性模量，取值为1.95×10E5N/mm2；A为钢绞线的横截面积总和。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，用于拱桥结构缆索吊装扣挂施工，其特征在于，所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置包括：

扣锚索，包括钢绞线和电热丝，所述钢绞线和所述电热丝之间热导接设置；

锚定板，用于固定安装所述扣锚索至拱桥主拱肋和扣塔，且所述电热丝与所述锚定板绝缘设置；

电源，所述电源的正负极分别与所述电热丝的两端电性连接；

控制器，用以控制所述电源与所述电热丝的接通并对所述钢绞线加热至预设温度，以将所述扣锚索在所述预设温度固定至所述锚定板，进以将所述扣锚索的线形变位在所述预设温度固定至拱桥主拱肋合龙对所述扣锚索所需的线形变位范围。

2.如权利要求1所述的扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，所述电热丝为金属丝或碳纤维丝。

3.如权利要求1所述的扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，所述扣锚索的外周设有温度传感器，且所述温度传感器与所述控制器信号连接。

4.如权利要求2所述的扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，所述温度传感器为表贴式测温传感器。

5.如权利要求1所述的扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，所述扣锚索的外周套设有保温套。

6.如权利要求1所述的扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，所述锚定板设有通过孔，所述通过孔内设有绝缘管，所述绝缘管用以供钢绞线的每根钢丝和所述电热丝分束穿入进行锚固。

7.一种施工方法，其特征在于步骤如下：

S10、在新建拱桥合龙口两侧对应的悬臂主拱肋上安装如权利要求1至6任意一项所述的扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置，其中所述扣锚索两端通过锚定板分别扣挂于所述悬臂主拱肋和扣塔上；

S20、将所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置中的扣锚索张拉达到预定拉力，稳定扣挂所述悬臂主拱肋；

S30、测量所述拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的位置误差，当需要对扣锚索的索力进行放张以减小所述位置误差时，按照预设公式计算所述扣锚索应力应变所需的升温值，并通过所述控制器控制所述电源对所述电热丝进行加热至所述升温值；

S40、待所述扣锚索受热升温至所述升温值稳定后，吊装合龙段主拱肋，实施无应力状态下合龙；

S50、在拱桥主拱肋合龙后，拆除所述扣锚索索力传感与温度线形控制补偿装置。

8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S30中所述测量所述拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的位置误差具体包括：

测量所述拱桥合龙段两侧的所述悬臂主拱肋的轴线、高程、坐标与长度误差。

9.如权利要求7或8所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S30中，所述预设公式为：

式中α为钢绞线的线膨胀系数，为1.2×10E-5/℃，Δt为温度的变化量；Ep为钢绞线弹性模量，取值1.95×10E5N/mm²；A为钢绞线横截面积总和。