CN114459409B - 吊索长度标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供吊索长度标定方法，所述标定方法包括：第一道工序：无应力精下料；第二道工序：恒载力吊索长度测量。本发明吊索长度测量包含无应力精下料和恒载力吊索长度测量两个工序，对多个参数进行修正，确保吊索总成长度的误差满足设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及吊索长度标定方法。
背景技术
建筑施工时，采用销接式平行钢丝吊索，吊索上端通过叉形耳板与主缆索夹连接，下端通过叉形耳板与钢箱梁上的锚板连接。吊索上下端锚头均采用热铸锚，叉形耳板通过螺纹与热铸锚连接，上下端螺纹旋向相反，其中，上端为左旋螺纹，下端为右旋螺纹。吊索长度测量时，同步同向旋转两端锚杯，精确调整吊索两端耳板销孔中心间距离，使吊索总成长度满足设计规定的精度值，核对无误后用紧定螺钉定位锁紧。
设计要求吊索总成长度的容许误差不得超过理论值的1/3000且不得超过±2mm，制造精度要求严格。同时设计考虑上、下锚头螺纹共有±40mm的调节量，用以调节制造引起的吊索长度误差。
因此，需要高精度的吊索长度测量标定方法，以确保吊索总成长度的误差满足设计要求。
发明内容
本发明提供吊索长度标定方法，其目的在于确保吊索总成长度的误差满足设计要求。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
吊索长度标定方法，其特征在于：
第一道工序：
无应力精下料：
(1)(1)无应力下料长度L″计算公式如下：
L″＝L-a1-a2-Δ
式中：
L——实际恒载吊索销轴中心有应力长度；
Δ——弹性伸长量；
a1——上锚头长度；
a2——下锚头长度；
(2)精下料时根据温度修正、顶压检验的索体外移量修正、锚具组装位置修正、锯口余量影响因素，确定最终的钢丝精下料长度；
(3)温度修正即精下料时实测温度和设计基准温度差造成的吊索长度修正值，温度修正值计算公式如下：
LC0＝L″×[1+k×(Tc-Tj)]
式中：
Lco——温度修正值，单位m；
L″——基准温度下无应力下料长度，单位m；
k——线性膨胀系数，取1.18×10-5/℃；
Tc——实测温度，单位℃；
Tj——设计基准温度，单位℃。
(4)根据以往类似结构的经验值，选取精下料时的顶压检验的索体外移量修正值。后续生产中，根据各批吊索热铸锚灌注后顶压检验得到的索体外移量的平均值，对索体外移量修正值进行改正；
(5)锚具组装位置修正值为锚具构件实际装配尺寸和理论尺寸的差值；
(6)精下料长度为：温度修正值减去顶压检验的索体外移量修正值，再减去锚具组装位置修正值，再减去锯口余量值；
(7)精下料采用锯床切割；
第二道工序：
恒载力吊索长度测量：
吊索两端热铸锚灌注完成、经顶压检验合格后，组装零部件，然后在监控恒载力状态下进行吊索长度测量；吊索长度测量在张拉台座内进行，使用液压千斤顶作为加载装置，两根以上的吊索、测力仪或连接板串联；
长度测量前，通过预张拉消除非弹变影响；
预张拉完成后，逐级卸载；
然后重新加载到监控恒载力，持荷数分钟后锁定张拉杆螺母；
在监控恒载力状态下进行吊索长度测量；
以全站仪测量吊索长度：
a.建立测量基线：在张拉通道中心线上，在两端分别设置强制对中墩和后视棱镜；强制对中墩、后视棱镜均位于张拉通道中心线上；强制对中墩和后视棱镜作为吊索测量的基线场；
b.仪器配置：采用高精度全站仪，配套棱镜实施吊索长度测量；
c.测量实施：
全站仪安置于强制对中墩上，检查温度气压、棱镜常数设置后，测量后视检核点距离，偏差不得大于规定要求，再进行吊索长度测量；
测量之前，将小棱镜置于吊索两端销轴中心标记点上，分别测点仪器至近点距离d1、远端距离d2，吊索测量长度L0＝d2-d1，每根吊索测量三次，取平均值；
温度修正公式为：
Δt＝L0×1.18×10-5×(Tc-Tj)
式中：
L0--吊索测量长度，单位m；
Tc——实际温度，单位℃；
Tj——设计基准温度，单位℃。
垂度修正公式为：
式中：q：吊索单位重量，单位kg/m；
L′：吊索钢丝长度，单位m，L′＝L-a1-a2；
H：吊索实际加载力，单位N，每根吊索取其两端测力仪示值的平均值；
单根吊索的实际加载力(H)与监控恒载力(F)两者力值差为F’，力值差F’造成的力差弹性修正公式为：
式中：
F′——力值差，F’＝F-H，单位N；
S——吊索钢丝束面积，单位mm2；
L′——吊索钢丝长度，单位m，L′＝L-a1-a2；
E：吊索弹性模量，单位MPa；
吊索在监控恒载力F、基准温度下索长Ls＝L0-Δt+Δs+ΔL；
长度测量后卸载至零荷载；
根据索长Ls和监控索长差值，同步同向旋转两端锚杯，精确调整吊索总成长度；同时保证吊索两端叉耳开口方向一致，销轴挡板方向一致；
重新加载至监控恒载力复测吊索总成长度，方法同全站仪测量吊索长度；索长Ls和监控索长误差不超过理论值的1/3000且不超过±2mm为合格，可进行下道工序；若索长Ls和监控索长误差不合格，则卸载后重新调整吊索总成长度；
吊索总成长度复核无误后，在叉形耳板的螺纹部分钻90度锥形凹坑，上紧锥端紧定螺钉定位；
紧定螺钉定位后，索长大于15m的吊索顺桥方向侧面，设置沿轴向的红色间断标志线，以监测安装时索体不发生扭转；
同时在吊索上用红、蓝油漆标识减震架位置；
标志线及减震架位置标识完成后，恢复索体包装，吊索长度测量工作完成。
第一道工序的无应力精下料使用基线标记台座进行，精下料线设有若干分段基线标记台座。
第一道工序的步骤(6)中精下料长度计算复核无误后，在索体上标识切割线位置，并在切割线两端画指示箭头标识并写上索唯一性编号。
第一道工序的步骤(7)中精下料切割断面要与拉索轴线垂直，垂直度用刀口形直角尺进行检测。
恒载力吊索长度测量时，在吊索间串联连接0.5级5MN测力仪和0.3级测力仪。
当有4根吊索串联，左端吊索的两端端部分别为1台0.3级测力仪和1台0.5级5MN测力仪，另外三根吊索的两端为分别为1台0.5级5MN测力仪，每台0.3级测力仪和0.5级5MN测力仪均以支点支撑。
当有8根吊索串联，左端吊索的两端端部为分别1台0.3级测力仪和1个连接板，另外7根吊索的两端分别为和1个连接板和1台0.5级5MN测力仪，每台0.3级测力仪和0.5级5MN测力仪均以支点支撑。
本发明的有益效果为：
本发明吊索长度测量包含无应力精下料和恒载力吊索长度测量两个工序，对多个参数进行修正，确保吊索总成长度的误差满足设计要求。
附图说明
图1是无应力下料长度L″示意图；
图2是测力仪在4根吊索间的布置示意图；
图3是测力仪在8根吊索间的布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明吊索长度测量包含无应力精下料和恒载力吊索长度测量两个工序，确保吊索总成长度的误差满足设计要求。
第一道工序：
无应力精下料：
所述无应力精下料使用基线标记台座进行，精下料线设有若干分段基线标记台座，标定精度可达到1/30000，远远高于现行拉索标准对索长要求，特别是在长索精下料时，分段基线法避免了传统的钢卷尺测量方法引起的人为误差及多次测量的累计误差，提高了拉索下料精度。
(1)如图1所示：根据监控提供实际恒载吊索销轴中心有应力长度L(两端销轴中心线的距离)，考虑弹性伸长量△，再减去上锚头长度a1，下锚头长度a2，计算出无应力下料长度L″。即：L″＝L-a1-a2-△。
(2)精下料时考虑根据温度修正、顶压检验的索体外移量修正、锚具组装位置修正、锯口余量等影响因素，确定最终的钢丝精下料长度。
(3)温度修正即精下料时实测温度和设计基准温度差造成的吊索长度修正值。温度修正值计算公式如下：
LCO＝L″×[1+k×(Tc-Tj)]
式中：
Lco——温度修正值，单位m；
L″——基准温度下无应力下料长度，单位m；
K——线性膨胀系数，取1.18×10-5/℃；
Tc——实测温度，单位℃；
Tj——设计基准温度，单位℃；
(4)顶压检验的索体外移量会造成吊索长度增加，因此精下料时需将索体两端顶压检验外移量预先减掉。首批吊索热铸锚灌注后，在监理见证下全部进行了顶压检验，索体外移量基本一致，取其平均值作为精下料时的顶压检验的索体外移量修正值。
(5)锚具组装位置修正值为锚具构件实际装配尺寸和理论尺寸的差值。
(6)精下料长度为：温度修正值减去顶压检验的索体外移量修正值，再减去锚具组装位置修正值，再减去锯口余量值，得到精下料长度。
精下料长度计算复核无误后，在索体上标识切割线位置，并在切割线两端画指示箭头标识并写上索唯一性编号。
(7)精下料采用专用锯床切割，切割断面要与拉索轴线垂直，垂直度用刀口形直角尺进行检测。
第二道工序：
恒载力吊索长度测量：
吊索两端热铸锚灌注完成、经顶压检验合格后，按设计图纸组装叉耳销轴等零部件，然后在监控恒载力状态下进行吊索长度测量。吊索长度测量在张拉台座内进行，使用液压千斤顶作为加载装置，吊索通过连接板、测力仪及连接组件建立张拉体系。吊索长度采用全站仪测量。
为了满足监控恒载力的加载精度，在吊索间串联连接4台0.5级5MN测力仪和1台0.3级测力仪。
测力仪在4根吊索间的布置见图2：
有4根吊索1串联，左端吊索1的两端端部分别为1台0.3级测力仪3和1台0.5级5MN测力仪4，另外三根吊索1的两端为分别为1台0.5级5MN测力仪4，每台0.3级测力仪3和0.5级5MN测力仪4均以支点2支撑。
测力仪在8根吊索间的布置见图3：
有8根吊索1串联，左端吊索1的两端端部为分别1台0.3级测力仪3和1个连接板5，另外7根吊索1的两端分别为和1个连接板5和1台0.5级5MN测力仪4，每台0.3级测力仪3和0.5级5MN测力仪4均以支点2支撑。
长度测量前，通过预张拉消除非弹变影响。预张拉完成后，逐级卸载。然后重新加载到监控恒载力，持荷10min后锁定张拉杆螺母。在监控恒载力状态下进行吊索长度测量。
全站仪测量吊索长度。
a.建立测量基线：在张拉通道中心线上，在南端设置强制对中墩，用于架设测量仪器。在北端固定一个精密后视棱镜，作为测量后视检核用。强制对中墩、后视棱镜均位于张拉通道中心线上，以减少测量误差。强制对中墩和后视棱镜作为吊索测量的基线场。
b.仪器配置：采用测距精度最高的1mm+1ppm高精度全站仪，配套专用精密小棱镜实施吊索长度测量。
全站仪自带温度气压感应功能，可自动实现测距的温度气压改正；
全站仪测距标称精度1mm+1ppm，本项目中单次测量最远距离约为500米，测距理论极差约为1.5mm；
单根吊索最长约为110米，一次测距中误差为1.1mm，三次测量取均值，其理论测距中误差为0.6mm。满足测量精度需要。
c.测量实施
全站仪安置于强制对中墩上，检查温度气压、棱镜常数等设置后，测量后视检核点距离，偏差不得大于1.5mm，方可进行吊索长度测量。
测量之前，将小棱镜置于吊索两端销轴中心标记点上，分别测点仪器至近点距离d1、远端距离d2，那么销轴中心的实测直线距离即吊索测量长度L0＝d2-d1。每根吊索测量三次，取平均值。
监控吊索长度是基准温度15℃的环境下的值，在实测过程中，要考虑实际温度Tc对索长的影响。温度修正公式为：
Δt＝L0×1.18×10-5×(Tc-15℃)
式中：L0：吊索测量长度，单位m；
Tc：实际温度，单位℃；
根据柔索长度计算公式，计算垂度修正Δs，垂度修正公式为：
式中：q：吊索单位重量56.2kg/m，单位kg/m；
L′：吊索钢丝长度，单位m，L’＝L0-(a1+a2)；
H：吊索实际加载力，单位N，每根吊索取其两端测力仪示值的平均值。
实际工作中，单根吊索的实际加载力(H)与监控恒载力(F)会有微量差异，两者力值差为F’，力值差F’造成的力差弹性修正ΔL，修正公式为：
式中：F’：力值差，F’＝F-H，单位N；
S：吊索钢丝束面积6617mm2，单位mm2；
L’：吊索钢丝长度，单位m，L’＝L0-(a1+a2)；
E：吊索弹性模量，取1.97×105MPa(静载试验弹模平均值)；
吊索在监控恒载力F、基准温度15℃下索长Ls＝L0-Δt+Δs+ΔL。
长度测量后卸载至零荷载。根据索长Ls和监控索长差值，同步同向旋转两端锚杯，精确调整吊索总成长度。同时保证吊索两端叉耳开口方向一致，销轴挡板方向一致。
重新加载至监控恒载力复测吊索总成长度，方法同全站仪测量吊索长度。索长Ls和监控索长误差不超过理论值的1/3000且不超过±2mm为合格，可进行下道工序；若索长Ls和监控索长误差不合格，则卸载后重新调整吊索总成长度。
吊索总成长度复核无误后，在叉形耳板的螺纹部分钻90度锥形凹坑，上紧锥端紧定螺钉定位。
紧定螺钉定位后，索长大于15m的吊索顺桥方向侧面，设置沿轴向的红色间断标志线(标志线每段间隔5m，每段长度300mm)，以监测安装时索体不发生扭转。同时在吊索上用红、蓝油漆标识减震架位置。
标志线及减震架位置标识完成后，恢复索体包装，吊索长度测量工作完成。
索长Ls计算举例：
以N65号吊索为例，监控恒载力2712.6KN，销轴中心有应力长度L为53.7985m。实测a1＝0.672m，a2＝0.652m。
(1)首先吊索按第27组(2S13+2N13+2S65+2N65)进行配索，然后预张拉至4880kN，卸荷后再加载至监控恒载力2712.6KN，该力值以压力测力仪读数为准。测量实际温度，假定实际温度Tc＝25℃。
(2)观测N65号吊索两端测力仪示值，假定示值为2683KN和2685KN，即吊索实际加载力H＝(2683+2685)/2＝2684KN。力值差F’＝2712.6-2684＝28.6KN。
(3)全站仪测量N65号吊索销轴孔间长度，测量3次，假定分别为53.836m、53.837m和53.838m，即吊索初始测量长度
L0＝(53.836+53.837+53.838)/3＝53.837m。
(4)吊索温度修正Δt＝53837×1.18×10-5×(25-15℃)＝6.35mm。
(5)计算钢丝长度L’＝53.837-(0.672+0.652)＝52.513m，垂度修正Δs＝(56.2×9.8)2×52.5133×1000/(24×27125002)＝0.25mm。
(6)力差弹性修正ΔL＝28600×52513/(197000×6617)＝1.15mm.
(7)索长Ls＝53837-6.35+0.25+1.15＝53832.1mm。Ls和监控索长差值为53832.1-53798.5＝33.6mm，卸载荷载，同步同向旋转两端锚杯，两端叉耳分别向内侧旋进16.8mm。
(8)重新加载至监控恒载力2712.6KN，按上述方法步骤(2)(7)，计算调整索长后的N65号吊索索长Ls，索长Ls和监控索长误差不超过理论值的1/3000且不超过±2mm为合格，可进行下道工序；若索长Ls和监控索长误差不合格，则卸载后重新调整吊索总成长度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.吊索长度标定方法，其特征在于：
第一道工序：
无应力精下料：
(1)无应力下料长度L″计算公式如下：
L″＝L-a1-a2-Δ
式中：
L——实际恒载吊索销轴中心有应力长度；
Δ——弹性伸长量；
a1——上锚头修正长度；
a2-下锚头修正长度；
(2)精下料时根据温度修正和顶压检验的索体外移量修正和锚具组装位置修正和锯口余量影响因素，确定最终的钢丝精下料长度；
(3)温度修正即精下料时实测温度和设计基准温度差造成的吊索长度修正值，温度修正值计算公式如下：
LC0＝L″×[1+k×(Tc-Tj)]
式中：
Lco——温度修正值，单位m；
L″——基准温度下无应力下料长度，单位m；
k——线性膨胀系数，取1.18×10-5/℃；
Tc——实测温度，单位℃；
Tj——设计基准温度，单位℃；
(4)根据以往类似结构的经验值，选取精下料时的顶压检验的索体外移量修正值；后续生产中，根据各批吊索热铸锚灌注后顶压检验得到的索体外移量的平均值，对索体外移量修正值进行改正；
(5)锚具组装位置修正值为锚具构件实际装配尺寸和理论尺寸的差值；
(6)精下料长度为：温度修正值减去顶压检验的索体外移量修正值，再减去锚具组装位置修正值，再减去锯口余量值；
(7)精下料采用锯床切割；
第二道工序：
恒载力吊索长度测量：
吊索两端热铸锚灌注完成、经顶压检验合格后，组装零部件，然后在监控恒载力状态下进行吊索长度测量；吊索长度测量在张拉台座内进行，使用液压千斤顶作为加载装置，两根以上的吊索、测力仪或连接板串联；
长度测量前，通过预张拉消除非弹变影响；
预张拉完成后，逐级卸载；
然后重新加载到监控恒载力，持荷数分钟后锁定张拉杆螺母；
在监控恒载力状态下进行吊索长度测量；
以全站仪测量吊索长度：
a.建立测量基线：在张拉通道中心线上，在两端分别设置强制对中墩和后视棱镜；强制对中墩、后视棱镜均位于张拉通道中心线上；强制对中墩和后视棱镜作为吊索测量的基线场；
b.仪器配置：采用高精度全站仪，配套棱镜实施吊索长度测量；
c.测量实施：
全站仪安置于强制对中墩上，检查温度气压和棱镜常数设置后，测量后视检核点距离，偏差不得大于规定要求，再进行吊索长度测量；
测量之前，将小棱镜置于吊索两端销轴中心标记点上，分别测点仪器至近点距离d1、远端距离d2，吊索测量长度L0＝d2-d1，每根吊索测量三次，取平均值；
温度修正公式为：
Δt＝L0×1.18×10-5×(Tc-Tj)
式中：
L0——吊索测量长度，单位m；
Tc——实际温度，单位℃；
Tj——设计基准温度，单位℃；
垂度修正公式为：
式中：
q——吊索单位重量，单位kg/m；
L′——吊索钢丝长度，单位m，L′＝L-a1-a2；
H——吊索实际加载力，单位N，每根吊索取其两端测力仪示值的平均值；
单根吊索的实际加载力H与监控恒载力F两者力值差为F’，力值差F’造成的力差弹性修正公式为：
式中：
F′——力值差，F’＝F-H，单位N；
S——吊索钢丝束面积，单位mm2；
L′——吊索钢丝长度，单位m，L′＝L-a1-a2；
E：吊索弹性模量，单位MPa；
吊索在监控恒载力F、基准温度下索长Ls＝L0-Δt+Δs+ΔL；
长度测量后卸载至零荷载；
根据索长Ls和监控索长差值，同步同向旋转两端锚杯，精确调整吊索总成长度；同时保证吊索两端叉耳开口方向一致，销轴挡板方向一致；
重新加载至监控恒载力复测吊索总成长度，方法同全站仪测量吊索长度；索长Ls和监控索长误差不超过理论值的1/3000且不超过±2mm为合格，可进行下道工序；若索长Ls和监控索长误差不合格，则卸载后重新调整吊索总成长度；
吊索总成长度复核无误后，在叉形耳板的螺纹部分钻90度锥形凹坑，上紧锥端紧定螺钉定位；
紧定螺钉定位后，索长大于15m的吊索顺桥方向侧面，设置沿轴向的红色间断标志线，以监测安装时索体不发生扭转；
同时在吊索上用红、蓝油漆标识减震架位置；
标志线及减震架位置标识完成后，恢复索体包装，吊索长度测量工作完成。
2.如权利要求1所述的吊索长度标定方法，其特征在于：第一道工序的无应力精下料使用基线标记台座进行，精下料线设有若干分段基线标记台座。
3.如权利要求1所述的吊索长度标定方法，其特征在于：第一道工序的步骤(6)中精下料长度计算复核无误后，在索体上标识切割线位置，并在切割线两端画指示箭头标识并写上索唯一性编号。
4.如权利要求1所述的吊索长度标定方法，其特征在于：第一道工序的步骤(7)中精下料切割断面要与拉索轴线垂直，垂直度用刀口形直角尺进行检测。
5.如权利要求1所述的吊索长度标定方法，其特征在于：恒载力吊索长度测量时，在吊索间串联连接0.5级5MN测力仪和0.3级测力仪；
当有4根吊索串联，左端吊索的两端端部分别为1台0.3级测力仪和1台0.5级5MN测力仪，另外三根吊索的两端为分别为1台0.5级5MN测力仪，每台0.3级测力仪和0.5级5MN测力仪均以支点支撑；
当有8根吊索串联，左端吊索的两端端部为分别1台0.3级测力仪和1个连接板，另外7根吊索的两端分别为和1个连接板和1台0.5级5MN测力仪，每台0.3级测力仪和0.5级5MN测力仪均以支点支撑。
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