杭州世纪中心西天窗索夹抗滑移试验研究

索夹是预应力索结构中拉索与其他构件连接的重要节点构件,若索夹和拉索之间发生滑移,会产生较大的预应力损失,甚至改变结构的受力性能。杭州世纪中心西天窗采用箱形桁架+钢索结构,其结构特殊性决定了拉索在施工张拉和施工完成后的状态不同,即施工张拉时要求拉索对索夹是可相对滑移的,而施工完成后需要锁定拉索和索夹的相对位置,不允许发生滑移。通过拉索施工张拉、高强螺栓紧固力衰减、索夹顶推三个阶段的全过程模拟试验确定了索夹与拉索之间的摩擦力情况。试验结果表明,在拉索施工张拉阶段,索夹对索体产生的摩擦力较小,通过锌板垫层能够有效降低铸钢索夹节点处的摩擦损失,保证拉索张拉过程中索力的有效传递;高强螺栓终拧后12h内会产生不可忽视的紧固力损失;使用阶段索夹的抗滑移承载能力能够确保索夹节点安全。

铸钢-钢板焊接索夹受力性能研究

对上海浦东足球场轮辐式张拉屋盖体系中的铸钢-钢板焊接索夹受力性能进行了研究,介绍了屋盖结构体系的特点和索夹的组成。开展了3个不同几何尺寸的足尺索夹承载力试验,研究了在径向索分别达到设计内力、最大设计张力和破断力工况时的索夹性能、最终破坏特征,试验结果表明索夹的承载力能达到设计要求。对试验的索夹进行了有限元数值分析,有限元模型的适用性得到了试验结果的验证,并清晰地观察到整个索夹的应力分布状况。对索夹的构造设计、加工等提出了建议。

温州瓯江北口大桥施工期索夹抗滑移控制

温州瓯江北口大桥为主跨2×800 m的三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,主跨钢桁梁采用1000 t缆载吊机大节段吊装,施工期索夹受力大、索夹螺杆紧固力损失大,索夹滑移风险高。为给施工期索夹滑移风险评估和抗滑移控制措施提供依据,在《公路悬索桥设计规范》(JTG/T D65-05—2015)索夹抗滑移系数计算公式的基础上,考虑索夹上临时荷载、主缆轴力增加引起的主缆直径变小和主缆丝股重新排列、螺杆时变效应造成的索夹螺杆紧固力损失,提出适用于大跨悬索桥施工期的索夹抗滑移系数计算方法,分析主要参数对施工期索夹抗滑移系数的影响,并评估该桥施工期索夹抗滑移风险,提出索夹抗滑移控制措施。结果表明:钢桁梁吊装过程中,索夹倾角变化大,应采用当前施工阶段索夹倾角计算施工期索夹抗滑移系数,主缆轴力增加引起主缆直径变小是造成索夹滑移的主要原因之一;该桥除主跨跨中钢桁梁节段对应索夹抗滑移系数满足规范要求外,其余索夹抗滑移系数均不满足规范要求。根据索夹滑移风险评估结果,采取紧固索夹螺杆的抗滑移控制措施,并明确了该桥索夹螺杆紧固次数和时机。该桥采取索夹抗滑移控制措施后,施工过程中索夹均未出现滑移现象。

超大跨度张弦结构多索索夹偏心节点设计及有限元分析

对于超大跨度张弦结构,其撑杆下端的索夹节点是影响张弦结构成型的关键因素。由于外圈环向索的受力较大,超大直径拉索的捻制成型工艺尚未成熟,外圈环向索需采取并排多索的形式才能满足其受力要求,索夹节点相连构件数量多且受力大。基于贵阳奥林匹克体育中心(二期)主体育馆项目大跨度弦支穹顶结构,分析多索索夹节点的设计重难点,通过综合对比多种索槽布置方式,提出适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点,并对该偏心节点进行整体受力和节点有限元分析。结果表明,多索索夹偏心节点对结构索力分布影响较小;该偏心节点设计符合计算假定,具有较高的承载力和抗滑移能力,有效解决了多索索夹节点连接、索夹安装及拉索更换等问题。

在役20年悬索桥的索夹螺杆及组件性能检测

目前,国内悬索桥大多处于运营初期,一般通过外观检查来分析和评定索夹螺杆现状。为了解运营期内悬索桥索夹螺杆及组件的性能变化,本文以江阴大桥的螺杆更换施工为基础,研究悬索桥索夹螺杆长期使用后的力学性能,验证其是否能够继续使用,即检测江阴大桥螺杆更换工程中拆卸下的螺杆及组件,并分析其性能现状。检测内容包括外观状况检查、理化检验、螺纹检测、金相检测及拉伸试验。检测结果显示:螺杆缩腰部分存在局部锈蚀,螺杆端部螺纹无细致缺陷;当前螺杆拉伸性能、硬度、冲击吸收性能均满足建设期规范要求;螺杆晶粒度达到10.5级。江阴大桥经过20余年运营,除螺杆缩腰部分存在轻微锈蚀外,螺杆及组件的力学性能未见明显衰退,目前螺杆能满足继续使用的要求。

燕矶长江大桥全焊式索夹设计与制造

燕矶长江大桥为主跨1860 m双层桥面钢桁梁悬索桥,采用四主缆布置方式,索夹用量大,对索夹轻型化、标准化制造需求迫切。提出一种全焊式索夹结构,上、下半索夹采用带肋薄钢板结构,在保证索夹筒体整体面外刚度的同时大幅降低索夹自重;螺杆采用多支点弹性连续梁体系锚固底座进行锚固,易于标准化加工制造;耳板和下半索夹采用直连式连接方式,有效解决了连接部位构造复杂、焊接变形大的问题;采用受力均匀、位移差更小的单侧2个齿合结构(采用40 mm厚钢板形式),焊接于下半索夹;索夹主体结构采用重涂装方式进行外防腐。有限元计算结果表明全焊式索夹结构设计合理。索夹采用轧制钢板滚圆机整体卷制筒体,加劲板和耳板批量焊接后再裁切为单个,制造效率大幅提升。相比铸造式索夹,全焊式索夹重量减轻约24%、制造加工成本降低18%,实现了索夹的轻型化、标准化制造需求。

悬索桥索夹螺杆轴力超声检测系统的研制

为解决悬索桥索夹螺杆的轴力检测难题,根据基于纵波的螺杆轴力超声测量原理,研制出一套悬索桥索夹螺杆轴力检测系统,介绍了包括压电超声探头与测量程序在内的超声检测系统构成,并设计了降低信号噪声的数字带通滤波器。实验室和工程现场测试结果表明,该系统能够用于悬索桥索夹螺杆的轴力检测,试验测试误差不超过2.44%,工程测量误差不超过4.03%。该系统设计了磁吸附超声探头,测量结果具有较好的稳定性与可重复性,为悬索桥索夹螺杆轴力的测量提供一种快速、有效的技术手段。

焊接式索夹疲劳寿命分析方法及评价

针对焊接式索夹在新田长江大桥中应用的实际情况,通过数值计算分析焊接式索夹的疲劳性能并对焊接式索夹的疲劳寿命做出评价。首先建立新田长江大桥的有限元模型,分析该桥在恒载和疲劳荷载下的静力特性。然后分析焊接式索夹的几何构造并建立焊接式索夹的数值模型,利用子模型技术分析该索夹在不同荷载下的力学特性。最后,根据相关规范比较适用于新田长江大桥焊接式索夹焊缝的疲劳试验数据,通过经验公式与FE‑SAFE计算出焊接式索夹焊缝的疲劳寿命。研究结果表明:数值计算和经验公式计算结果较为接近,该索夹的对数疲劳寿命约为10。新田长江大桥焊接式索夹在设计使用年限内不会发生疲劳破坏。

大跨度悬索桥长索夹抗滑承载能力研究

通过建立索夹主缆系统接触摩擦精细化模型,分别研究在不同的索夹壁厚、索夹紧固螺栓间距以及接触摩擦系数的条件下,紧固作用下的主缆表面径向应力和切向应力分布情况,评估主缆因不同紧固条件对长索夹抗滑承载能力的影响。结果表明主缆表面应力沿环向分布很不均匀,靠近索夹开口位置附近主缆表面接触应力明显大于索夹靠近主缆天顶线的接触应力;索夹壁厚主要对索夹开口处以及索夹变截面处的主缆表面应力产生影响,索夹壁厚越大抗滑安全系数越小;接触面摩擦系数越大,索夹开口位置附近切向应力越大,而接触面径向应力整体越小,同时索夹轴向最大摩擦阻力也越大;索夹间距只影响主缆整体的应力大小,随索夹间距增大,索夹抗滑摩阻力也越大,增大螺栓间距有利于提高索夹的抗滑承载能力。

螺栓力损失对焊接式索夹疲劳性能的影响

索夹在使用过程中将发生螺栓力的松弛,从而引起索夹构件上的应力幅发生变化;对于焊接式索夹,将导致焊缝处疲劳性能的变化。该文以万州新田长江大桥焊接式索夹螺栓力在运营过程中松弛情况为例,研究螺栓力松弛对其焊缝疲劳寿命的影响。首先分析焊接式索夹几何外形和构造特点,建立带螺栓的焊接式索夹数值模型;其次分析焊接式索夹在恒载和疲劳荷载下的应力分布,研究焊接式索夹的力学特性;然后对焊接式索夹施加不同螺栓力,研究在螺栓力损失下的应力幅的变化情况;最后,利用适合于该文研究模型的试验数据分析螺栓力松弛对焊接式索夹疲劳寿命的影响。研究结果表明:螺栓力损失虽然降低了焊接式索夹的焊缝应力,但却增加了焊缝的应力幅度,从而导致焊接式索夹焊缝疲劳寿命的下降,应力幅度越大,此种现象越明显。

某钢桁梁悬索桥索夹螺杆轴力的超声波测量技术探讨

以超声波测量方法,准确、快速测量悬索桥已紧固索夹螺杆轴力,利用螺杆张拉设备张拉目标螺杆至荷载水平,获取此状态下螺杆加持长度,依据回声波与螺杆轴力相关性理论计算该螺杆无应力回波声时,获得螺杆轴力数据。基于此,首先对钢桁梁悬索桥索夹螺杆轴力的超声波测量技术进行研究。然后结合实例项目,采用不同夹持长度的6根型号为M52的索夹螺杆完成MTS张拉试验,将已紧固索夹螺杆张拉至设计荷载水平后,计算螺杆无应力回波声时理论值,并与实测数据比对。研究结果显示:无应力回波声时理论值与实测值之间的轴力偏差及两者均值对应的轴力偏差分别为3.38%和0.31%;结合实测数据,证实该检测方法在工程项目中应用效果良好,可适用于螺杆长度公差较小、要求全桥快速普检情况,通过获取小批量抽测螺杆的无应力回波声均值,以获得全桥螺杆的轴力数据。

预应力拉索索夹节点类型及应用现状

建筑索结构在大跨空间结构领域应用广泛,索夹节点是索结构中连接索体和相连构件的重要节点,保证了拉索与钢结构主体协同工作。随着新材料的产生和制作工艺的不断优化,新型索夹节点不断的应用到建筑索结构中。结合国内外工程实例和预应力拉索索夹节点的研究现状,从预应力拉索索夹节点的构造、类型、选材与应用的现状方面进行了论述。

焊接式索夹结构及制造工艺研究

某超大跨度悬索桥采用全焊接索夹结构形式,通过对全焊接索夹进行结构特点及制造工艺研究,制定焊接方法和无损检测要求,设计全焊接索夹疲劳试验模型,并进行试验验证,为全焊接索夹的制作提供了支撑。

悬索桥索夹滑移影响分析

通过对悬索桥主缆线形、索塔偏位、吊索垂直度、桥面线形的数据分析,评估索夹滑移对结构变位的影响。实测索力对比成桥索力,滑移的吊索索力减少、相邻吊索索力增大。建立有限元模型模拟索夹滑移,分析索夹滑移前后桥梁各构件的受力情况。

TRIZ理论在悬索桥索夹螺杆轴力检测及补张拉问题中的应用

针对目前悬索桥索夹螺杆因车辆等荷载引起索夹松动、滑移问题,利用发明问题解决理论(TRIZ),提出一种悬索桥索夹螺杆轴力检测及补张拉创新设计方法.首先,通过TRIZ理论建立技术系统;然后,对技术系统进行因果分析、资源分析,找到解决问题的入手点;最后,利用TRIZ理论中的创新原理、标准解系统及功能化模型得到3个解决方案.有效地解决了悬索桥索夹螺杆轴力检测及补张拉问题这一行业技术困难.

吊桥索夹——模拟仿真建模计算

悬索吊桥和张力索桁吊桥主索在吊杆巨大重力作用下,索夹对钢丝之间内力的挤压、传递、分布和变形情况复杂。索夹内主索上下部要失圆变形成为异形椭圆形断面,索夹内弧应该是椭圆形,索夹外圆形主索对异形椭圆形索夹具有抗滑作用。索夹按异型椭圆形设计,设计计算有困难,故索夹常简化为圆形。采用实用工程数值模拟“仿真”建模,作网状平面饺接刚架“仿真”建模计算,是简单实用的计算方法,使复杂计算问题获得简单解决。

大跨悬索桥CFRP主缆-索夹界面抗滑移性能

为解决大跨悬索桥碳纤维增强复合材料(CFRP)主缆鞍座处的抗滑移问题,研究了CFRP主缆-索夹界面的抗滑移性能,根据力的平衡原理推导了CFRP索股-索夹界面的摩擦因数计算式,结合模型试验和计算式,测试了19丝CFRP索股-索夹界面的摩擦因数.利用摩擦因数实测值对3 500 m跨悬索桥CFRP主缆索夹处抗滑移性能进行了实桥应用分析.结果表明:压纹类CFRP丝主缆-索夹界面的摩擦因数超过钢主缆-索夹界面,达到0.331,可满足相应的应用要求;大跨悬索桥主缆采用压纹类CFRP丝时,索夹内表面即使未作特殊处理,按常规悬索桥索夹设计方法对其进行设计也可满足抗滑移性能的要求.

CFRP主缆与索夹间摩擦学性能试验研究

为研究悬索桥碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)主缆在索夹处的摩擦学性能,分析主缆与索夹间的摩擦接触特征,引用摩擦因数相关计算公式,分别进行平直接触及实桥接触下的当量摩擦因数试验.结果表明,CFRP主缆与索夹间的摩擦因数约为0.36,能满足抗滑移安全性能设计要求;径向挤压应力小于14.6 MPa时,CFRP丝与索夹的摩擦学性能比较稳定,径向挤压应力大于14.6 MPa时,摩擦因数有减小趋势;两种接触条件下,摩擦因数能较好吻合;理论计算偏于设计安全,适用于CFRP主缆与索夹间摩擦因数的计算.

洪都大桥索夹抗滑试验研究

为了解自锚式悬索桥索夹的实际抗滑性能,以洪都大桥为背景,采用足尺模型试验和实体有限元分析相结合的方法研究自锚式悬索桥索夹螺栓轴力衰减规律、索夹应力分布及抗滑摩阻系数。结果表明:螺栓轴力衰减先快后慢,螺栓最终的有效轴力约为设计轴力的80%;索夹内应力均从加载端到索夹末端逐渐减小,滑移推力工况下索夹最大应力普遍大于设计推力工况下的,在螺栓轴力偏大位置索夹应力也较大,说明索夹内摩阻力沿主缆轴线并非完全呈理想的线性分布;实测索夹抗滑摩阻系数为0.25,比规范建议值0.15偏大,实测值偏安全。建议施工时按先两端后中间且对角施拧的顺序施拧螺栓,控制各螺栓紧固力的一致性,并在关键工况前进行重复施拧。

来岛大桥吊索与索夹设计

来岛大桥采用PWS和钢制吊索销接锚固的构造形式。PWS吊索销接锚固这种构造曾在明石海峡大桥上采用 ,但由于来岛大桥用的是重量较轻的钢箱梁 ,相对于明石大桥桁架梁来说 ,有以下特点 :①在每一吊点设一根吊索 ,与以往骑跨式结构相比较为经济。②在本四联络桥公团内首次采用了上下分开的索夹形式 (竖向紧固螺杆 ) ,从而必须在设计中考虑吊索拉力对螺杆引起的附加力的影响。