[实用新型]一种基于破损安全设计的自预警式主缆系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于破损安全设计的自预警式主缆系统，属于交通运输-桥涵工程技术领域。

背景技术

目前，公知的主缆系统为受拉构件，承受由桥面系传递的恒载、活载以及主缆自身的荷载，并通过索塔和锚碇，将荷载最终传递到基础上。悬索桥为大位移几何非线性结构体系（尤其是大跨径悬索桥）。恒载所产生的主缆拉力占主缆总拉力的85%以上，巨大的恒载作用在主缆上，形成全桥的重力刚度。每根主缆都是由若干根钢丝组成，制造时每根钢丝的无应力长度都不可避免地存在误差，而施工工艺也决定了在紧缆后每根钢丝的松紧程度也不会完全一致。由于上述两个原因（主缆弯曲应力及受力的不均匀性），悬索桥主缆在设计时一般取安全系数2.2~2.5。

很多主缆在桥梁运营阶段的受力变化情况不甚了了，仅通过一些防腐防锈措施很难对主缆在长期使用过程的损伤状况有比较明确的了解（尤其是主缆内部部分索股的损伤失效情况），基本无法确定主缆内局部钢丝失效的具体位置。车辆荷载使桥面系以及主缆系统在桥梁长期运营阶段存在着按一定规律交变的疲劳应力，而对结构疲劳损伤程度起到关键性影响的恰恰是疲劳应力幅值，一般主缆系统对待此类问题尚没有比较好的解决方案，仅依靠设计阶段提高安全系数，运营阶段加强日常防护，无法根本上实现安全预警的效果。另一方面，现今的主缆更换技术十分单一且浪费，即通过在旧主缆的基础上新增新主缆的方式来实现更换，该方法费时、费力、成本高有时甚至影响交通车辆通行，本实用新型能够同时实现提前安全预警和损伤定位，有效避免发生主缆骤断或突然性局部失效，且给桥梁检测维修以及是否决定更换主缆提供有效的评定指标，从而避免造成重大安全事故。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种基于破损安全设计的自预警式主缆系统，以用于克服现有的主缆系统不能实现提前安全预警以及草率决定更换主缆，造成不必要浪费的不足，通过预警系杆与主缆之间的应力差，使得预警系杆先达到破坏，从而起到保护主缆、及时预警的作用。

本实用新型技术方案是：一种基于破损安全设计的自预警式主缆系统，包括主缆13、预警系杆装置、锚固装置； 

所述预警系杆装置包括预警系杆预留孔1、预警系杆2；所述锚固装置包括螺杆3、螺母4、上半索夹5、下半索夹6、垫圈Ⅰ7、垫圈Ⅱ8；所述预警系杆2有两根，两根预警系杆2结构完全一样，两根预警系杆2上均有外螺纹，上半索夹5、下半索夹6均套在主缆13上，一个上半索夹5和一个下半索夹6组成一个完整的索夹结构用于套箍定位主缆13，上半索夹5、下半索夹6上均设有上下两个预警系杆预留孔1，上下两个预警系杆预留孔1中的内螺纹与预警系杆2上的外螺纹共同作用将预警系杆2顺桥向平行对称锚固于主缆13截面的上下缘，锚固后的上下两根预警系杆2均位于上半索夹5、下半索夹6结构之间用于达到与主缆13受力状态相同的目的，上半索夹5、下半索夹6之间通过螺杆3固定，螺杆3的上下两端均装上垫圈Ⅰ7、垫圈Ⅱ8之后再拧上螺母4。

所述上半索夹5、下半索夹6通过密封带9进行密封。

所述螺杆3的顶端安装有防水帽10。

所述下半索夹6上设有泄水管11用于实现主缆13的排水功能。

所述预警系杆2结构采用合金钢材。

本实用新型的工作过程是：将主缆13设计成具备预警系杆体系，主缆13下装有吊杆12，在预警系杆装置中，两根预警系杆2同时监控主缆在桥梁运营阶段的受力变化情况，预警系杆2的截面尺寸通过主缆13索股有效面积减小率大于6%时的应力值计算确定；

在主缆13与预警系杆2的锚固装置中，锚具（预警系杆预留孔1）和上半索夹5、下半索夹6彼此连接，在上半索夹5和下半索夹6均设置预警系杆预留孔1，预警系杆2与预警系杆预留孔1通过内外螺纹进行锚固，使预警系杆2与主缆13具有相同受力状态，从而可以使得预警系杆2可以实时准确的监控主缆的受力变化情况，达到对主缆13的安全预警效果。

另外，分别在上半索夹5和下半索夹6设置预警系杆2，这就达到了较为准确的确定主缆13损伤位置（主缆13内局部失效钢筋的位置）的目的，对主缆13的后期维修起到了有力的判断和评估依据，避免因局部损伤就更换主缆的浪费现象。

本实用新型的有益效果是：