[发明专利]一种用于测试主缆侧向力的试验装置

说明书

技术领域

本发明属于悬索桥技术领域，具体涉及一种测试主缆与索鞍间侧向力的试验装置。

背景技术

作为悬索桥的主要承重结构，主缆通过桥塔顶部的索鞍实现跨间的连续曲线过渡，并同时与索鞍产生摩擦接触关系。为保证全桥结构安全，主缆与索鞍间不能发生相对滑移，也即要求主缆与索鞍间的摩擦力不能小于索鞍两侧的主缆力差，因此抗滑摩擦力的准确计算至关重要。

根据库伦摩擦定律可知，摩擦力的计算条件是明确接触面间的作用力。由于索鞍鞍槽的底面为圆弧形，因此承担轴向力的主缆在通过索鞍时，会在鞍槽底面产生径向力；同时又由于鞍槽的侧限作用，也会在鞍槽侧面产生相当的侧向力。目前，主缆径向力的计算简单明确，但尚缺乏可靠的主缆侧向力计算方法，而针对主缆侧向力的试验测试则更为匮乏，这直接导致主缆侧面摩擦力难以准确计算与充分利用。

随着桥梁建设的进一步发展，多塔悬索桥应运而生，该桥型通过增加中间桥塔的方式实现超长的跨越能力，被公认为跨越海湾、海峡等宽阔水域的理想桥型。然而，对于多塔悬索桥而言，当中塔一侧满载、另一侧空载时，中塔索鞍两侧的主缆力差将相差巨大，而按照现有的索鞍结构形式及忽略主缆侧面摩擦的传统简单化处理方式，往往无法满足主缆的抗滑要求，这已成为多塔悬索桥发展的关键制约因素。

为解决该问题，工程上提出了在索鞍内增设竖向摩擦板的抗滑措施，该措施由于可增加主缆的侧向摩擦面，因此具有理论上的可行性，但若应用于实桥，则仍需以解决侧向力问题为前提条件，这便对开发出合理的主缆侧向力试验装置提出了更为紧迫的现实需求。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于测试主缆侧向力的试验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于测试主缆侧向力的试验装置，包括自平衡式台座1、立于自平衡式台座上的索鞍2及被测主缆8的测力及加载机构；索鞍2固定于自平衡式台座1的顶部中央位置处；索鞍2的两个侧壁的中间位置均留有用于安放阵列式测力单元20的竖向卡槽3，竖向卡槽3的尺寸均与阵列式测力单元相匹配；

所述的阵列式测力单元由若干传感元件4通过螺栓5固定于孔板6上而构成阵列形式，竖向布置层数依据平行钢丝7在索鞍2内的排列高度而定，传感元件4直接与平行钢丝7接触以测量对应处的侧向力；

所述的加载装置包括张拉杆10、穿心式千斤顶11及锚固螺母12；张拉杆10穿过穿心式千斤顶11并与被测主缆8两端的索靴9销接，在张拉杆10端部拧紧锚固螺母12。位于自平衡式台座1和锚固螺母12之间的穿心式千斤顶11实现索力加载，由阵列式测力单元20的传感元件4感应平行钢丝7在索鞍2内产生的侧向力。

所述阵列式测力单元20中的传感元件4在纵向至少布置三列。

本发明的有益效果是：本发明与现有技术相比，设计了可真实反映主缆与索鞍结构特征及受力关系的试验装置及加载方案，提出了阵列式侧向力测试方法，具有传力明确、模型简单以及操作简易等优点。测试结果可为主缆侧面摩擦力的准确计算与充分利用提供必要依据，因此具有显著的科学价值及经济效益。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的整体立面图。

图2是图1的局部俯视图。

图3是图1沿AA方向的截面图。

图4是本发明的阵列式测力单元的示意图。

在图中，1.自平衡式台座，2.索鞍，3.竖向卡槽，4.传感元件，5.螺栓，6.孔板，7.平行钢丝，8.被测主缆，9.索靴，10.张拉杆，11.穿心式千斤顶，12.锚固螺母，20.阵列式测力单元。

具体实施方案