[发明专利]一种弯折拉索与索夹组装件抗滑移承载力试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种弯折拉索与索夹组装件抗滑移承载力试验系统及方法，由试件、反力系统、加载系统和监测系统构成，其中反力系统包括装配式反力框架、弧形锚座和弧形垫板、顶推撑杆，索端可自由转动且适应不同拉索弯折角度；加载系统包括索端张拉千斤顶及撑脚和螺母、横向张拉千斤顶及顶托滚轴和滑动垫片、索夹顶推千斤顶，主要通过横向张拉千斤顶对拉索施加张拉力，用较小的横向力获得较大的索力；监测系统包括索力、高强螺栓紧固力、顶推力、滑动位移的传感器。精细化试验中拉索弯折角度、索夹孔道、试验过程与实际施工过程和受力一致，充分考虑了拉索弯折及拉力、高强螺栓应力松弛、索体蠕变及时间效应的影响，亦可用于直线拉索。

所属领域

本发明涉及一种弯折拉索与索夹组装件抗滑移承载力试验技术，属于土木工程索结构技术领域。

背景技术

索结构是由拉索作为主要受力构件而形成的预应力结构体系，大量应用于大跨桥梁和房屋建筑。拉索一般采用高强钢丝构成的钢绞线、钢丝绳、钢丝束，具有高强、轻质、抗疲劳强度高、柔韧性好等优点。索结构中的索夹作为夹持住索体的连接节点，一般由主体、压板和高强螺栓组成。主体和压板中设有索孔槽道；高强螺栓连接主体和压板，通过对高强螺栓施加预紧力，使主体和压板夹持索体，产生足够的摩擦力来抵抗索夹两侧的不平衡索力。《索结构技术规程》(JGJ25712)中要求：索体在索夹中不应滑移，索夹与索体之间的摩擦力应大于索夹两侧索体的索力之差。在欧洲规范《Eurocode 3》(EN 1993-1-11:2006) 的Section 6.4.1中，明确了对索夹抗滑力计算时应考虑垂直于索夹孔道方向上的荷载。

在索结构工程中，索夹抗滑移问题贯穿于结构的设计、施工和正常使用各个阶段，备受技术人员的关注。若索夹无法提供足够的抗滑承载力，不仅会改变相连构件的空间位形，而且会改变结构性能，甚至可能造成安全事故。

以弦支穹顶为例，撑杆下节点即索夹，是撑杆与环索、径向索的交汇点，是拉索将拉力转换为对上部网格支承力的关键节点。若索夹与环索之间产生滑移，会导致索夹两侧环索段长度发生变化，环索预应力重分布，进而对结构的整体稳定和承载力等结构性能产生不利影响。

索夹抗滑承载力取决于索体与索夹之间的摩擦系数、高强螺栓的有效紧固力和弯折拉索对索夹孔道的横向压力。

影响高强螺栓有效紧固力的主要因素为：高强螺栓的预紧力值及其自身应力松弛、索体直径变化。高强螺栓预紧力是施工拧紧高强螺栓在螺杆中产生的初始拉力，是影响紧固力的直接因素。预紧力越大，经过自身应力松弛和索径变化后，剩余的高强螺栓有效紧固力越大，反之越少；高强螺栓的拉力随着时间会发生应力松弛现象，导致高强螺栓紧固力损失。由于泊松效应，拉索的轴向拉伸引起索体直径减小，以及索体横向受压的蠕变效应，这些都导致高强螺栓有效紧固力减小，从而降低了索夹的抗滑承载力。

弯折拉索对索夹孔道的横向压力取决于索力和弯折角度，且与两者成正比关系。横向压力越大越有利于索夹抗滑。

为减少索头费用，工程中常采用索夹节点，使连通的索体穿过多个索夹节点与相邻构件连接。由于拉索仅受拉的力学特性，穿过索夹的拉索一般是弯折的，如张弦梁中的下弦索、弦支穹顶的环索等。但以往索夹抗滑试验中常将弯折拉索-索夹简化为直线拉索-索夹，忽略了实际工程中弯折拉索横向压力对索夹抗滑的影响，因此简化的直线拉索-索夹抗滑试验与实际工程的弯折拉索-索夹抗滑情况不一致。

发明内容