一种悬索桥主缆缠丝试验装置及试验方法与流程

本发明涉及悬索桥主缆试验设备，尤其涉及一种悬索桥主缆缠丝试验装置及试验方法。

背景技术：

1、悬索桥主缆承担着将主梁荷载传递至主塔和锚碇的重要作用，是悬索桥结构最主要和最重要的构件。国内悬索桥的设计使用年限为100年，且主缆在桥梁服役过程中不可更换，为保证主缆的长期使用性能，常规工艺是通过采用钢丝缠绕主缆表面，然后涂装防护层的方式进行保护。

2、悬索桥主缆缠丝的作用原理是当紧缆机紧缆完成后，缠丝机随即跟进，对缠丝导入一个初始拉力，缠绕并固定于主缆表面，使得缠丝内部保持一定的张力，并且能够随着主缆的受力变形始终自适应紧贴主缆表面，从而保证主缆缠丝的紧箍力与涂装防护效果。然而在工程应用过程中，主缆缠丝往往存在张力损失的现象，当缠丝张力小于0时，缠丝的作用即失效。

3、在施工前往往进行缠丝试验，但试验周期短，现场试验环境复杂，无法设计特定工况开展多次试验，且现场缠丝试验主要用于对当前缠丝工艺的验证，在开展机理性研究、新型施工技术及测量技术的试验时较为不便。因此急需一种悬索桥主缆缠丝试验装置及试验方法来解决。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明实施例提供了一种悬索桥主缆缠丝试验装置及试验方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

2、本发明的一个方面提供了一种悬索桥主缆缠丝试验装置，包括主缆模型和张拉组件；

3、所述主缆模型用于将缠丝缠绕在其外表面，所述缠丝的起始端和/或终点端通过锚具固定在所述主缆模型上；所述主缆模型包括模型本体，所述模型本体为两端贯通的管型结构，所述模型本体上开设有伸缩缝，所述伸缩缝由所述模型本体的一端延伸至另一端，以使所述模型本体能沿其径向形变，所述模型本体上设置有刚度补偿结构，用于补偿所述模型本体的径向刚度；

4、所述张拉组件设置在所述主缆模型的一侧，用于对所述缠丝的加载段施加张力。

5、在本发明的一些实施例中，所述锚具为支承式锚具、夹片式锚具、锥塞式锚具和握裹式锚具中的至少一种。

6、在本发明的一些实施例中，所述刚度补偿结构包括至少一个弹簧，所述弹簧的初始状态为0变形状态或压缩状态，所述弹簧的两端分别设置在所述伸缩缝的两侧，用于补偿所述模型本体的径向刚度；

7、所述模型本体上设置有主动调节结构，用于调节所述模型本体的径向变形工况。

8、在本发明的一些实施例中，所述弹簧的数量为；其中，为所述模型本体通过加载测试获得的径向刚度，为原型主缆结构经现场加载测试获得的径向刚度，为所述弹簧的径向刚度；

9、所述模型本体上至少固定连接有两个缀板，两个所述缀板分别位于所述伸缩缝的两侧，所述缀板中部与所述模型本体接触部位设置有供所述缠丝穿过的凹槽，所述弹簧设置在两个所述缀板之间。

10、在本发明的一些实施例中，所述模型本体上至少固定连接有两个缀板，两个所述缀板分别位于所述伸缩缝的两侧，所述缀板中部与所述模型本体接触部位设置有供所述缠丝穿过的凹槽；

11、所述主动调节结构包括螺栓和螺母，所述螺栓穿过两个所述缀板，所述螺母安装在所述螺栓的一端。

12、在本发明的一些实施例中，所述张拉组件包括反力架、滑轮组和加载物；所述反力架设置在所述主缆模型的一侧，所述滑轮组安装在所述反力架上用于引导所述缠丝，所述加载物用于向所述缠丝施加可调节的张力；

13、所述主缆模型外侧开设有刻槽，所述刻槽沿所述主缆模型的周向设置，用于约束所述缠丝沿所述主缆模型的轴向位移；

14、所述主缆模型采用支座进行固定，所述支座为可移动式结构或者与地面固定连接。

15、在本发明的一些实施例中，所述滑轮组至少包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一滑轮与所述主缆模型的高度相同，所述缠丝由所述第一滑轮的底部绕过，用于使所述缠丝的第一引出段保持水平；所述第二滑轮的高度大于所述第一滑轮的高度，所述缠丝由所述第二滑轮的顶部绕过，用于所述缠丝的加载段保持竖直；

16、所述加载物为重力式加载物、液压式加载物和气压式加载物中的任意一种。

17、本发明的另一方面提供了一种悬索桥主缆缠丝试验方法，基于上述的悬索桥主缆缠丝试验装置，包括以下步骤：

18、s10：获取原型主缆的径向刚度，基于原型主缆的径向刚度设计主缆模型的尺寸结构，获取主缆模型的径向刚度，确定刚度补偿结构的数量；

19、s20：将缠丝的一端固定在主缆模型上，将缠丝缠绕在主缆模型上；

20、s30：对缠丝的另一端通过张拉组件进行张力导入，张力导入完毕后，将缠丝待截断区域固定在主缆模型上，并截断缠丝。

21、在本发明的一些实施例中，悬索桥主缆缠丝试验方法还包括：

22、s40：主动缩小伸缩缝的间距，模拟原型主缆因设计因温度、和/或二期恒载、和/或活载作用引起的截面减小的工况。

23、在本发明的一些实施例中，悬索桥主缆缠丝试验方法还包括：

24、s50：在截断缠丝前，对缠丝待截断位置处的两匝缠丝进行焊接，将测试装置安装在缠丝区域，焊接接长缠丝，将接长缠丝缠绕在主缆模型上，对接长缠丝执行步骤s30，获取测试装置的数据，用于分析接长缠丝对已缠丝区域的缠丝力学性能的影响。

25、本发明的悬索桥主缆缠丝试验装置，具有如下优点：

26、（1）提供了一种可在室内场地开展主缆缠丝试验的装置，通过设计加工简单的装置即可完成钢丝的缠绕、张力导入、缠丝锚固等功能。

27、（2）利用所提供的装置可以围绕主缆缠丝开展缠丝张力计算验证、缠丝张力损失测试、缠丝工艺机理分析验证等力学试验。

28、（3）所提供的装置通过装配化、可组装拆卸、可更换零件设计，能够反复进行多次试验，具有安全可靠，简单适用的特点。

29、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

30、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

技术特征：

1.一种悬索桥主缆缠丝试验装置，其特征在于，包括主缆模型（1）和张拉组件（2）；

2.根据权利要求1所述的悬索桥主缆缠丝试验装置，其特征在于，所述锚具（13）为支承式锚具、夹片式锚具、锥塞式锚具和握裹式锚具中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的悬索桥主缆缠丝试验装置，其特征在于，所述刚度补偿结构包括至少一个弹簧（15），所述弹簧（15）的初始状态为0变形状态或压缩状态，所述弹簧（15）的两端分别设置在所述伸缩缝（14）的两侧，用于补偿所述模型本体（11）的径向刚度；

4.根据权利要求3所述的悬索桥主缆缠丝试验装置，其特征在于，所述弹簧（15）的数量为；其中，为所述模型本体（11）通过加载测试获得的径向刚度，为原型主缆结构经现场加载测试获得的径向刚度，为所述弹簧（15）的径向刚度；

5.根据权利要求3所述的悬索桥主缆缠丝试验装置，其特征在于，所述模型本体（11）上至少固定连接有两个缀板（19），两个所述缀板（19）分别位于所述伸缩缝（14）的两侧，所述缀板（19）中部与所述模型本体（11）接触部位设置有供所述缠丝（12）穿过的凹槽；

6.根据权利要求1所述的悬索桥主缆缠丝试验装置，其特征在于，所述张拉组件（2）包括反力架（22）、滑轮组和加载物（23）；所述反力架（22）设置在所述主缆模型（1）的一侧，所述滑轮组安装在所述反力架（22）上用于引导所述缠丝（12），所述加载物（23）用于向所述缠丝（12）施加可调节的张力；

7.根据权利要求6所述的悬索桥主缆缠丝试验装置，其特征在于，所述滑轮组至少包括第一滑轮（21）和第二滑轮（24），所述第一滑轮（21）与所述主缆模型（1）的高度相同，所述缠丝（12）由所述第一滑轮（21）的底部绕过，用于使所述缠丝（12）的第一引出段保持水平；所述第二滑轮（24）的高度大于所述第一滑轮（21）的高度，所述缠丝（12）由所述第二滑轮（24）的顶部绕过，用于所述缠丝（12）的加载段保持竖直；

8.一种悬索桥主缆缠丝试验方法，基于权利要求1-7任一项所述的悬索桥主缆缠丝试验装置，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的悬索桥主缆缠丝试验方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.根据权利要求8所述的悬索桥主缆缠丝试验方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结
本发明提供一种悬索桥主缆缠丝试验装置及试验方法，装置包括主缆模型和张拉组件；主缆模型用于将缠丝缠绕在其外表面，缠丝的起始端和终点端通过锚具固定在主缆模型上；主缆模型包括模型本体，模型本体为两端贯通的管型结构，模型本体上开设有伸缩缝，伸缩缝由模型本体的一端延伸至另一端，以使模型本体能沿其径向形变，模型本体上设置有刚度补偿结构，用于补偿模型本体的径向刚度；张拉组件设置在主缆模型的一侧，用于对缠丝的加载段施加张力。本发明能够随时地、自主调节试验参数地开展主缆缠丝的张力损失、缠丝防护机理、施工优化技术等各类试验。另外，整体装置构造简单，容易加工制造，各零部件均采用装配化连接，方便拆卸与调节。

技术研发人员：肖军,霰建平,田璐超,马建勇,李昊天
受保护的技术使用者：中交第二公路工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16