本發(fā)明涉及橋梁工程施工領(lǐng)域，具體涉及一種懸索橋索夾螺桿軸力施工方法。
背景技術(shù)：
懸索橋索夾是懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件之一，在使用過程的主要病害是索夾在主纜上發(fā)生滑移，其原因是索夾螺桿緊固力不足導(dǎo)致的，我國公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范(2004)3.3.9條要求檢查“懸索橋吊桿上端與主纜索的索夾是否松動(dòng)、移位和破損”，公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)(2011)7.2.1條中也將索夾滑移大于10mm視為嚴(yán)重的缺損。
目前進(jìn)行索夾螺桿實(shí)際施工時(shí)，主要先由工人用長扳手將螺桿初步擰緊，然后采用液壓千斤頂張拉至施工軸力，再由工人用短扳手?jǐn)Q緊完成施工。
但是，由于現(xiàn)場施工時(shí)難以精確控制液壓千斤頂每次張拉的應(yīng)力一致，且千斤頂一次性張拉到位會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力重分配不均；同時(shí)，由于不同工人用扳手?jǐn)Q緊時(shí)的用力大小一致，螺母擰緊時(shí)的扭矩系數(shù)差別較大，且施工完成后螺母回縮也會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力損失，導(dǎo)致索夾螺桿的軸力緊固施工很難得到準(zhǔn)確地控制；且施工完成后，螺桿軸力也不能及時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確、高效地檢查，使得索夾在使用過程中容易發(fā)生滑移，給橋梁的正常運(yùn)營帶來隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種懸索橋索夾螺桿軸力施工方法，能夠使得施工后不同的螺桿軸力一致，避免索夾安裝后發(fā)生滑移，提高橋梁使用的安全性。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
一種懸索橋索夾螺桿軸力施工方法，包括以下步驟：
s1、測量超聲在待安裝螺桿內(nèi)無應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向的傳播時(shí)間t0，將螺桿螺母擰緊；
s2、使用千斤頂將螺桿張拉至設(shè)計(jì)施工軸力fn的50～70％，人工使用扳手?jǐn)Q緊螺母，卸載千斤頂；測試超聲在螺桿內(nèi)部當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向傳播的時(shí)間t1，測量螺桿當(dāng)前溫度t，根據(jù)公式一計(jì)算螺桿當(dāng)前軸力f1：
f1＝k(t)(t1-t0)+b公式一
其中，k為同一批螺桿中1～2試件在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上標(biāo)定的一次項(xiàng)系數(shù)，k(t)為k值的溫度修正項(xiàng)，b為常數(shù)項(xiàng)：
s3、根據(jù)公式二計(jì)算當(dāng)前軸力f1至設(shè)計(jì)施工軸力fn時(shí)螺母相對螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ，使用千斤頂張拉螺桿至設(shè)計(jì)施工軸力fn的105～120％，并向旋緊方向旋擰螺母角度θ，卸載千斤頂；
其中，e為螺桿材料的彈性模量；h為螺桿兩端螺紋的螺距；π為圓周率；d為螺桿的公稱直徑。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟s3之后還包括以下步驟：
使用超聲檢測系統(tǒng)測量超聲在螺桿內(nèi)部當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向傳播的時(shí)間t2，根據(jù)公式三計(jì)算螺桿當(dāng)前軸力f，判定當(dāng)前軸力f與設(shè)計(jì)施工軸力fn的差值小于等于5％fn；
f＝k(t-t0)(t2-t0)+b公式三。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述根據(jù)公式三計(jì)算螺桿當(dāng)前軸力f之后還包括以下步驟：判定當(dāng)前軸力f與設(shè)計(jì)施工軸力fn的差值大于5％fn，重復(fù)步驟s3。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟s2中，使用千斤頂將螺桿張拉至設(shè)計(jì)施工軸力fn的60％時(shí)，先對位于索夾中間的螺桿進(jìn)行張拉再對位于兩側(cè)的螺桿進(jìn)行張拉，進(jìn)行對角施工。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述螺桿兩端的平整度小于等于0.1mm。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟s2中使用千斤頂將螺桿張拉至設(shè)計(jì)施工軸力fn的60％。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟s3中使用千斤頂張拉螺桿至設(shè)計(jì)施工軸力fn的110％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
(1)本發(fā)明的懸索橋索夾螺桿軸力施工方法，本發(fā)明通過超聲測試，先對螺桿進(jìn)行預(yù)張拉和初擰，且預(yù)張拉的拉力為設(shè)計(jì)施工軸力fn的50～70％，能夠?qū)⒙輻U固定在當(dāng)前的位置，然后計(jì)算螺桿的當(dāng)前軸力f至設(shè)計(jì)施工軸力fn時(shí)螺母相對螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ，張拉螺桿至設(shè)計(jì)施工軸力fn的110％，并向旋緊方向旋擰螺母角度θ，將所有螺桿完全擰緊，將索夾固定在主纜上，通過本發(fā)明的張拉和擰緊方式，能夠避免逐個(gè)將螺桿一次性將張拉到位時(shí)，后張拉的螺桿施工時(shí)影響前先張拉的螺桿的軸力，索夾螺桿的軸力緊固施工很難得到準(zhǔn)確地控制，本發(fā)明的張拉方式使得索夾螺桿的軸力緊固施工能夠得到較準(zhǔn)確的控制，且所有螺桿安裝完成后，不同螺桿的應(yīng)力差小于5％fn，分配比較均勻，進(jìn)而避免索夾在使用過程中發(fā)生滑移，提高橋梁使用的安全性。
(2)本發(fā)明的懸索橋索夾螺桿軸力施工方法，在張拉完成后，使用超聲檢測超聲在螺桿內(nèi)部當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向傳播的時(shí)間t2，計(jì)算螺桿內(nèi)部的當(dāng)前軸力，由于采用本發(fā)明的方法，螺桿的安裝完成后其內(nèi)部的軸力與fn的差應(yīng)當(dāng)小于5％fn，因此，若當(dāng)前螺桿的內(nèi)部的軸力與fn的差大于5％fn時(shí)，說明存在失誤：如由于螺桿的數(shù)量過多，當(dāng)前螺桿在某一步驟中沒有張拉或擰緊等，能夠快速發(fā)現(xiàn)施工中遺漏的工序，便于及時(shí)采取措施補(bǔ)救，確保索夾螺桿軸力滿足設(shè)計(jì)施工要求。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中索夾的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1-索夾，2-螺桿。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種懸索橋索夾螺桿軸力施工方法，包括以下步驟：
s1、超聲測試待安裝的所有螺桿2內(nèi)在無應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向的傳播時(shí)間t0，將螺桿2的螺母擰緊。
s2、使用千斤頂將螺桿2張拉至設(shè)計(jì)施工軸力fn的50～70％(最優(yōu)為60％)，使用千斤頂對螺桿2進(jìn)行張拉時(shí)，先對位于索夾1中間的螺桿2進(jìn)行張拉，再對位于兩側(cè)的螺桿2進(jìn)行張拉，進(jìn)行對角施工；然后人工使用扳手?jǐn)Q緊螺母，卸載千斤頂；測試超聲在螺桿2內(nèi)部當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向傳播的時(shí)間t1，測量螺桿2當(dāng)前的溫度t，根據(jù)公式一計(jì)算螺桿2當(dāng)前軸力f1。
f1＝k(t)(t1-t0)+b公式一
其中，k為同一批螺桿2中1～2試件在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上標(biāo)定的一次項(xiàng)系數(shù)，k(t)為k值的溫度修正項(xiàng)，b為常數(shù)項(xiàng)。
s3、根據(jù)公式二計(jì)算當(dāng)前軸力f1至設(shè)計(jì)施工軸力fn時(shí)螺母相對螺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ，使用千斤頂張拉螺桿2至設(shè)計(jì)施工軸力fn的105～120％(最佳為110％)，并向旋緊方向旋擰螺母角度θ，卸載千斤頂，螺桿2兩端的平整度小于等于0.1mm。
其中，e為螺桿2材料的彈性模量，h為螺桿2兩端螺紋的螺距，π為圓周率，d為螺桿2的公稱直徑。
s4、使用超聲檢測系統(tǒng)測量超聲在螺桿2內(nèi)部當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向傳播的時(shí)間t2，根據(jù)公式三計(jì)算螺桿2當(dāng)前軸力f，當(dāng)前軸力f與設(shè)計(jì)施工軸力fn的差值小于等于5％fn時(shí)，螺桿2施工合格，當(dāng)前軸力f與設(shè)計(jì)施工軸力fn的差值大于5％fn，螺桿2施工不合格，檢查螺母和螺栓的松緊，重新施加預(yù)應(yīng)力并擰緊至施工合格。
f＝k(t-t0)(t2-t0)+b公式三。
本發(fā)明通過超聲測試，先對螺桿2進(jìn)行預(yù)張拉和初擰，且預(yù)張拉的拉力為設(shè)計(jì)施工軸力fn的50～70％，能夠?qū)⒙輻U2固定在當(dāng)前的位置，然后計(jì)算螺桿2的當(dāng)前軸力f1至設(shè)計(jì)施工軸力fn時(shí)螺母相對螺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ，張拉螺桿2至設(shè)計(jì)施工軸力fn的110％，并向旋緊方向旋擰螺母角度θ，將所有螺桿2完全擰緊，將索夾1固定在主纜上，通過本發(fā)明的張拉和擰緊方式，能夠避免逐個(gè)將螺桿2一次性將張拉到位時(shí)，后張拉的螺桿2施工時(shí)影響前先張拉的螺桿1的軸力，螺桿2的軸力緊固施工很難得到準(zhǔn)確地控制，本發(fā)明的張拉方式使得螺桿2的軸力緊固施工能夠得到較準(zhǔn)確的控制，且本發(fā)明的張拉方式使得所有螺桿2安裝完成后，不同螺桿2的應(yīng)力差小于5％fn，分配比較均勻，進(jìn)而避免索夾1在使用過程中發(fā)生滑移，提高橋梁使用的安全性。
同時(shí)，本發(fā)明在張拉完成后，使用超聲檢測超聲在螺桿2內(nèi)部當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向傳播的時(shí)間t2，計(jì)算螺桿2內(nèi)部的當(dāng)前軸力，由于采用本發(fā)明的方法，螺桿2的安裝完成后其內(nèi)部的軸力與fn的差應(yīng)當(dāng)小于5％fn，因此，若當(dāng)前螺桿2的內(nèi)部的軸力與fn的差大于5％fn時(shí)，說明存在失誤：如由于螺桿2的數(shù)量過多，當(dāng)前螺桿2在某一步驟中沒有張拉或擰緊等，能夠快速發(fā)現(xiàn)施工中遺漏的工序，便于及時(shí)采取措施補(bǔ)救，確保螺桿2的軸力滿足設(shè)計(jì)施工要求。
下面，通過一個(gè)具體實(shí)施例對發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本實(shí)施例中的螺桿2選用型號(hào)為m39的8.8級(jí)高強(qiáng)度螺桿2，總長度為950mm，兩端螺紋長為100mm，設(shè)計(jì)施工軸力fn為477kn，螺桿2緊固時(shí)的夾持長度l為800mm。
具體包括以下步驟：
a、使用超聲檢測系統(tǒng)測量超聲在待安裝的螺桿2內(nèi)部無應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向傳播的時(shí)間t0：321353.5ns，人工使用扳手將螺桿2螺母擰緊。
b、使用千斤頂將螺桿2張拉至設(shè)計(jì)施工軸力fn(477kn)的60％，即286.2kn，參見圖1所示，螺桿2張拉順序?yàn)橄戎虚g后兩邊，對角施工，具體順序?yàn)閎fgcdhea。
人工使用扳手?jǐn)Q緊螺母，卸載千斤頂，使用超聲檢測系統(tǒng)測量超聲在螺桿2內(nèi)部當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)下沿軸向傳播的時(shí)間t1：322177.3ns。
測量螺桿2當(dāng)前溫度t為25℃，根據(jù)公式一計(jì)算得到螺桿2當(dāng)前軸力f1為244.3kn。該當(dāng)前軸力比千斤頂張拉力偏小32.7kn，是千斤頂卸載時(shí)螺桿2回縮造成了軸力損失。
f1＝k(t)(t1-t0)+b＝244.3kn公式一
其中，k為同一批螺桿2中1～2試件在螺桿2溫度為20℃時(shí)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上標(biāo)定的一次項(xiàng)系數(shù)，為0.2705，k(t-t0)為k值的溫度修正項(xiàng)，為0.2878，b為常數(shù)項(xiàng)，為3.9709，在實(shí)際測試中，k值和b值可以采用常規(guī)技術(shù)手段測量得到。
c、當(dāng)前軸力f1(244.3kn)張拉至設(shè)計(jì)施工軸力fn(477kn)時(shí)螺母相對螺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ，根據(jù)公式2計(jì)算得70.3°。
其中，e為螺桿2材料的彈性模量，為210gpa；h為螺桿2兩端螺紋的螺距，為4mm；π為圓周率，為3.14；d為螺桿2的公稱直徑，為39mm。
d、使用千斤頂張拉螺桿2至設(shè)計(jì)施工軸力fn(477kn)的110％，即為524.7kn，旋緊方向旋擰螺母角度θ(70.3°)，卸載千斤頂；使用超聲檢測系統(tǒng)測量聲時(shí)為322970.42ns，通過公式(3)計(jì)算螺桿2軸力f為469.1kn，與設(shè)計(jì)施工軸力fn(477kn)相比，偏小1.66％，在5％范圍內(nèi)，為合格。
f＝k(t-t0)(t2-t0)+b＝469.1kn公式三
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。