一种基于破损安全理论的吊杆系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于破损安全理论的吊杆系统包括主承重吊杆、安全吊杆装置、锚固装置；所述安全吊杆装置包括安全吊杆、橡胶垫块；所述锚固装置包括垫圈Ⅰ、垫圈Ⅱ、螺母；所述主承重吊杆、安全吊杆各一根，安全吊杆锚固端设有外螺纹通过垫圈Ⅰ、橡胶垫块、垫圈Ⅱ锚固在桥面板下并通过螺母拧紧。本实用新型专利技术可以在桥梁吊杆破断时，安全吊杆可以承受结构带来的冲击荷载和自重、活载，并且能维持足够的时间去更换吊杆。基于以上两点，可以实现吊杆更换的方便性，从各个方面降低了更换吊杆的经济成本，且结构简单，更换吊杆的操作简易可行。

A Suspender System Based on Damage Safety Theory

【技术实现步骤摘要】
一种基于破损安全理论的吊杆系统
本技术涉及一种基于破损安全理论的吊杆系统，属于交通运输-桥涵工程

技术介绍
目前，吊杆作为索结构体系桥梁的重要受拉构件，主要承受着上部结构带来的恒载和活载，由于现有的设计理论都会有一个较大的富余度，因此仅在恒载作用下的静力行为都能够在设计中考虑到。但是吊杆在桥梁运营阶段，不仅要承受恒载带来的静力作用，还需要承受由车辆荷载带来的一定规律的交变疲劳应力，更甚者，在役索结构桥梁吊杆在荷载与介质环境的联合作用甚至耦合作用下极易发生腐蚀疲劳、应力腐蚀、氢脆等而断裂。由于上述原因，桥梁吊杆设计的安全系数一般在2.5以上。鉴于桥梁在运营阶段外界环境以及受力的复杂性，仅依靠现有的在静力准则下的双吊杆设计理论很难在吊杆骤断的情况下保证其桥梁结构的安全。现有的双吊杆设计理论对疲劳的影响涉及较少，对设计寿命和服役后的剩余寿命预测缺乏统一的规定，且无法实现两根吊杆的应力幅差，所以其基本同时破断的，其不能增加安全性，同时还增加了构造和工艺的复杂性。吊杆在承受来自活载和风载导致振动而产生的交变应力的时候，容易导致吊杆在远低于其静力强度的情况下而产生疲劳破断。一般吊杆系统对待此类问题尚没有较好的解决方案，仅依靠在设计阶段增大较大的富余度，运营阶段进行日常防护，无法防止吊杆骤断的情况发生。
技术实现思路
为了克服现有技术中单吊杆破断后，不能继续维持桥梁自身安全的缺点，本技术提供了一种基于破损安全理论的吊杆系统。本技术的技术方案是：一种基于破损安全理论的吊杆系统，包括主承重吊杆1、安全吊杆装置、锚固装置；所述安全吊杆装置包括安全吊杆2、橡胶垫块4；所述锚固装置包括垫圈Ⅰ3、垫圈Ⅱ6、螺母5；所述主承重吊杆1、安全吊杆2各一根，安全吊杆2锚固端设有外螺纹通过垫圈Ⅰ3、橡胶垫块4、垫圈Ⅱ6锚固在桥面板下并通过螺母5拧紧。所述安全吊杆2的截面积大于主承重吊杆1的截面积。本技术的有益效果是：本技术可以在桥梁吊杆破断时，安全吊杆可以承受结构带来的冲击荷载和自重、活载，并且能维持足够的时间去更换吊杆。基于以上两点，可以实现吊杆更换的方便性，从各个方面降低了更换吊杆的经济成本，且结构简单，更换吊杆的操作简易可行。附图说明图1为本技术中吊杆设计方法的立面图；图中各标号：1为主承重吊杆、2为安全吊杆、3为垫圈Ⅰ、4为橡胶垫块、5为螺母、6为垫圈Ⅱ。具体实施方式实施例1：如图1所示，一种基于破损安全理论的吊杆系统，包括主承重吊杆1、安全吊杆装置、锚固装置；所述安全吊杆装置包括安全吊杆2、橡胶垫块4；所述锚固装置包括垫圈Ⅰ3、垫圈Ⅱ6、螺母5；所述主承重吊杆1、安全吊杆2各一根，安全吊杆2锚固端设有外螺纹通过垫圈Ⅰ3、橡胶垫块4、垫圈Ⅱ6锚固在桥面板下并通过螺母5拧紧(垫圈Ⅰ3能防止橡胶垫块4与桥面板直接接触使橡胶垫块4的性能完好，垫圈Ⅱ6防止橡胶垫块4、螺母5直接接触使橡胶垫块4的有效面积更大，通过两者共同作用使橡胶垫块4整体受力，更好地减小应力幅)。进一步地，可以设置所述安全吊杆2的截面积大于主承重吊杆1的截面积。本技术的工作原理是：把普通的吊杆设置的地方改为破损安全双吊杆设计，即把普通单吊杆改为截面积不同的主承重吊杆1和安全吊杆2，且在安全吊杆2与桥面板锚固位置增加一个橡胶垫块4，可以根据不同的设计需要计算出主承重吊杆1和安全吊杆2的截面面积比以及橡胶垫块4的各种参数，此时主承重吊杆1和安全吊杆2将同时受到由上部结构自重及活载带来的力，但由于主承重吊杆1和安全吊杆2的截面积不同，且在安全吊杆2的下方锚固了一个橡胶垫块4导致安全吊杆2的刚度也和主承重吊杆1不同，届时两根吊杆的受力将按照刚度分配原则进行分配，即主承重吊杆1承受的拉应力将比安全吊杆2承受的拉应力大，在活载作用下，二者将实现由刚度不同带来的应力幅差，进行实现寿命差。当主承重吊杆1破断时，此时安全吊杆2将承受该段全部的力以及由主承重吊杆1破断时产生的冲击力，但是橡胶垫块4可以缓和部分冲击力且安全吊杆2的面积较大，由此增加的拉应力较小，能够在允许的安全范围内，保证结构安全。具体参数如下：主承重吊杆的截面面积为AF，安全吊杆的截面面积为As，As＞AF，两吊杆长度都为L，弹性模量ES＝2.0×105MPa。在安全吊杆的下端有一弹性模量Ep＝7.84MPa的圆形橡胶垫块，半径为10cm，高度为h＝35mm。在吊杆承重体系中，安全吊杆将参与整体受力。该吊杆位置桥梁整体受力为T。根据刚度分配原则，吊杆和安全吊杆杆将受到不同大小的力。安全吊杆的整体刚度为：即安全吊杆所受到的力T1'和主承重吊杆受到的力T2'分别为：(1)破断前，假设安全吊杆的安全系数为m＝2.5，主承重吊杆的安全系数为n＝1.5；可以设置f1＝f2＝f；根据得出主承重吊杆1、安全吊杆2两者之间的截面积满足：其中f1、f2分别表示安全吊杆2、主承重吊杆1所用材料的抗拉标准强度值，σS、σF分别表示安全吊杆2、主承重吊杆1在运营状态下的应力值，m、n分别表示安全吊杆2、主承重吊杆1的安全系数，表示安全吊杆装置的刚度，Kp表示橡胶垫块4的刚度，Ks表示安全吊杆2的刚度，KF表示主承重吊杆1的刚度，T表示主承重吊杆1、安全吊杆2所受的合力，AS表示安全吊杆2的截面积，AF表示主承重吊杆1的截面积；(2)吊杆破断瞬间，需维持安全吊杆至少要1以上的安全系数。当吊杆破断瞬间，动力放大系数β＝2(1＜β＜3)，为偏安全的取值。即吊杆破断时，将有2倍的吊杆破断前的受力加载在安全吊杆上，所以届时安全吊杆所受到的力：主承重吊杆1破断瞬间，安全吊杆2所受的力安全吊杆2在主承重吊杆1破断瞬间的应力值且安全系数从而得出其中β表示动力放大系数；(3)主承重吊杆破断后，冲击力消失，安全吊杆将整体受到大小为T的受力，此时破断位置安全吊杆的安全系数要维持在吊杆能够正常安全运营状态下，即安全吊杆在平稳状态下的安全系数至少要2.5以上，此时安全吊杆的应力为：主承重吊杆1破断后，安全吊杆2在主承重吊杆1破断后的应力值且安全系数从而得出上面结合附图对本技术的具体实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于破损安全理论的吊杆系统，其特征在于：包括主承重吊杆(1)、安全吊杆装置、锚固装置；所述安全吊杆装置包括安全吊杆(2)、橡胶垫块(4)；所述锚固装置包括垫圈Ⅰ(3)、垫圈Ⅱ(6)、螺母(5)；所述主承重吊杆(1)、安全吊杆(2)各一根，安全吊杆(2)锚固端设有外螺纹通过垫圈Ⅰ(3)、橡胶垫块(4)、垫圈Ⅱ(6)锚固在桥面板下并通过螺母(5)拧紧。

【技术特征摘要】
1.一种基于破损安全理论的吊杆系统，其特征在于：包括主承重吊杆(1)、安全吊杆装置、锚固装置；所述安全吊杆装置包括安全吊杆(2)、橡胶垫块(4)；所述锚固装置包括垫圈Ⅰ(3)、垫圈Ⅱ(6)、螺母(5)；所述主承重吊杆(1)、安全吊杆(2)各一根，安全吊杆(2)锚固端设有外螺纹通过垫圈Ⅰ(3)、橡胶垫块(4)、垫圈Ⅱ(6)锚固在桥面板下并通过螺母(5)拧紧。2.根据权利要求1所述的基于破损安全理论的吊杆系统，其特征在于：所述安全吊杆(2)的截面积大于主承重吊杆(1)的截面积；主承重吊杆(1)破断前：主承...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，李睿，杨琴，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53