一种骑跨式索夹的抗滑安全评估方法技术

本发明专利技术公开了一种骑跨式索夹的抗滑安全评估方法，包括步骤：计算索夹的抗滑安全系数K；抗滑安全评估：如K＞1则索夹抗滑安全，如K＝1则索夹处于抗滑极限状态，如K＜1则索夹的抗滑摩阻力不足。本发明专利技术所公开的索夹抗滑安全评估方法，对索夹与主缆间的抗滑摩阻力计算考虑了吊索钢丝绳对索夹的箍紧作用、索夹与主缆间的环向摩擦系数，相对于现有规范方法，对骑跨式索夹摩擦抗力、抗滑安全系数的计算结果更加准确、可靠。本发明专利技术能够对索夹的抗滑安全性做出更为合理准确的评估，从而有利于结构维护计划和维护措施的制定。划和维护措施的制定。划和维护措施的制定。

【技术实现步骤摘要】
一种骑跨式索夹的抗滑安全评估方法


[0001]本专利技术涉及悬索桥、建筑预应力弦支结构的缆索用夹具抗滑安全设计、评估领域，具体为一种骑跨式索夹的抗滑安全评估方法。

技术介绍

[0002]悬索桥、建筑预应力弦支结构的缆索用夹具，是连接和荷载传递的构件，必须满足抗滑承载力需求。结构设计时需要对索夹进行专门的抗滑承载力验算。当前国内外相关结构设计规范(以下统称“规范”)，如我国《公路悬索桥设计规范》(JTG/T D65
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05
‑
2015)(以下简称“悬索桥规范”)、欧洲规范BS EN 1993
‑1‑
11Eurocode 3:Design of steel structures
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Part 1
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11:Design of structures with tension components(以下简称“欧洲规范”)等，对索夹抗滑承载力给出的计算公式均带有很强的经验性质，没有考虑索夹结构形式以及吊索(或拉索)与索夹连接形式的不同对索夹受力和摩擦抗力的影响差异，然而这些因素对索夹摩擦抗力有重要影响，现有的规范方法不能准确地计算和评价索夹的摩擦抗力，详见专利技术人发表的论文Theoretical and numerical studies of the slip resistance of main cable clamp composed of an upper and a lower part[J].Advances in Structural Engineering,2021,24(4):691
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705.该论文建立了缆索用销接式索夹的抗滑摩阻力计算方法，揭示了索夹结构形式、吊索连接形式、索夹与主缆环向摩擦系数对索夹摩擦抗力的显著影响。骑跨式索夹是缆索用索夹的重要结构形式，应用广泛，为提高该类型索夹抗滑设计和服役期间的维护水平，需要准确合理的抗滑安全评估方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种骑跨式索夹的抗滑安全评估方法。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案为：
[0005]一种骑跨式索夹的抗滑安全评估方法，包括：
[0006]步骤一、计算索夹的抗滑安全系数K，
[0007][0008]其中，T为吊索钢丝绳的总竖向拉力，为索夹安装倾角；F
fr
为索夹的抗滑摩阻力，
[0009]F
fr
＝μ
a
(N
rbolt
+γN
rrope
)；
ꢀꢀ
(2)
[0010]式中，μ
a
为索夹内壁与主缆表面的轴向摩擦系数；γ为径向压力传递系数，取值小于1；
[0011]N
rbolt
为索夹螺杆预紧力产生的索夹对主缆的径向接触压力，
[0012][0013]N
rrope
为吊索钢丝绳箍紧作用对索夹外壁产生的径向接触压力，
[0014][0015]式中，P
tot
为总的索夹螺杆预紧力，μ
θ
为索夹内壁与主缆表面间的环向摩擦系数，为吊索钢丝绳与索夹外壁承索槽表面间的摩擦系数，α为吊索钢丝绳对下半侧索夹壁形成的包角；步骤二、抗滑安全评估：如K＞1则索夹抗滑安全，如K＝1则索夹处于抗滑极限状态，如K＜1则索夹的抗滑摩阻力不足。
[0016]本专利技术所公开的索夹抗滑安全评估方法，对索夹与主缆间的抗滑摩阻力计算考虑了吊索钢丝绳对索夹的箍紧作用、索夹与主缆间的环向摩擦系数，相对于现有规范方法，对骑跨式索夹摩擦抗力、抗滑安全系数的计算结果更加准确、可靠。在结构设计阶段，基于该方法能够提高对骑跨式索夹抗滑设计的合理性，不至于因过分低估索夹实际的抗滑能力，而增加结构成本，如索夹长度过长，螺栓副的数量和尺寸过多和过大。螺栓副具有长期时效松弛效应，因此索夹的摩擦抗力在服役(结构运营)期间会不可避免地持续降低，需要定期检测螺栓松弛情况，据此计算索夹剩余摩擦抗力并对索夹的抗滑安全性做出评估，才能确定是否需要对索夹螺栓副进行补张拉紧固作业。这是该类结构运营管理维护的重要常规工作，贯穿于整个结构寿命期。现有悬索桥规范方法因为不考虑钢丝绳吊索对骑跨式索夹的箍紧作用，得到的索夹摩擦抗力小于实际情况，这样可能导致结构维护时过早、过于频繁地开展索夹螺栓补张拉工作，增加不必要的结构运营维护成本。本专利技术能够对索夹的抗滑安全性做出更为合理准确的评估，从而有利于结构维护计划和维护措施的制定。
附图说明
[0017]图1为骑跨式索夹、吊索钢丝绳及主缆连接形式的三维示意图。
[0018]上图中，1
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索夹；2
‑
主缆；3
‑
索夹螺栓；4
‑
吊索钢丝绳；5
‑
吊索夹具；6
‑
锥形铸块。
[0019]图2为仅作用索夹螺栓预紧力时的受力状态图。
[0020]图3为吊索钢丝绳箍紧作用下的受力状态图。
[0021]图4为吊索钢丝绳微元体受力状态图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术进一步说明。
[0023]如图1所示，骑跨式索夹是悬索桥主缆与钢丝绳吊索连接的传力构件，两半块对合的索夹体在主缆上用预应力螺栓副紧固，钢丝绳吊索在索夹外壁的环向承索槽内包绕，骑跨在索夹上，吊索钢丝绳张拉后，其下部锚固于主梁。由于索夹具有一定倾角，吊索拉力会对索夹产生沿主缆轴向的下滑力，这一下滑力需要索夹与主缆间的摩擦抗力来平衡。抗滑摩阻力计算是索夹抗滑设计和抗滑安全评估的关键，本专利技术考虑了吊索钢丝绳对索夹的箍紧作用、索夹与主缆间的环向摩擦系数，相对现行规范方法评估结果更加准确可靠。
[0024]本专利技术中，骑跨式索夹抗滑安全评估以抗滑安全系数K作为指标，
[0025][0026]抗滑安全系数K表示为索夹的抗滑摩阻力F
fr
与下滑力的比值，即公式(1)。当K值大于1表明索夹抗滑安全，当K值为1表明索夹处于抗滑极限状态，当K值小于1表明索夹
抗滑摩阻力不足，会出现索夹滑移失效。
[0027]骑跨式索夹的抗滑摩阻力基于库伦摩擦定律和静力平衡原理推导建立，抗滑摩阻力F
fr
采用公式(2)计算：
[0028]F
fr
＝μ
a
(N
rbolt
+γN
rrope
) (2)
[0029]式中，μ
a
为索夹内壁与主缆表面的轴向摩擦系数，悬索桥规范建议取值为0.15，N
rbolt
为索夹螺栓副预紧力产生的索夹对主缆的径向接触压力，N
rrope
为吊索钢丝绳箍紧作用对索夹外壁产生的径向接触压力，γ为径向压力传递系数，其物理意义是钢丝绳对索夹外壁产生的径向压力与索夹外壁在这种作用下对主缆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种骑跨式索夹的抗滑安全评估方法，其特征在于，包括：步骤一、计算索夹的抗滑安全系数K，其中，T为吊索钢丝绳的总竖向拉力，为索夹安装倾角；F
fr
为索夹的抗滑摩阻力，F
fr
＝μ
a
(N
rbolt
+γN
rrope
)；
ꢀꢀ
(2)式中，μ
a
为索夹内壁与主缆表面的轴向摩擦系数；γ为径向压力传递系数，取值小于1；N
...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗如松，沈锐利，屈俊童，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：