【技术实现步骤摘要】
本专利涉及悬索桥工程中主缆索股扭转控制技术，具体为一种空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置及方法。
技术介绍
1、悬索桥因为其超大的跨越能力得以广泛应用，而空间缆悬索桥由于其较大的横向刚度，其优势也越来越明显。但空间缆扭转刚度除了与结构尺寸有直接关系外，还与主缆受力状态、空间形态、钢丝界面等因素息息相关，目前尚没有一套完整的实验装置及方法来模拟和评估空间缆悬索桥施工过程中扭转情况，现阶段的主缆扭转刚度的实验往往只能做一些定性的分析，这也导致无法对空间缆主缆施工过程进行精细化分析，因此亟需提出一种空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置及方法。
2、对于平面缆和小空间效应的悬索桥来说，由于主缆跨度效应和尺寸效应的差距较大，其扭转刚度的影响相对较小，只有主缆存在较大温度梯度时才会发生稍大的扭转，而索夹定位、安装等工艺通常选在夜间温度恒定时进行，温度对于施工质量几乎不会产生影响。
3、然而对于大空间效应悬索桥，为了提高较大的横向刚度，主缆横向宽度和高度方向变化大，这就需要在主缆施工完成后，对其进行横向顶推，顶推过程会产生较大扭转，因此在顶推前进行索夹预偏来考虑顶推过程的扭转，索夹预偏角的确定直接关系到吊索与主梁安装的角度，由于缺少空间缆悬索桥在特定空间效应和受力状态下的主缆扭转刚度，无法对主缆扭转情况进行精细化分析。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有空间缆悬索桥主缆施工过程中扭转刚度测量难得问题，提出一种空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置及方法。
3、所述端锚在跨中位置将主缆锚固，所述端锚包括张紧机构、水平滑轨、竖向滑轨、锚头外框和旋转锚板，所述水平位移滑轨固定于跨中位置，所述竖向滑轨滑动设置于水平滑轨上，所述锚头外框滑动设置于竖向滑轨上，旋转锚板通过锚板轴可转动的固定于锚头外框上，所述旋转锚板上设置有索股锚头用于固定主缆索股，所述张紧机构带动所述旋转锚板顺时针/逆时针旋转；
4、所述空间形态转换装置用于向主缆施加水平力，使主缆由平面缆向空间缆的空间形态转换；
5、所述扭转角测量装置用于主缆扭转角的测量；
6、所述吊索加载装置用于调节吊索的偏角。
7、优选的是，缩尺比为1:10～1:5，实验装置长度在30m以内。
8、优选的是，所述空间形态转换装置包括：立柱、第一滑轮、限位装置、第二卷扬机和第一钢丝绳；
9、所述立柱上固定有第一滑轮和限位装置，所述第二卷扬机上的第一钢丝绳通过第一滑轮由竖直方向转换为水平方向后穿过限位装置与主缆固定，以向主缆施加水平力。
10、优选的是，所述扭转角测量装置包括主缆夹具、两个全站仪；
11、所述主缆夹具将主缆固定，所述主缆夹具相对的两侧对称设置有高程点，两个全站仪用于检测两个高程点的标高变化。
12、优选的是，所述吊索由索夹和吊杆构成，所述吊杆通过索夹与主缆连接；
13、所述吊索加载装置包括底座、滑块、第二滑轮和配重；所述滑块可水平滑动的设置于底座上，所述底座上固定有支架，所述支架上固定有第二滑轮，所述吊杆与绳索固定，所述绳索绕过滑块后通过第二滑轮转向与配重连接。
14、本专利技术还提供了一种利用所述的空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
15、步骤一、将全桥按一定的缩尺比例进行缩尺，按相应的尺寸进行主缆、索塔、吊索、端锚、空间形态转换装置、扭转角测量装置和吊索加载装置的加工；
16、步骤二、架设平行主缆后，将索股两端进行锚固，索股在跨中端部位置与端锚进行连接；将空间形态转换装置、扭转角测量装置和吊索加载装置安装到位，随后通过空间形态转换装置进行顶推施工，把主缆转换至空间线形，通过吊索加载装置调整至指定的张拉角度后按设计张力进行张拉，采用扭转角测量装置的全站仪读取主缆夹具上两个高程点坐标(x1’，y1’，z1’)、(x2’，y2’，z2’)；
17、步骤三、张紧端锚上的张紧机构，使得索股锚头绕锚头外框进行旋转，记录此时的张紧机构张力t和力臂l，进而得到扭矩m＝t*l；
18、步骤四、采用扭转角测量装置的全站仪读取扭转角及主缆夹具上两个高程点坐标(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)，采用以下公式计算索股扭转角：
19、
20、步骤五、根据扭矩和扭转角计算得到主缆扭转刚度。
21、本专利技术至少包括以下有益效果：
22、悬索桥空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置及方法可作为探究空间缆施工过程力学行为分析的重要手段。该装置不仅结构简单合理、安装应用方便，而且解决了传统空间缆实验扭转刚度无法测量、索股全线刚度变化的趋势、索股扭转情况难以测量等难题。
23、具有以下特点：
24、(1)能够模拟空间缆悬索桥主缆顶推施工过程，量化主缆扭转过程中的扭矩值；
25、(2)能够精确模拟不同受力状态下的主缆扭转特性和扭转刚度；
26、(3)能够实现不同顶推进程下索股全线各关键部位扭转刚度的测量，相比于以前进行线性插值的方法更可靠。
27、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置，其特征在于，包括缩尺后的主缆、索塔和吊索；还包括：端锚、空间形态转换装置、扭转角测量装置和吊索加载装置；
2.如权利要求1所述的空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置，其特征在于，缩尺比为1:10～1:5，实验装置长度在30m以内。
3.如权利要求1所述的空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置，其特征在于，所述空间形态转换装置包括：立柱、第一滑轮、限位装置、第二卷扬机和第一钢丝绳；
4.如权利要求1所述的空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置，其特征在于，所述扭转角测量装置包括主缆夹具、两个全站仪；
5.如权利要求1所述的空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置，其特征在于，所述吊索由索夹和吊杆构成，所述吊杆通过索夹与主缆连接；
6.一种利用如权利要求1～5任一所述的空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置，其特征在于，包括缩尺后的主缆、索塔和吊索；还包括：端锚、空间形态转换装置、扭转角测量装置和吊索加载装置；
2.如权利要求1所述的空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置，其特征在于，缩尺比为1:10～1:5，实验装置长度在30m以内。
3.如权利要求1所述的空间缆悬索桥主缆扭转性能测试实验装置，其特征在于，所述空间形态转换装置包括：立柱、第一滑轮、限位装...
【专利技术属性】
技术研发人员：张毅，田唯，游新鹏，程多云，韦志铝，彭成明，王大伟，李冕，颜兆褔，王志鹏，罗庆生，蓝雄，蒋才明，汪仁威，晏泽伟，石方楠，
申请(专利权)人：广西容梧高速公路有限公司，
类型：发明
国别省市：
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