[发明专利]一种吊杆张拉及张力测量方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，涉及一种桥梁的测量，更具体的说，涉及一种吊杆张拉及张力测量方法及其装置。

背景技术

系杆拱桥是高次超静定结构，它通过吊杆将拱与梁组合在一起，充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用，并且拱端的水平推力由系杆承受，使拱端支座不产生水平推力。故吊杆张力的大小是影响拱桥结构受力的核心要素，直接影响桥梁受力的合理性，从而影响到桥梁的安全性、使用寿命和桥面线型等。故吊杆的张力控制对于系杆拱桥至关重要，必须在施工和使用过程中测量并严格控制每根吊杆的张力。

目前施工中常用的吊杆张力测量方法有以下几种：油压表法、压力传感器法、磁通量法及频率法。其中，油压表法是利用千斤顶油压面积一定时，油缸中的液压与千斤顶的张拉力成比例的原理工作，将油压表读数换算成千斤顶的张拉力，其测试精度易受千斤顶的高度及油管长度变化等影响，使得精度偏低且不稳定，而且此法只能在吊杆张拉时使用。压力传感器法是将压力传感器装在每根吊杆的锚头，无法取出，直接测量吊杆的张力，此方法精度高，但成本也非常高，所以一般不采用。磁通量法是根据吊杆的张力、温度与磁通量变化的关系，利用电磁传感器，测试磁通量变化来推算，此法尚不成熟，未广泛应用。频率法是利用受拉吊杆张力与自振频率之间的关系，通过振动测试设备现场测量吊杆的自振频率来推算其对应张力的方法，该方法中所有仪器都可以重复利用，故频率法是目前最经济、实用的方法，但此法的测量精度很大程度上取决于吊杆的边界约束条件、计算长度、抗弯刚度、线密度等参数，在上述参数理想化的情况下可获得较好的测试精度，而在实际工程中吊杆的约束条件非常模糊，计算长度和抗弯刚度也无法明确，且加装阻尼减震器后上述参数将变得更为复杂，这将导致频率法推算的张力产生很大的误差，甚至是错误的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的问题和不足，提供一种既方便吊杆的张拉施工，又能精确地控制其张力，成本很低，且可重复使用的吊杆张拉及张力测量方法及其测量装置。

为达到上述目的，解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种吊杆张拉及张力测量方法，包括以下步骤：

(1)根据吊杆最大长度L、预先设计的最大张力F以及按材料力学胡克定律计算吊杆受最大张力F时产生的最大伸长量ΔL，以此为依据选用承载大于F和行程大于ΔL的穿心千斤顶；式中：E为吊杆中钢绞线的弹性模量，A₁为吊杆中钢绞线的总横截面面积；

(2)设计与吊杆头部形状相配合的张拉杆，根据材料力学公式计算出张拉杆工作时的最大应力σ，选用屈服强度大于σ的张拉杆杆身材料；式中：A₂为张拉杆杆身横截面面积；

(3)根据吊杆预先设计的最大张力F和张拉杆杆身横截面面积A₂，按照穿心力传感器量程大于F、内径大于张拉杆的杆身直径确定穿心力传感器的选型；

(4)在结构物即拱桥钢管拱上表面预设锚固点位置固定安装中间有开孔的锚垫板，利用起重设备将吊杆下端锚固于结构物的另一预设锚固点，吊杆上端通过固定螺母初步固定在锚垫板上，并与张拉杆通过螺纹连接，然后沿张拉杆自下而上依次套装圆周壁上开有调节窗口的套筒、穿心千斤顶、前穿心球窝、前穿心球面、穿心力传感器、后穿心球面、后穿心球窝、限位螺母，其中穿心力传感器采用屏蔽信号线连接到外置的测力仪；

(5)驱动穿心千斤顶工作，推动穿心力传感器和限位螺母，使张拉杆带动吊杆沿张拉方向运动，从而实现对吊杆的张拉，此时吊杆张力与穿心力传感器所受压力相等，读取测力仪所显示穿心力传感器的力值即为测定吊杆中的实际张力。

为达到上述目的，本发明解决技术问题所采用的另一个技术方案是：一种上述吊杆张拉及张力测量方法的测量装置，由开有中心孔的锚垫板、开有调节窗口的套筒、固定螺母、穿心千斤顶、穿心力传感器、测力仪、限位螺母、张拉杆组成，所述锚垫板焊接固定于结构物上端，张拉杆下端与穿过锚垫板的吊杆螺纹连接，在吊杆与张拉杆连接端外周设置有用于固定吊杆受力状态的固定螺母，沿张拉杆自下而上依次套装开有调节窗口的套筒、穿心千斤顶、穿心力传感器、限位螺母，其中穿心力传感器以屏蔽信号线连接到外置的测力仪。

上所述穿心力传感器下端装配有前穿心球窝和前穿心球面，在穿心力传感器上端装配有后穿心球面和后穿心球窝；所述固定螺母外周面上开有至少1个调节孔；所述穿心力传感器内壁设置限位滚珠装置；所述套筒采用高强度铝合金材料。

本发明与现有技术相比具有如下特点和有益效果：