索力调节装置的制作方法

索力调节装置
所属技术领域
1.本发明涉及一种用于调节特大型斜拉桥斜拉索或悬索桥吊索索长与索力的调节装置，通过在斜拉索或吊索上安装索力调节装置，实现就地或远程调节斜拉索或吊索的索长与索力，补偿因热胀冷缩引起的索长和索力变化，动态改善与优化桥梁上部结构受力系统，降低桥梁振动风险，确保桥梁健康安全运行。


背景技术：

2.斜拉桥斜拉索的两端均浇注在特制的长螺杆里面，该长螺杆又可称为“锚具”或“锚头”；斜拉索两端的长螺杆分别用钢制螺母(又可称为“锚圈”)固定在主塔上塔柱和钢箱梁(或钢桁梁)的锚箱内。在通常情况下，斜拉索安装完成之后，其索的受力长度在整个桥梁寿命期内不再进行大规模系统调整，主要原因是因为全桥斜拉索人工调整周期远远大于其温度应力的变化周期，即人工调整速度跟不上索长和索力的变化速度；而且实施人工调整的过程费时、费力、投资大，还存在施工安全隐患等；同理，悬索桥吊索的长度也是固定的，一经完成安装后，其索的受力长度也不再进行调整。
3.一座特大型斜拉桥或悬索桥需要安装几百根不同长度的斜拉索或吊索，每一根斜拉索或吊索都会随气温的变化不断地改变自身的长度(即索长)，斜拉桥或悬索桥的同一索面的每根索的长度是不同的，因此每一根索的长度变化量也是不同的，索力随索长同步发生变化，这种变化将导致桥梁上部结构受力系统随之发生变化；在自然条件下，索力与索长的变化将通过桥梁上部结构的变形达到自平衡，桥面线性将随之发生变化，这种变化每一天都在发生，都在对桥梁上部结构产生长期深远的影响。同时，每根索在温度应力与外部因素共同作用力下，将产生周期性的低频振动，如果该振动频率与桥梁固有振动频率基本一致时，极易形成共振；如果振动幅度过大，振动时间过长，将导致斜拉索或吊索外保护层结构破坏，缩短其使用寿命，影响桥梁和行车安全。
4.目前，世界各地的斜拉桥或悬索桥都共同受到温度应力的客观影响，要通过优化桥梁上部结构设计、使用高性能新材料等技术措施，抵消或降低温度应力的破坏影响的手段和方法并不多。在长期的桥梁运营及养护管理过程中不难发现，许多特大型桥梁都存在不定期更换桥梁伸缩缝、重新铺装桥面沥青面层或结构层、修复主梁钢结构局部疲劳开裂、甚至更换斜拉索或吊索等问题，这些问题的存在均与桥梁上部结构受到温度应力反复作用有关；温度应力直接或间接导致桥梁病害发生的周期尽管不同，但存在的共性问题是：这些桥梁病害的维修直接费用高、施工周期长，特别是在封桥封路维修期间的营收损失巨大，封桥封路造成的社会影响更大。
5.现阶段，还没有发现在斜拉桥斜拉索或悬索桥吊索上安装类似索长调节装置的应用技术与实例。桥梁建设与管理领域要在智能装备和安全管理方面实现新的突破，在斜拉索或吊索上安装索长调节装置将是一种切实可行的解决方案和发展方向。索长调节装置不仅可以控制斜拉索或吊索的索长，优化桥梁上部结构受力体系；同时也是一种安全装置，当桥梁桥面系发生振动时，可以通过索长调节装置改变索的索长与索力，从而改变桥面系的
振动模态，达到减振的目的，确保桥梁安全。


技术实现要素：

6.为了改变斜拉索或吊索索长不能调整的弊端。本发明解决上述问题所采用的技术方案是：将斜拉索或吊索的锚具制造成为加长型的长螺杆，即为索长与索力的调节端；然后在长螺杆上安装索长调节装置。当斜拉索或吊索的索长因环境温度变化而变化，达到或超过设计预定值时，可以在液压千斤顶的配合下，通过改变索长调节装置中的钢制螺母在长螺杆上的位置，实现控制斜拉索或吊索索长和索力的目的，确保每个索面的每一根索受力均衡，确保索长和索力控制在最佳设计范围之内。
7.技术方案
8.一种能够用于调节斜拉桥斜拉索或悬索桥吊索的索长调节装置，它是在钢制锚具保护罩中，钢制螺母为空心圆柱体结构，钢制螺母直径较大的一端为齿轮盘，另一端为光滑的圆柱面，钢制螺母的内螺纹与长螺杆的外螺纹相连接、即将钢制螺母安装在长螺杆上；液压千斤顶与长螺杆末端的锚杯相连接，液压千斤顶的工作行程应大于钢制螺母的最大调节行程，钢制螺母的调节行程决定索长的有效调节范围，液压千斤顶用于辅助索长调节装置工作。电动驱动盘主体结构为空心圆柱体，电动驱动盘安装在钢制螺母的光滑圆柱面上，限位环将电动驱动盘固定在钢制螺母上；电动驱动盘直径较大的一端安装有驱动电动机和传动齿轮，驱动电动机与传动齿轮相连接，传动齿轮与钢制螺母上的齿轮盘相连接；在电动驱动盘直径较大一端的外沿上安装向外延伸的“钢趾”，“钢趾”深入锚具保护罩内壁的导向槽内，“钢趾”与导向槽为滑动连接，即锚具保护罩内壁上的导向槽为电动驱动盘提供支点，防止电动驱动盘与钢制螺母同步旋转，通过电动驱动盘上电动机的正转或反转，带动钢制螺母的旋转，实现钢制螺母的前进或后退、达到调节斜拉桥斜拉索或悬索桥吊索索长与索力的目的。
9.索长调节装置的配套电气控制系统另案申请专利。
10.有益效果
11.本发明的有益效果：一是通过索长调节装置实现无施工作业人员在现场的情况下，能够及时和运程对斜拉索或吊索进行索长和索力的调节，确保桥梁上部结构受力系统始终处于在最佳工作状态，最大限度提高了桥梁安全可靠性；二是根据目前国内已建成的特大型斜拉桥和悬索桥的运营养护成本等综合因素测算，安装索力调节器后，每10年可节约维护费用约3.5亿元～5.0亿元；三是填补了特大型斜拉桥或悬索桥的索长和索力不可人为动态控制的空白；为特大型桥梁的安全运营提供了一种全新的自动控制装置，也为建设更大规模的桥梁提供技术支撑。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
13.图1是本发明结构正视图；
14.图1中：1、锚具保护罩，2、长螺杆，3、钢制螺母，4、电动驱动盘，5、固定环，6、驱动电动机，7、导向槽，8、传动齿轮，9、齿轮盘。10、液压千斤顶，11、钢趾，12、锚杯
具体实施方式
15.1、在图1中，在锚具保护罩(1)中，液压千斤顶(10)与长螺杆(2)末端的锚杯(12)相连接，钢制螺母(3)的内螺纹与长螺杆(2)外螺纹相连接、即将钢制螺母(3)安装在长螺杆(2)上；液压千斤顶(10)启动后，将牵引长螺杆(2)运动，使钢制螺母(3)脱离紧固状态，这时钢制螺母(3)在电动驱动盘(4)的驱动下旋转，当钢制螺母(3)移动到位后，液压千斤顶(10)停止工作与自动复位；钢制螺母(3)恢复紧固工作状态。
16.2、钢制螺母(3)外表面的一端为齿轮盘(9)，另一端为光滑的圆柱面，电动驱动盘(4)安装在钢制螺母(3)的光滑圆柱面上；电动驱动盘(4)上的驱动电动机(6)与传动齿轮(8)相连接；电动驱动盘(4)上的传动齿轮(8)与钢制螺母(3)上的齿轮盘(9)相连接；通过电动驱动盘(4)上驱动电动机(6)的正转或反转，带动钢制螺母(3)的旋转，实现钢制螺母(3)的前进或后退；为提高电动驱动盘(4)的工作可靠性，驱动电动机(6)在电动驱动盘(4)的同心圆上应对称布置2至10台。
17.3、锚具保护罩(1)内壁上的导向槽(7)为电动驱动盘(4)上的“钢趾”(11)提供支点，电动驱动盘(4)上的“钢趾”(11)与锚具保护罩(1)内壁上的导向槽(7)为径向滑动连接，防止电动驱动盘(4)与钢制螺母(3)同步旋转；为提高钢制螺母工作的可靠性和稳定性，“钢趾”(11)在电动驱动盘(4)的同心圆周上应对称布置2只至20只；钢外壳(1)内壁上的导向槽(7)与电动驱动盘(4)上的“钢趾”(11)应配对布置。
18.4、限位环(5)与钢制螺母(3)相连接，用于限制电动驱动盘(4)在钢制螺母(3)上运动范围。