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《鐵路跨度鋼管混凝土拱橋索力測(cè)驗(yàn)及優(yōu)化》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、鐵路跨度鋼管混凝土拱橋索力測(cè)驗(yàn)及優(yōu)化第1章緒論1.1拉索在工程中的應(yīng)用從古代到現(xiàn)代的土木結(jié)構(gòu)歷史中，拉索都是起到了一個(gè)重要的作用，并且在現(xiàn)代橋梁的發(fā)展中，拉索也是扮演著越來(lái)越重要的角色。拉索不僅廣泛運(yùn)用于懸索橋、斜拉橋、拱橋等橋式中，同時(shí)，拉索也被運(yùn)用到土建領(lǐng)域的其他結(jié)構(gòu)中，如預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域等，是運(yùn)用非常廣泛的一種構(gòu)件。而拉索的索力數(shù)值是一個(gè)非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，不論是在施工過(guò)程中的索力監(jiān)測(cè)，還是在成橋以后的索力調(diào)整、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及換索后索力的調(diào)整等方面，都需要確切的索力數(shù)值。因此，本文正是基于目前這一實(shí)際情況，提出對(duì)索力測(cè)試方法的研究，包括索力測(cè)試的原理、測(cè)試系統(tǒng)
2、的研究以及實(shí)際應(yīng)用等方面提出自己的見(jiàn)解。索作為一種古老的結(jié)構(gòu)，不論是在古代還是在現(xiàn)代，都為聰明的人類所利用，從而成為人類跨越障礙，到達(dá)對(duì)岸的一個(gè)有力的工具。在古代，人們?cè)趰{谷的兩側(cè)架起藤條，借藤條抵達(dá)對(duì)岸，這是索出現(xiàn)的最早形式，就跟現(xiàn)代的西南地區(qū)，某些峽谷之間，仍采用滑索的形式是一個(gè)原理，只是古代沒(méi)有鋼絲，強(qiáng)度沒(méi)有這么局。位于都江堰市都江堪景區(qū)內(nèi)的安瀾索橋是歷史悠久的一座索橋。如圖1-1所示，安瀾索橋是古代我國(guó)著名的五座橋梁之一，全長(zhǎng)320米，吃立在眠江之上，歷經(jīng)風(fēng)雨的吹刷，最早稱繩橋或竹藤橋，后于明朝末年間毀于戰(zhàn)火，在清嘉慶年間，由何氏夫婦倡議重修。安瀾索橋
3、是我國(guó)古代勞動(dòng)人民智慧的結(jié)晶，針對(duì)四川都江堰地區(qū)多竹材的優(yōu)勢(shì)，就地取材，采用竹木建造，是世界索橋史上的一座典范。1.2索力測(cè)試方法簡(jiǎn)述拉索在張拉時(shí)通常都是采用液壓千斤頂，而壓力表測(cè)定法的原理是將千斤頂油趕中的液壓和千斤頂?shù)膹埨Τ烧鹊年P(guān)系，通過(guò)郵箱液壓的測(cè)定數(shù)值，根據(jù)事先測(cè)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，算出千斤頂上的力，并認(rèn)為千斤頂上的拉力就等于索上的錯(cuò)固力[2]。通過(guò)精密的壓力測(cè)試表或者采用液壓形式的傳感器測(cè)定液壓，進(jìn)而將油壓表的讀書換算成折算成千斤頂?shù)膹埨蠢鞯乃髁χ苯幼x出（圖1-3)。采用事先經(jīng)過(guò)標(biāo)定的千斤頂進(jìn)行索力測(cè)試，所獲f的測(cè)試結(jié)果具有較高的精度，一般可達(dá)到
4、1%~2%。壓力表測(cè)定法比較簡(jiǎn)單直觀，操作簡(jiǎn)便，不要求在測(cè)試中購(gòu)置額外的儀器設(shè)備，因此是施工中測(cè)試索力最實(shí)用并且也是使用的最多方法。但該方法同樣存在缺點(diǎn)。比如該法所使用的設(shè)備儀器笨重、移動(dòng)不方便等，因此該法一般應(yīng)用到施工階段的索力控制測(cè)量。壓力傳感器（錯(cuò)索計(jì)）測(cè)定法測(cè)試索力的原理可歸結(jié)為如下：在張拉拉索之前，就在千斤頂張拉活塞和連接竿螺母之間，套上一個(gè)穿心式的壓力傳感器，在索進(jìn)行張拉時(shí)，作用在千斤頂上的張拉力將通過(guò)鏈接桿件將力傳遞到拉索的描具上面，先前已經(jīng)套上的穿心式壓力傳感器受壓后，將電信號(hào)輸出，通過(guò)配套的二次儀表可以讀出千斤頂?shù)膹埨Γ▓D1-4)。壓力式傳
5、感器也可用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中，其具體做法是將穿心式傳感器置放在鋪具和索孔墊板之間，進(jìn)而進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)。..第2章索力檢測(cè)中的頻率法運(yùn)用2.1振動(dòng)頻率法測(cè)索力研究現(xiàn)狀振動(dòng)法是目前為止比較有效的測(cè)試索力的方法。這種方法的難點(diǎn)是如何在索力與頻率之間構(gòu)建聯(lián)系。比較常用的轉(zhuǎn)換關(guān)系有三方面，分別是解析解、半解析半數(shù)值以及數(shù)值解。早先，Ricciardi和Saitta從連續(xù)的振動(dòng)模型入手，得到了包含索剛度和垂度因素的索力估算公式，求解方式需要用到數(shù)值迭代[17]。劉文峰、應(yīng)懷樵、柳春圖把索的抗彎剛度考慮進(jìn)來(lái)，同時(shí)在定義索的邊界條件時(shí)，假定了簡(jiǎn)支一種情況，簡(jiǎn)支和固支稱合一種情況，遵
6、從能量原理，得到了不同邊界假定條件下的索力估算式子[18]。邵旭東等通過(guò)求解微分方程，得到兩端鉸支吊桿和弦的基頻與索力及抗彎剛度的的精確關(guān)系。仍然利用能量法，將固端梁的一階振型用在均布荷載下的燒度曲線近似，求得吊桿的基頻與索力及抗彎剛度的近似關(guān)系，獲得由這兩者組成的分段公式[19]。冉志紅為針對(duì)目前斜拉索非線性振動(dòng)求解困難的問(wèn)題，用奇異攝動(dòng)法，求解了考慮斜度和垂度的斜拉索振動(dòng)微分方程，導(dǎo)出了固支邊界條件下振型函數(shù)和頻率的解析計(jì)算式，可廣泛用于斜拉索的索力測(cè)試、修正和參數(shù)識(shí)別等，并在此基礎(chǔ)上提出了索力計(jì)算的公式[2G]。.2.2索的線性振動(dòng)理論Mehrabi,T
7、abatabai分析索的垂度和抗彎剛度的影響，結(jié)合索的垂度、抗彎剛度和阻尼三個(gè)方面的影響，給出了索力的差分解[25]。王德山綜合考慮索的垂度及抗彎剛度的影響，開(kāi)發(fā)了求解斜拉橋拉索內(nèi)力的計(jì)算程序[26]。許俊提出了結(jié)合有限元計(jì)算及優(yōu)化算法進(jìn)行索力計(jì)算的方法：根據(jù)實(shí)測(cè)的頻率，先利用不考慮抗彎剛度的計(jì)算公式，算出索力初值，然后將略小于此初值的索力輸入考慮索的抗彎剛度、實(shí)際邊界條件的有限元程序，算出該索的前幾階頻率，如果算出的頻率與測(cè)出的不符，則調(diào)整索力，直到算出的前幾階頻率與測(cè)出的頻率差值最小為止，取這時(shí)的索力為測(cè)量索力。鄭里基于較完善的有限元模型，通過(guò)優(yōu)化算法最小
8、化頻率計(jì)算值與測(cè)量值間的誤差，建立了利
