斜拉索實(shí)測(cè)索力計(jì)算方法研究

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1、164科技研究城市道橋與防洪2014年12月第12期斜拉索實(shí)測(cè)索力計(jì)算方法研究何長(zhǎng)江，曾振華。，周兆環(huán)(1．盛澤鎮(zhèn)建設(shè)管理服務(wù)所，江蘇吳江215228；2．上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，上海市200092)摘要：斜拉橋的索力測(cè)試，目前最常用的方法是頻率法測(cè)試出斜拉索的振動(dòng)，然后通過(guò)頻率一索力計(jì)算公式換算出斜拉索的索力。結(jié)合吳江舜湖大橋工程，在斜拉索施工的時(shí)候，當(dāng)索力和相應(yīng)索力頻譜已知的情況下，探討出合適的計(jì)算方法；在后期的索力測(cè)試中，根據(jù)張拉過(guò)程中推導(dǎo)的計(jì)算方法，可以準(zhǔn)確計(jì)算斜拉索的索力，使得斜拉索索力和主梁內(nèi)力同時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞

2、：斜拉索；索力計(jì)算；自振頻率；施工監(jiān)控；邊界條件；條件修正系數(shù)；推導(dǎo)公式中圖分類號(hào)：U448．27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—7716(2014)12—0164—030引言2振動(dòng)法索力測(cè)試技術(shù)的研究20世紀(jì)80年代，在廣西修建了國(guó)內(nèi)第一座預(yù)采用頻率振動(dòng)法測(cè)試，一般是在環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力混凝土鐵路斜拉橋，斜拉橋這種新型橋梁結(jié)下，測(cè)試出斜拉索的自振頻率，再對(duì)所測(cè)得的結(jié)果構(gòu)形式開(kāi)始進(jìn)入人們的視野，并憑借其獨(dú)有的造進(jìn)行頻譜分析，得到拉索的前n階頻率，然后根據(jù)型和較大的跨越能力，越來(lái)越受到了人們的青睞。相關(guān)的微分關(guān)系，分析計(jì)算得出索的拉力。斜拉索是斜拉橋

3、的重要組成構(gòu)件，索將橋跨的重事實(shí)上，斜拉索振動(dòng)時(shí)，可以分為面內(nèi)和面外量及橋上絕大部分活荷載通過(guò)自身張力傳遞給索振動(dòng)。有關(guān)文獻(xiàn)研究表明，面內(nèi)和面外振動(dòng)是不具塔?。在斜拉索的施_丁過(guò)程中，斜拉索的索力測(cè)試有耦合性的，因此可以把斜拉索的振動(dòng)看做在一個(gè)_T作是整個(gè)工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)拉索索力的精固定的面內(nèi)振動(dòng)，于是便簡(jiǎn)化成平面問(wèn)題，斜拉索確量測(cè)，可以準(zhǔn)確了解斜拉橋的內(nèi)力狀態(tài)，因此索自由振動(dòng)微分方程如下：力測(cè)量在斜拉橋的施工及成橋運(yùn)營(yíng)都有十分重要m等+Ef魯刪魯=0(1)的意義式(1)中：m為索的單位長(zhǎng)度的質(zhì)量；E1為索的抗1索力測(cè)試技術(shù)彎剛度；T為索的張力

4、，N；為沿索長(zhǎng)方向的坐標(biāo)，迄今為止，可供現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定索力的方法l3l主要m；Y為與索長(zhǎng)方向垂直的坐標(biāo)，m；t為時(shí)間，s；h(t)為振動(dòng)引起的索力變化。有：(1)油壓表讀數(shù)法；(2)壓力傳感器測(cè)試法；(3)電阻應(yīng)變式測(cè)試法；(4)振動(dòng)頻率測(cè)試法；(5)三點(diǎn)2．1張緊弦模型彎曲法；(6)彈性磁學(xué)f磁通量)法；(7)光纖光柵應(yīng)當(dāng)模型可以不考慮斜拉索的自身剛度，并且可變式測(cè)量法。以忽略拉索兩端邊界條件的影響時(shí)，可以采用不考目前，施工現(xiàn)場(chǎng)普遍常用的有油壓表讀數(shù)法、慮拉索剛度的兩端鉸支水平受拉直梁模型，即“張壓力傳感器測(cè)試法和振動(dòng)頻率測(cè)試法【3]。油壓表讀緊弦模型

5、”，此時(shí)的頻率一索力方程式為：數(shù)只適用于施工階段進(jìn)行斜拉索張拉時(shí)測(cè)量，因T=4ml~(2)而該種方法的應(yīng)用受到限制；壓力傳感器測(cè)試法式(2)中：m為單位長(zhǎng)度索的質(zhì)量；f為索的計(jì)算長(zhǎng)能直接準(zhǔn)確測(cè)出斜拉索的索力，但該方法要埋設(shè)度；為基頻。錨索計(jì)，代價(jià)比較昂貴，實(shí)際工程上應(yīng)用得很少；理論研究表明，張緊弦的各階頻率之間是成倍振動(dòng)頻率測(cè)試法在理論上有比較成熟的公式，測(cè)數(shù)關(guān)系的，即從低到高各階頻率之比為1：2：3：4：5：6，故而結(jié)構(gòu)自振基頻，相鄰頻率的差值相試過(guò)程中所需設(shè)備簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但計(jì)算結(jié)果有一定的誤差，通過(guò)某些測(cè)試方法來(lái)減少計(jì)算誤差等，并且等于基頻

6、，即存在==?，只的影響，還是可以滿足施工的要求。要確定出頻差，就可利用式(2)計(jì)算出索力『6]。2．2兩端鉸支的受拉水平直梁當(dāng)拉索兩端邊界條件可以忽略，而剛度不能忽收稿日期：2014—07—28略時(shí)，可以采用考慮拉索剛度的兩端鉸支水平受拉作者簡(jiǎn)介：何長(zhǎng)江(1981一)，男，安徽南陵人，碩士，工程師，從事道路橋梁建設(shè)及相關(guān)研究工作。2014年12月第12期城市道橋與防洪科技研究165直梁模型，此時(shí)的頻率一索力方程式為：式(5)、(6)中：L為拉索的假定計(jì)算長(zhǎng)度；T。、為T=4ml(K／n)2_n竹研／Z(3)兩次張拉的斜拉索拉力；、為兩次張拉的斜拉

7、式(3)中：為拉索的截面抗彎剛度，比水平弦模索基頻；m為斜拉索單位長(zhǎng)度質(zhì)量；g為重力加速型更合理。度；K為考慮PE套及兩端約束等影響對(duì)索力的修索力測(cè)定過(guò)程中，只要根據(jù)頻差確定出某階正系數(shù)。頻率的階次，可根據(jù)測(cè)得的某階頻率推算出對(duì)應(yīng)(3)根據(jù)張拉前的千斤頂油壓表讀數(shù)和張拉延伸量，計(jì)算得出斜拉索索力的增量，再根據(jù)式本模型的基頻=VVia)‘一(n1)B／A，A=4m／2,B=(6)，計(jì)算出斜拉索的條件修正系數(shù)。這種方法的訂，／2，進(jìn)而得到由基頻計(jì)算索力的公式=實(shí)現(xiàn)，可以對(duì)斜拉索的張拉進(jìn)行精確控制，使對(duì)索Al}一B力的測(cè)控真正具有了“測(cè)”和“控”雙重功能

8、。2．3兩端固支的受拉水平直梁當(dāng)拉索兩端邊界條件不可以忽略，并且剛度也4實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理和推導(dǎo)公式的應(yīng)用不能忽略時(shí)，可以采用