斜拉桥索力测定及其参数识别VIP免费

2009年05期(总第53期)作者简介：刘金秋(1978-)，女，辽宁盖州人，工程师，从事桥梁设计工作。斜拉桥属高次超静定结构，成桥状态的主梁线形和结构内力与施工方法和安装顺序密切相关，施工过程中的结构内力和线形也随着施工的进行而不断变化。特别是斜拉索的存在，使得设计计算和施工控制更加复杂。斜拉索的索力，是斜拉桥设计与施工中的一个重要参数，其索力测试的准确与否关系到斜拉桥施工控制能否顺利实施、斜拉桥能否成功修建。要在施工中准确控制索力，首先必须掌握索力测定技术。1斜拉索索力测定方法迄今为止，测定索力普遍采用下述3种方法：压力表测定千斤顶液压；压力传感器直接测定；根据拉索振动频率，换算索力。1.1压力表测定千斤顶液压[1～3]由于千斤顶张拉油缸中的液压和张力有直接的关系，所以，只要测定张拉油缸的压力就可求得索力。由液压换算索力的方法，由于其简单易行，因而是在施工过程中控制索力较实用的一种方法，适合于施工阶段拉索张拉时确定张拉索索力的大小，但不适合非张拉索及成桥后的索力测量，因为反复移动和安装大吨位千斤顶是一件十分复杂的事情。1.2压力传感器直接测定[1～3]张拉时，在千斤顶张拉活塞和连接杆螺母之间套装一个穿心式的压力传感器，受压后输出电讯号，于是就可在配套的二次仪表上读出千斤顶的张拉力。压力传感器的售价相当高，特别是大吨位的传感器就更贵，自身重量也大。因此，这种方法虽然测定的精度好，却只能在特定场合下使用。置于千斤顶张拉活塞和连接杆螺母之间的传感器，仅适用施工阶段的索力测量；置于锚具和索孔垫板之间的传感器，由于其不能重复使用，因此成本很高，实际工程中极少采用。1.3频率法用该方法测量拉索索力，需首先设法测出拉索的振动频率，因拉索的振动频率与拉索的索力之间存在着一定的关系。对于某一根给定的拉索（即已知拉索的长度、每延米拉索的质量及拉索两端的支承条件），只要测出拉索的振动频率，便可求得该拉索的索力。采用基于振动原理的频率法，其索力测量精度受很多因素的影响，这些因素主要有拉索的抗弯刚度、拉索垂度、拉索的边界条件（计算长度）等。如果不能合理地考虑这些影响因素，索力测量结果将出现较大的偏差，以至于其测量结果不能应用于施工控制中。频率振动法测定索力，设备可重复使用，整套仪器携带、安装方便，测定结果可靠，特别适用于对索力进行复测及测定活载对索力的影响。当需要对已施工完毕的斜拉索的索力进行复测时，频率法几乎是惟一的选择。2频率法测定索力根据弦振动原理，对于抗弯刚度可以忽略的柔性拉索，当其张紧时，其动力平衡方程为[4，5，7，10]（1）斜拉桥索力测定及其参数识别刘金秋1，陈康俊1，黄才良2(1.浙江省交通规划设计研究院，浙江杭州310006；2.大连理工大学土木水利学院，辽宁大连116024)摘要：文章总结了当今几种斜拉桥斜拉索索力的检测方法及其优缺点，重点讨论了当今应用最为广泛的索力检测法———频率法的原理、应用及所存在的理论问题。分析采用频率法测定索力时，对影响其测量精度的主要因素：索的刚度、索的垂度、索的边界条件等进行了比较详尽的分析，并对不易确定的拉索抗弯刚度进行参数识别，通过对拉索振动信号的频谱分析，得到扭绞型高强钢丝斜拉索的抗弯惯性矩约为同直径钢棒的0.5倍，并提出了两端为墩头锚的斜拉索索长修正的经验公式。该方法对于精确测定施工过程中、使用状态及成桥状态的拉索的索力均适用，并在某斜拉桥工程算例得到验证。关键词：桥梁工程；抗弯刚度；频率法；索力；斜拉桥；参数识别；施工控制中图分类号：U448.27文献识别码：B桥隧工程1482009年05期(总第53期)式中，y为横向坐标（垂直于索的长度方向）；x为纵向坐标（沿索的长度方向）；w为单位索长的重量；T为索的张力；t为时间。若索的两端为铰结时，解上述方程可得（2）式中，fn为拉索第n阶自振频率；L为拉索的计算长度；n为自振频率的阶数。当索的抗弯刚度不能忽略（即刚性索）且索的两端为铰结时，同样可根据其动力平衡条件得到（3）式中，EI为索的抗弯刚度。上述频率法忽略了索的垂度影响，其监测结果有一定的近似性。3拉索垂度影响分析对于倾角为θ的小...